專利名稱：一種從含鈦爐渣中制取富鈦料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明公開了一種從含鈦爐渣中制取富鈦料的方法，特別是一種以直接煉鐵法產(chǎn) 出的含鈦熔分渣為原料生產(chǎn)富鈦料的工藝方法；屬于鈦資源回收利用技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
鈦是重要的戰(zhàn)略資源，廣泛用于航空、航天、電子、電力、化工、環(huán)保和日常生活等 領(lǐng)域。鈦的資源十分豐富且分布很廣，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)1102含量大于1%的鈦礦物就有140多種， 但具有利用價值的只有少數(shù)幾種礦物，主要是金紅石和鈦鐵礦，其次是白鈦石、銳鈦礦和紅 鈦鐵礦，其它含鈦礦物則需先制備成富鈦料再冶煉成鈦金屬。 中國的鈦資源儲量十分豐富，但主要是鈦鐵礦資源，金紅石礦甚少。中國的鈦礦 主要有三種類型，即釩鈦磁鐵礦、鐵鈦砂礦和金紅石礦，而儲量最多的是釩鈦磁鐵礦，由于 釩鈦磁鐵礦中的鈦很難提取，目前主要用作冶煉生產(chǎn)鋼鐵的鐵礦石。攀枝花一西昌(攀西) 地區(qū)蘊藏著極其豐富的釩鈦磁鐵礦，已探明的二氧化鈦的儲量達(dá)3. 8億噸，占全國鈦資源 的90%以上，經(jīng)選礦后約一半的鈦進(jìn)入磁選鐵精礦中。以前磁選鐵精礦經(jīng)高爐熔煉后，鐵 精礦中的鈦幾乎全部進(jìn)入高爐渣，形成富含Ti02的富鈦高爐渣，其Ti02的含量約為21 % — 25%，目前該地區(qū)已累計產(chǎn)出高鈦型高爐渣6000萬噸，并且還以每年約300萬噸的速度遞 增，主要采取渣場堆放的方式處理，部分高爐渣作為鋪路用碎石及混凝土骨料。但是這些處 理方式使得其中的鈦無法回收利用，造成了鈦資源的極大浪費。因此，無論從戰(zhàn)略資源、環(huán) 保要求還是經(jīng)濟(jì)效益考慮，開展高爐渣提取鈦及相關(guān)的工藝技術(shù)研究都具有重要意義。此 前對釩鈦磁鐵礦中鈦的綜合回收研究主要集中在高爐煉鐵所產(chǎn)生的含鈦高爐渣，由于含鈦 高爐渣中還含有硅、鈣、釩、鋁、硫等多種元素，使得鈦的提取困難。近年來攀枝花地區(qū)開發(fā) 出一種直接煉鐵新工藝，采用該工藝冶煉攀枝花釩鈦磁鐵礦時產(chǎn)出的冶煉渣——含鈦熔分 渣具有Ti02含量高和CaO含量低的特點，熔分渣中Ti02含量高達(dá)30 % — 60 % ， CaO含量僅 1%，這種含鈦熔分渣可大大降低鈦的回收難度。由于直接煉鐵法系新開發(fā)的煉鐵技術(shù)，在 本發(fā)明的發(fā)明人完成本發(fā)明之前，從公開的文獻(xiàn)中未檢索到從釩鈦磁鐵礦直接煉鐵法產(chǎn)出 的含鈦熔分渣生產(chǎn)富鈦料的報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種工藝方法簡單、操作方便、環(huán)境友好、經(jīng)濟(jì)效益顯著、資 源利用率高的從含鈦爐渣中制取富鈦料的方法。
本發(fā)明一種從含鈦爐渣中制取富鈦料的方法，包括下述工藝步驟
第一步將1102含量為30% 60%的含鈦熔分渣球磨至50 300目，加入渣量10%
50 %的Na2C03、 NaHC03或NaOH中的一種，混合均勻；
第二步將第一步所得混合物于900°C 125(TC焙燒2 10小時，隨爐冷卻； 第三步將第二步所得產(chǎn)物按固液體積比1 :(5 IO)加入濃度為1% 10X的HC1溶
液，于50°C IO(TC浸出2 10小時；
第四步將第三步所得混合物過濾，得濾液和濾渣；濾液經(jīng)濃縮后返回循環(huán)使用；濾渣
