[發明專利]含鈦聚集體、它的制造方法及其應用

在審

• 申請號: 201380069570.X
• 申請日: 2013-12-24
• 公開（公告）號: CN104919061A
• 公開（公告）日: 2015-09-16
• 發明（設計）人: D·阿米爾扎德-阿薩
• 申請（專利權）人: 薩克特本化學有限責任公司
• 主分類號: C21B3/04
• 分類號: C21B3/04;C01G23/047;C04B18/14;C22B7/04
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 陳哲鋒;項丹

本發明涉及含鈦聚集體,涉及它的制造和涉及它在冶金工藝中的應用,具體來說用于加入化鐵爐、熔煉爐以及高爐和鼓風爐，作為用于混凝土、水泥、瀝青、耐火材料、修復化合物、漿料(size)的聚集體和/或填料，用于幾乎不可滲透水的涂層例如垃圾填埋覆蓋物(landfill?coverings)，為了回填礦井和地下腔體，為了密封和固化底土，用于景觀美化或道路建設和用于冶金從而增加爐內襯的耐久性和/或作為形成爐渣的試劑，為了控制冶金容器中爐渣的粘度,為了降低爐渣的熔點,作為肥料或用于水泥制造的聚集體(原料),或作為催化劑。

當使用硫酸鹽工藝制造二氧化鈦時,干燥和研磨含二氧化鈦的原料(爐渣,鈦鐵礦)，隨后用濃硫酸進行消化。在在線反應器中間歇地實施原料和濃硫酸之間的反應。在消化反應時，與硫酸反應的原料中存在的所有金屬氧化物轉化成相應的金屬硫酸鹽。反應之后,留下固體物質(消化餅)并用水和/或稀硫酸進行溶解。通過沉降和過濾工藝，使消化溶液(其也稱為黑液)完全不含未溶解的成分(消化殘留物,礦石材料)。在工藝的更下游,通過水解從不含固體的消化溶液制備偏鈦酸懸浮液。在洗滌、漂白和任選地鹽處理以及過濾之后，在旋轉窯爐中煅燒所述偏鈦酸。

取決于所用原料，消化殘留物主要由下述組成：二氧化鈦、二氧化硅、鋁和鐵氧化物和吸附的金屬硫酸鹽,例如硫酸氧鈦、硫酸鐵、硫酸鎂、硫酸鋁以及吸附的硫酸,通過常見的固體/液體分離工藝例如沉降和過濾來分離該消化殘留物。這些工藝步驟去除大多數但不是全部的仍然吸附在TiO₂上的消化殘留物的可溶組分以及其余吸附的金屬硫酸鹽和硫酸。把在固體/液體分離工藝中作為沉降物或濾餅所得的消化殘留物與水和/或稀硫酸搗碎，且在中和(通常使用氫氧化鈣懸浮液)和再次過濾之后，把它們倒掉。

從經濟的角度看，該步驟的不足在于工藝中設備和步驟的迅速擴大,以及大量消耗所需的昂貴的中和試劑例如Ca(OH)₂，因為硫酸吸附在消化殘留物上且沒有被洗出。吸附在消化殘留物上的金屬硫酸鹽是另一個問題。此外,消化殘留物和石膏的混合物不能充分脫水。這使得加工和運輸更加困難，因為這種混合物的水分含量顯著大于25％，其還是觸變性的。此外，來自多個過濾和洗滌步驟的濾液具有不同的組成和不同的pH(酸性到稍微地堿性(alkaline))，必須進行處理和加工從而可適當地處理它們。

在使用氯化物工藝制備二氧化鈦時,在第一步中通過對含鈦原料進行氯化來獲得四氯化鈦。在焦炭的存在下，在流化床反應器中于約1000℃的溫度下實施氯化。這制備揮發性金屬氯化物，當從反應器移除時其還攜帶例如由未反應的TiO₂原料和其它組分例如SiO₂和焦炭形成的精細分裂的床材料。然后洗滌這種分離的旋風塵，在干燥狀態時其通常具有下述組成：

TiO₂???????15％–80重量％

碳?????????20％–60重量％

SiO₂???????5％–15重量％

作為主要組分。初始濾餅的水分含量通常為20％-40重量％。

這些濾餅的不足在于，當進一步加工時，因為這種加工濾餅作為酸進行反應，因此在進一步加工或利用例如在冶金工藝中它是高度腐蝕性的。為了能有經濟競爭力地使用濾餅，必須中和濾餅；這實施起來非常復雜且沒有經濟優勢。

取決于所用原料和消化反應產率，來自硫酸鹽工藝的消化殘留物還可包含20％-60重量％二氧化鈦。與倒掉這些殘留物相反，能利用仍然存在的TiO₂含量是理想的。

DE2951749C2描述了一種工藝，其中將通過旋轉過濾和后續的洗滌獲得的5％-95重量％含二氧化鈦的消化殘留物與95％-5重量％精細分裂的爐渣一起在含量>86重量％的硫酸中進行消化。DE4027105A1描述了一種工藝，其中使用濃硫酸來消化消化殘留物并提供能量，例如在環形螺桿中、旋轉管或類似設備中。

根據上述工藝，除了旋轉過濾和洗滌以外沒有經過任何其它預處理的消化殘留物難以加工，因為它們具有高殘留水分含量(例如30重量％)并因此需要更高的硫酸濃度并為消化反應提供能量，還因為硫酸含量導致高度腐蝕性的。

DE19725018B4和DE19725021B4批露了用于加工消化殘留物的方法，盡管已相對于現有技術進行了改善，但仍能優化該方法的工藝步驟和物流。