[發(fā)明專利]一種鈦石膏循環(huán)轉(zhuǎn)化金屬自富集且整量利用的方法

有效

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• 申請日: 2019-03-06
• 公開（公告）號: CN109734105B
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馮雅麗;吳浩;李浩然
• 申請（專利權(quán)）人: 北京科技大學
• 主分類號: C01C1/24
• 分類號: C01C1/24;C01F11/06;C02F1/66
• 代理公司: 北京市廣友專利事務(wù)所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

本發(fā)明提供一種鈦石膏循環(huán)轉(zhuǎn)化金屬自富集且整量利用的方法，屬于資源二次利用技術(shù)領(lǐng)域。該方法首先將鈦石膏與氨水、二氧化碳按比例混合反應(yīng)；然后進行固液分離，得到以高活性碳酸鈣為主的固相及液相硫酸銨產(chǎn)物；再將硫酸銨溶液蒸發(fā)濃縮冷卻結(jié)晶，得到硫酸銨產(chǎn)品；高活性碳酸鈣固相與煅燒后氧化鈣固相返回鈦白產(chǎn)業(yè)鏈中和酸性廢水，形成金屬自富集鈦石膏返回循環(huán)。經(jīng)過一定的循環(huán)次數(shù)后，實現(xiàn)廢水中鐵、鈦、鋁等金屬自富集，并封存二氧化碳滿足碳減排需求。最終將固相產(chǎn)品達到鈣、鐵、鈦品位要求成為煉鐵燒結(jié)礦配料。該方法實現(xiàn)鈦石膏市場化產(chǎn)業(yè)鏈，對鈦產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及資源二次利用技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種鈦石膏循環(huán)轉(zhuǎn)化金屬自富集且整量利用的方法。

背景技術(shù)

鈦石膏是硫酸法鈦白粉生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的酸性廢水，利用石灰中和，壓濾得到的廢渣。其主要成分為二水石膏(CaSO₄·2H₂O)，并含有Ti、Al、Fe、Mg等金屬元素雜質(zhì)和S、Si等非金屬雜質(zhì)。雖自2005年起我國從產(chǎn)業(yè)政策上鼓勵發(fā)展氯化法鈦白，但至今氯化法鈦白只占全國產(chǎn)量的5.8％，硫酸法仍為目前鈦白主要生產(chǎn)工藝。硫酸法每生產(chǎn)1t鈦白粉產(chǎn)生15t鈦石膏，僅攀枝花市尾礦庫中已堆存鈦石膏4千萬噸，既占用大量土地，又污染環(huán)境威害健康。

鈦石膏含水量大、力學強度弱、石膏純度低、且含大量的雜質(zhì)，造成其可用范圍窄，利用受限因素多。目前有不少研究者針對鈦石膏做了大量研究，但主要集中在利用鈦石膏制備水泥緩凝劑、土壤改良劑、復合膠凝材料等方面。利用效率低、經(jīng)濟效益差、處理成本高。

CN107777960A公開了一種工業(yè)廢渣鈦石膏砌塊及其制備方法。該方法將鈦石膏與硅酸鹽水泥熟料、磷酸二氫鉀、助劑攪拌均勻后，澆注成型、自然養(yǎng)護脫模。但該方法生產(chǎn)規(guī)模小，鈦石膏中鐵雜質(zhì)等影響了砌塊的強度。

CN108996937A公開了一種用工業(yè)副產(chǎn)石膏制備水泥緩凝劑的方法。該方法將鈦石膏、磷石膏、硫石膏、錳石膏混合，進行水泥緩凝劑的制備，消耗副產(chǎn)石膏進行產(chǎn)品制造，進而解決化工企業(yè)廢渣問題。然而鈦石膏作為水泥緩凝劑摻量低，不能達到大量消耗的目的。

CN108996978A公開了一種礦山充填材料及其制備裝置和制備方法及礦山充填用膠結(jié)劑料漿的方法。該方法粉煤灰、礦渣微粉、鋼渣微粉、水泥和工業(yè)副產(chǎn)鈦石膏混合攪拌形成復合膠凝材料。然而鈦石膏中Fe(OH)₃、FeSO₄和Al(OH)₃雜質(zhì)成分波動大，增加了產(chǎn)品的不確定性。

CN108314397A公開了一種鈦石膏墻體材料及其制備方法。該方法將水泥、粉煤灰、改性鈦石膏、聚丙烯纖維、保水劑等材料混合制備形成鈦石膏墻體材料。然而鈦石膏因含有氫氧化鐵和氫氧化鋁等凝膠，用于建材時含水率高及需水量高，用于建材時需烘干或者煅燒處理，增加了建筑成本。同時，鈦石膏中鐵雜質(zhì)影響石膏建筑材料的強度與白度。

對于鈦石膏中鈦、鐵雜質(zhì)的除雜提純，濕法和干法除鐵工藝繁瑣，設(shè)備和資金需求高，能量消耗高。經(jīng)除鐵后的鈦石膏白度仍僅60％左右，難以大規(guī)模生產(chǎn)。

綜上所述，鈦石膏綜合利用現(xiàn)有方法均受一些條件制約，存在技術(shù)難度大、經(jīng)濟效益差、產(chǎn)品質(zhì)量差、處置成本高、資源利用率低等問題。有鑒于上述原因，發(fā)展鈦石膏循環(huán)經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)鏈，是實現(xiàn)鈦白綠色產(chǎn)業(yè)和節(jié)能低耗至關(guān)重要的一環(huán)。尋求開發(fā)一種杜絕堆存，整量全元素利用方法，且成本低、效益高，對我國鈦白的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容