經(jīng)30(TC— 45(TC煅燒3 — 6小時后即得Ti02品位大于90%的富鈦料。 本發(fā)明中，所述熔分渣為直接煉鐵法產(chǎn)出的爐渣，其中Ti02含量高達(dá)30 %
60%。 本發(fā)明第一步中，將含鈦熔分渣球磨至50 300目后，粒徑小于120目的不少于
80% ;加入渣量10% 50%的Na2C03、NaHC03或NaOH中的一種，均勻混合0. 5 3小時。 本發(fā)明第二步中，焙燒前對物料進(jìn)行干燥以除去游離水。 本發(fā)明第二步中，所述焙燒過程中需對煙氣進(jìn)行收塵后排放。 本發(fā)明第三步中，所述第二步所得產(chǎn)物需球磨至50 300目。 本發(fā)明第四步中，所述濾渣需加水洗滌后干燥。 本發(fā)明第四步中，所述濾液經(jīng)濃縮后，返回第三步循環(huán)使用。 發(fā)明的優(yōu)點和積極效果
本發(fā)明利用直接煉鐵法產(chǎn)生的含鈦熔分渣為原料生產(chǎn)富鈦料，原料中Ti02品位較高， 可用以直接生產(chǎn)富鈦料，通過加入Na2C03、NaHC03或NaOH中的一種，在高溫下與熔分渣中含 量高的Si02、 A1203等雜質(zhì)反應(yīng)生成易溶的NaSi03和NaAl(^，焙燒產(chǎn)物經(jīng)1% 10%的HC1 溶液于50°C IO(TC浸出2 10小時后，其中的S叫、AlA及Mg0等主要雜質(zhì)均浸出到溶 液中，最終使浸出渣中的Ti02品位得到大幅提高。該工藝產(chǎn)生的廢氣量少、稍作處理即可 達(dá)標(biāo)排放，使用的鹽酸廢液可循環(huán)利用，不會產(chǎn)生二次污染，可達(dá)到環(huán)保經(jīng)濟(jì)地回收含鈦熔 分渣中鈦資源的目的。 綜上所述，本發(fā)明工藝方法簡單、操作方便、環(huán)境友好、經(jīng)濟(jì)效益顯著、資源利用率 高，適于工業(yè)化生產(chǎn)，特別適用于直接煉鐵法所產(chǎn)生的含鈦熔分渣中鈦資源的回收。
實施例
在以下實施例中，所述份數(shù)為重量份數(shù)，濃度為重量濃度，百分比為重量百分比，最終 產(chǎn)物中Ti02采用硫酸高鐵銨滴定法，Si(^采用比色法，八1203采用醋酸鋅滴定法，Mg0采用 EDTA滴定法檢測。
實施例1
以重量份數(shù)為100份的Ti02含量為30%的含鈦熔分渣為原料生產(chǎn)富鈦料，熔分渣的粒 度為50 300目，其中粒徑小于120目的不少于80%。制備工藝方法如下
(1) 在含鈦熔分渣中加入渣量30%的Na2C03后混合0. 5小時后； 將混合物放入焙燒爐中90(TC焙燒2小時，焙燒物球磨至50目；
(2) 將球磨后的焙燒料按固液體積比為1 :5加入濃度為1%的HC1溶液浸出2小時，浸 出溫度為50°C ;
(3) 將(2)所得固液混合物過濾，濾液經(jīng)濃縮后返回循環(huán)使用；濾渣經(jīng)洗滌干燥后送入煅燒爐，在30(TC條件下煅燒3小時，制得Ti02品位大于90%的成品富鈦料。
實施例2
以重量份數(shù)為100份的Ti02含量為40%的含鈦熔分渣為原料生產(chǎn)富鈦料，熔分渣的粒 度為50 300目，其中粒徑小于120目的不少于80%。制備工藝方法如下
(1) 在含鈦熔分渣中加入渣量50%的Na2HC03后混合1小時后； 將混合物放入焙燒爐中100(TC焙燒5小時，焙燒物球磨至100目；
(2) 將球磨后的焙燒料按固液體積比1 :8加入濃度5%的HC1溶液浸出5小時，浸出溫 度為70°C ;
(3) 將(2)所得固液混合物過濾，濾液經(jīng)濃縮后返回循環(huán)使用；濾渣經(jīng)洗滌干燥后送入 煅燒爐，在38(TC條件下煅燒4. 5小時，制得Ti02品位大于90%的成品富鈦料。 實施例3
