[發(fā)明專(zhuān)利]一種利用含鈦爐渣制備富鈦化合物的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110359977.9
• 申請(qǐng)日: 2011-11-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102424915A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-04-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王習(xí)東;張作泰;李靜;劉麗麗
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C22B7/04
• 分類(lèi)號(hào): C22B7/04;C22B34/12
• 代理公司: 北京路浩知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 王朋飛;張慶敏

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種綜合利用含鈦爐渣的方法，具體地說(shuō)，涉及一種利用含鈦爐渣制備富鈦化合物的方法。

背景技術(shù)

中國(guó)鈦含量居世界首位，而其中90％左右的鈦元素以釩鈦磁鐵礦的形式存在于中國(guó)西南部攀枝花-西昌地區(qū)。由于釩鈦磁鐵礦為多金屬共生礦，在目前的主體技術(shù)和生產(chǎn)工藝下，鈦資源的利用率只有約12％。通過(guò)選礦流程，釩鈦磁鐵礦原礦中54％左右的鈦元素進(jìn)入鐵精礦。鐵精礦進(jìn)一步處理提取其中的鐵、釩、鈦等有價(jià)元素。目前，中國(guó)主要使用兩種方法處理鐵精礦：一種是高爐流程，高爐流程主要提取了鐵精礦中的鐵和釩，而鈦元素則進(jìn)入高爐渣形成中國(guó)特有的含鈦高爐渣，其化學(xué)成分為T(mén)iO₂：22～25％，SiO₂：22～26％，Al₂O₃：16～19％，F(xiàn)e₂O₃：0.22～0.44％，CaO：22～29％和MgO：7～9％及其他微量元素，如S，Mn，V等；另一種處理鐵精礦的方法為直接還原流程，主要產(chǎn)物是直接還原鐵和高鈦電爐渣，其中高鈦電爐渣的化學(xué)成分為CaO：3～8％，SiO₂：10～18％，Al₂O₃：15～19％，MgO：6～13％，TiO₂：45～60％，TFe：1～3％及其他微量元素，如V，S，Mn，Cr等。可以看出，兩種含鈦爐渣中的二氧化鈦含量都比較高，可以看做是品位較高的人造鈦資源。但是，由于這兩種含鈦爐渣中的化學(xué)成分都比較復(fù)雜，鈦元素廣泛分布于各含鈦物相中，導(dǎo)致了利用常規(guī)選礦方法從含鈦爐渣中提取鈦元素比較困難，目前，中國(guó)已累積了超過(guò)7千萬(wàn)噸的含鈦爐渣，且仍以每年300多萬(wàn)噸的速度遞增。長(zhǎng)期堆放、存量巨大的含鈦爐渣不僅帶來(lái)了嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題，并且占用了大量寶貴的土地資源，更重要的是造成了鈦資源的巨大浪費(fèi)。如果能有效提取含鈦爐渣中的二氧化鈦替代日益減少的金紅石鈦資源，將為我國(guó)鈦工業(yè)的發(fā)展開(kāi)辟新的原料來(lái)源。

從上世紀(jì)七十年代開(kāi)始，國(guó)內(nèi)科技工作者為了從含鈦爐渣中提取有價(jià)元素鈦，先后開(kāi)展了大量的研究工作。主要可以分為：

(1)硫酸法提取二氧化鈦研究。用硫酸浸取高爐渣，經(jīng)過(guò)水解、萃取、沉淀等生產(chǎn)出鈦白粉，并得到硫酸鋁銨或三氧化二鋁、氧化鎂等副產(chǎn)物，此技術(shù)路線(xiàn)鈦的回收率達(dá)73.4％。但該工藝流程長(zhǎng)，三廢量大，工藝很不經(jīng)濟(jì)，產(chǎn)業(yè)化前景不明朗。

(2)KOH亞熔鹽法制備鈦酸鉀晶須和二氧化鈦。用KOH在220℃～280℃下浸取高鈦渣，當(dāng)堿礦比為8∶1，反應(yīng)溫度為240℃，反應(yīng)時(shí)間為4小時(shí)時(shí)，可以得到結(jié)晶良好的鈦酸鉀晶體，含量為(以Ti計(jì))91.41％。在不同的pH值條件下水解煅燒后可得到不同晶型的二氧化鈦。該工藝流程長(zhǎng)，三廢量大，對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重。

(3)高溫碳化-低溫氯化制取四氯化鈦-殘?jiān)扑喙に囇芯俊８哜佇透郀t渣在1300℃～1600℃的電爐內(nèi)熔融還原碳化制取碳化渣，在282℃～714℃的范圍內(nèi)氯化制取四氯化鈦，氯化殘?jiān)扑唷Ｔ摴に嚵鞒潭獭⒎蛛x效率高，可兼顧提鈦與渣的綜合利用。但是，工藝過(guò)程復(fù)雜，生成成本偏高。

(4)碳化-磁選-鹽酸浸除雜工藝富集碳化鈦研究。對(duì)高爐渣進(jìn)行碳(氮)化處理，磁選后鹽酸浸出分選除雜富集碳化鈦。可兼顧提鈦與渣的綜合利用，有一定產(chǎn)業(yè)化前景，但三廢量大，能耗高，產(chǎn)業(yè)化難度大。

(5)熔融電解硅-鈦(鋁)合金工業(yè)性試驗(yàn)研究。利用攀鋼高爐渣研制鈦硅合金，以及配一定三氧化二鋁進(jìn)行熔融電解制備成硅-鈦-鋁中間合金，但成本高，實(shí)際用渣量太少。

綜上所述，雖然含鈦爐渣的開(kāi)發(fā)利用已經(jīng)進(jìn)行了大量的研究，但還存在經(jīng)濟(jì)效益差、規(guī)模利用小以及二次污染嚴(yán)重等問(wèn)題，究其原因，在于含鈦爐渣中的雜質(zhì)元素比較多，使得爐渣中的鈦元素比較分散。如果能夠?qū)⒑仩t渣中的鈦元素賦存于某一種含鈦相中，再通過(guò)常規(guī)選礦方法將其分離，即可得到更加優(yōu)質(zhì)的鈦資源。基于此，高溫選擇性相分離法被作為一種前處理方法提出。目前，很多研究者在高溫選擇性相分離法的基礎(chǔ)上研究了鈦元素在鈣鈦礦中的選擇性富集與長(zhǎng)大。通過(guò)改變攀鋼高爐渣的成分、溫度制度及添加劑等，控制鈣鈦礦的結(jié)晶，目的在于將含鈦高爐渣中的鈦元素選擇性的富集在鈣鈦礦中。但由于鈣鈦礦中TiO₂的理論含量只有58％，且鈣鈦礦的密度與玻璃相相近導(dǎo)致后續(xù)分離存在困難，很難進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用。因此，新的富鈦化合物的選擇變得至關(guān)重要。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種利用含鈦爐渣制備富鈦化合物的方法。