[發(fā)明專利]一種從赤泥中選擇性提取鈦的工藝

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202211420965.7
• 申請日: 2022-11-15
• 公開（公告）號: CN116103516A
• 公開（公告）日: 2023-05-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王一霖;李小斌;周秋生;張羽綸;齊天貴;彭志宏;劉桂華;申雷霆
• 申請（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號: C22B34/12
• 分類號: C22B34/12;C22B3/12
• 代理公司: 長沙辰齊知壹知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 43290
• 代理人: 李瓊芳

本發(fā)明屬于濕法冶金技術(shù)領(lǐng)域，公開了從赤泥中選擇性提取鈦的工藝。用拜耳法溶出三水鋁石和/或一水軟鋁石型鋁土礦，得到的赤泥經(jīng)洗滌后，用稀酸或銨鹽溶液活化，得到高活性的赤泥；在高活性的赤泥中加入銨鹽和/或氨水溶液、以及雙氧水，調(diào)制漿料，控制漿料的pH值為8~14，反應(yīng)一段時(shí)間后，液固分離，得到富鈦溶液和提鈦后赤泥。富鈦溶液可進(jìn)一步處理，得到鈦白粉或二氧化鈦纖維材料，提高赤泥的利用附加值。本發(fā)明在弱堿性體系中從赤泥中選擇性浸出鈦，實(shí)現(xiàn)赤泥中鈦的高價(jià)值回收和利用；提鈦后赤泥中的堿含量低、鈦含量明顯下降，降低了高鐵赤泥作為高爐煉鐵原料進(jìn)行消納的難度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于濕法冶金技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及赤泥中選擇性提鈦的方法。

背景技術(shù)

2021年，全球氧化鋁產(chǎn)量達(dá)1.38億噸，較2020年增加504萬噸，同比增長3.79%。我國氧化鋁產(chǎn)量7509.7萬噸，占全球氧化鋁產(chǎn)量的54.40%，而其中超過半數(shù)的原料為高鐵三水鋁石型鋁土礦。通常情況下，每生產(chǎn)1噸氧化鋁產(chǎn)生0.7~2噸赤泥，由此估算，每年赤泥排放量為0.97~2.76億噸。赤泥成分復(fù)雜，堿含量高，其堆存既占用土地、浪費(fèi)資源，又易造成環(huán)境污染和安全隱患。

2021年全球鈦礦總產(chǎn)量為827萬噸（折合TiO₂，下同），我國鈦礦產(chǎn)量為285.7萬噸。我國鈦原料對外依存度高，約為40%，優(yōu)質(zhì)鈦原料的供應(yīng)嚴(yán)重依賴國際市場。

目前，赤泥作為一種提鈦原料，針對從赤泥中提鈦的工藝已經(jīng)開展了大量的研究：

（1）還原焙燒-磁選-硫酸浸出：將赤泥與煤粉、石灰、純堿混合，在800~1000℃還原焙燒，熟料水浸得到鋁酸鈉溶液，脫硅后用于氧化鋁生產(chǎn)；水浸渣磁選分離出大部分的鐵，沒有磁性的部分用硫酸浸出，得到TiOSO₄溶液，水解制備偏鈦酸。該方法可以得到純度約96%的富鈦料，用于氯化法生產(chǎn)鈦白，缺點(diǎn)是還原焙燒過程中會(huì)生成CaTiO₃，處理難度大。

（2）兩步酸浸法：在第一步中，在pH=3，溫度為25℃，反應(yīng)時(shí)間為60min的條件下，用鹽酸浸出赤泥中的Na、Al、Si、Ca等元素，而鐵和鈦不發(fā)生反應(yīng)。第二步采用80g/L的硫酸浸出，在溫度為50℃，液固比為20：1，反應(yīng)時(shí)間為90min的條件下，可以使大部分鐵發(fā)生反應(yīng)而鈦基本上不反應(yīng)，得到TiO₂含量接近50%的鈦渣。

（3）有機(jī)酸/雙氧水助浸法：檸檬酸等有機(jī)酸或雙氧水可以促進(jìn)鈦礦物的反應(yīng)，在2.5MH₂SO₄、75℃、液固比10：1，反應(yīng)時(shí)間120min的條件下，加入檸檬酸等與鈦發(fā)生配位作用，從而提高鈦的浸出率。但存在酸用量大、對有價(jià)元素的浸出選擇性不強(qiáng)、回收鈧鈦等高價(jià)值金屬元素時(shí)鐵的浸出較難抑制等問題。

（4）鹽酸-草酸浸出-硫酸化焙燒法：該方法可以實(shí)現(xiàn)赤泥多種元素的回收。第一步在40℃、1M的鹽酸溶液中浸出Ca、Si、Al；第二步在95℃、2M的草酸溶液中浸出V、Fe；第三步在150~400℃下采用硫酸化焙燒，產(chǎn)物在65℃下，用0.5M的硫酸浸出，回收鈧、鈦。該方法產(chǎn)生大量的酸性廢水、技術(shù)應(yīng)用困難。

申請?zhí)枮镃N201510360507.2的專利文獻(xiàn)提出先將赤泥在1~3mol/L的檸檬酸溶液中于60~95℃下反應(yīng)60min，將酸浸渣水洗后用NaOH在750~850℃下焙燒60min，水洗后的渣再用H₂SO₄和CaF₂酸解，含鈦溶液水解后焙燒得到高純TiO₂。該方法需要中和上一步驟的酸/堿，用量大，反應(yīng)條件強(qiáng)烈，經(jīng)濟(jì)性較差。