[發明專利]一種利用改性添加劑去除鈦渣中鈣鎂雜質的方法

有效

• 申請號: 201610501611.3
• 申請日: 2016-06-30
• 公開（公告）號: CN106048256B
• 公開（公告）日: 2018-01-05
• 發明（設計）人: 段華美;李元坤;范鶴林;龍木軍;陳登福;白林;杜星宏
• 申請（專利權）人: 重慶大學;中國地質科學院礦產綜合利用研究所
• 主分類號: C22B34/12
• 分類號: C22B34/12
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司50212
• 代理人: 孔玲瓏

技術領域

本發明屬于鈦渣除雜技術領域，具體涉及一種利用改性添加劑去除鈦渣中鈣鎂雜質的方法。

背景技術

鈦是理想的結構材料和優良的耐蝕材料，被廣泛應用于航空、航天、艦船、兵器、化工、冶金、電力、海洋工程、醫藥、汽車體育用品等行業。鈦白粉具有優異的顏料性能，可以說是一種最好的白色顏料。鈦白顏料主要用于涂料、油墨、塑料、造紙、化纖和橡膠等領域。鈦及鈦白粉由TiCl₄生產而來，因此TiCl₄是鈦工業生產的重要原料。

攀枝花西昌地區蘊藏著豐富的釩鈦磁鐵礦資源，其中鈦資源儲量（以TiO₂計）6.01億噸，占世界儲量的35.17%，中國儲量的90.54%。目前，攀西地區的鈦鐵礦中，只有粒狀鈦鐵礦可單獨回收。粒狀鈦鐵礦（礦結構致密，MgO和CaO含量較高）經電爐還原冶煉得到的鈦渣，MgO和CaO含量較高。

現行鈦工業生產主要包括海綿鈦的制取和鈦白生產，而海綿鈦的制取和氯化鈦白的生產都以TiCl₄為原料。生產TiCl₄有熔鹽氯化和流態化氯化兩種方法，流態化氯化是生產TiCl₄的主流工藝。熱力學軟件FactSage計算表明，在氯化條件下鈦渣中的MgO和CaO優先于TiO₂氯化。在氯化條件下，MgCl₂和CaCl₂呈熔融狀態，嚴重影響流態化氯化爐的順行。因此，流態化氯化法制備TiCl₄對鈦原料中的鈣鎂雜質要求較高（ω(CaO+MgO)＜1.5%/2.5%）。由此可見，使用攀西地區鈦鐵礦生產的鈦渣只有去除鈣鎂雜質，才能應用流態化氯化工藝。

目前，去除鈦渣中鈣鎂雜質主要通過添加劑改性來實現。董海剛等和劉水石等分別采用ω(CaO+MgO)為9.57%的鈦渣，分別添加42.9%的Na₂CO₃和7.5%的H₃PO₄進行焙燒改性，并分別經過3.5h的酸浸出，分別得到ω(CaO+MgO)為0.78%和0.42%的鈦渣。李永剛等采用ω(CaO+MgO)為10.1%的鈦渣，加入50%的添加劑[其中40%為C（添加劑代號），10%為Na₂CO₃]進行焙燒改性，得到了很好的改性效果。蔣祉剛等采用酸溶性鈦渣，添加30%的Na₅P₃O₁₀進行焙燒改性，并經過1.5h的酸浸出，得到ω(CaO+MgO)＜1.5%的鈦渣。Basil Jarish等和Gerald.W.Elger等分別采用ω(CaO+MgO)為6.10%和9.70%的鈦渣，分別添加42.9%的Na2CO₃和20.0%的Na₂SO₄進行焙燒改性，并分別經過3.5h和4h的酸浸出，分別得到ω(CaO+MgO)為0.57%和0.42%的鈦渣。

去除鈦渣中鈣鎂雜質還可以通過氣體氧化還原或選擇性氯化來實現。Krzysztof. Borowiec等采用ω(CaO+MgO)為6.03%的鈦渣，通入O₂氧化后通入85%CO+15%H₂進行還原，并經過6h的酸浸出得到ω(CaO+MgO)為0.77%的鈦渣。J.P.Van Dyk等和孫朝暉等分別向ω(CaO+MgO)為1.79%和5.21%的鈦渣中通入空氣氧化后通入CO還原，并分別經過12h和9h的酸浸出，分別得到ω(CaO+MgO)為0.77%和1.35%的鈦渣。Michel.Gueguin等采用ω(CaO+MgO)為5.0%的鈦渣，通入Cl₂進行選擇性氯化，并經過4h的酸浸出，得到ω(CaO+MgO)為0.86%的鈦渣。

可見現有技術中，通過添加劑改性去除鈣鎂雜質的方法，添加劑的加入量相對較大，最低的添加劑量也達到了7.5%；而通過氣體氧化還原去除鈦渣中鈣鎂雜質的方法，浸出過程的時間相對較長，最短的浸出時間也達到4h；而選擇性氯化去除鈦渣中鈣鎂雜質的方法對反應器材質和條件控制要求嚴格。這些因素制約了鈦提純工業的原料使用范圍，也增加了運營成本。

發明內容

針對現有技術存在的上述不足，本發明的目的在于提供一種改性劑使用量少、除雜效果好且能縮短浸出時間的利用改性添加劑去除鈦渣中鈣鎂雜質的方法。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：