以重量份數(shù)為100份的Ti02含量為50%的含鈦熔分渣為原料生產(chǎn)富鈦料，熔分渣的粒 度為50 300目，其中粒徑小于120目的不少于80%。制備工藝方法如下
(1) 在含鈦熔分渣中加入渣量10%的NaOH后混合1小時后； 將混合物放入焙燒爐中IIO(TC焙燒10小時，焙燒物球磨至300目；
(2) 將球磨后的焙燒料按固液體積比1 :10加入濃度為10%的HC1溶液浸出10小時， 浸出溫度為IO(TC ;
(3) 將(2)所得固液混合物過濾，濾液經(jīng)濃縮后返回循環(huán)使用；濾渣經(jīng)洗滌干燥后送入 煅燒爐，在45(TC條件下煅燒3小時，制得Ti02品位大于90%的成品富鈦料。 實施例4
生產(chǎn)原料的品質(zhì)與數(shù)量，制備工藝與實施例1相同。本實施例的工藝條件如下 Na2C03的加入量為渣量的50%;焙燒溫度為105(TC，焙燒時間5小時，焙燒物球磨至50
目；酸解HC1濃度為5X，固液比為1 :6，酸解溫度8(TC，酸解時間5小時；濾渣煅燒溫度為
45(TC，煅燒時間5小時，制得Ti02品位為90%的成品富鈦料。 實施例5
生產(chǎn)原料含鈦熔分渣中的1102含量為50%，制備工藝與實施例l相同。本實施例的工 藝條件如下
Na2C03的加入量為渣量的50% ;焙燒溫度為125(TC，焙燒時間5小時，焙燒物球磨至 100目；酸解HC1濃度為10%，固液比為1 :9，酸解溫度IO(TC，酸解時間10小時；濾渣煅燒 溫度為45(TC，煅燒時間5小時，制得Ti02品位為92%的成品富鈦料。
實施例6
生產(chǎn)原料含鈦熔分渣中的1102含量為40%，制備工藝與實施例l相同。本實施例的工 藝條件如下
Na2C03的加入量為渣量的30% ;焙燒溫度為1150°C ，焙燒時間4小時，焙燒物球磨至200 目；酸解HC1濃度為4% ，固液比為1 :8，酸解溫度70°C ，酸解時間4小時；濾渣煅燒溫度為 35(TC，煅燒時間3小時，制得Ti02品位為90%的成品富鈦料。
實施例7
生產(chǎn)原料含鈦熔分渣中的1102含量為50%，制 工藝與實施例l相同。本實施例的工 藝條件如下Na2C03的加入量為渣量的20% ;焙燒溫度為1250。C，焙燒時間4小時，焙燒物球磨至 300目；酸解HC1濃度為7%，固液比為1 :7，酸解溫度IO(TC，酸解時間6小時；濾渣煅燒溫 度為45(TC，煅燒時間4小時，制得Ti02品位為91%的成品富鈦料。
權(quán)利要求
一種從含鈦爐渣中制取富鈦料的方法，包括下述工藝步驟 第一步將TiO2含量為30％～60％的含鈦熔分渣球磨至50～300目，加入渣量10％～50％的Na2CO3、NaHCO3或NaOH中的一種，混合均勻；第二步將第一步所得混合物于900℃～1250℃焙燒2～10小時，隨爐冷卻；第三步將第二步所得產(chǎn)物按固液體積比1(5～10)加入濃度為1％～10％的HCl溶液，于50℃～100℃浸出2～10小時；第四步將第三步所得混合物過濾，得濾液和濾渣；濾液經(jīng)濃縮后返回循環(huán)使用；濾渣經(jīng)300℃－450℃煅燒3－6小時后即得TiO2品位大于90％的富鈦料。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種從含鈦爐渣中制取富鈦料的方法，其特征在于所述熔 分渣為直接煉鐵法產(chǎn)出的爐渣，其中Ti02含量高達(dá)30% 60% 。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種從含鈦爐渣中制取富鈦料的方法，其特征在于將含 鈦熔分渣球磨至50 300目后，粒徑小于120目的不少于80% ;加入渣量10% 50%的 Na2C03、 NaHC03或NaOH中的一種，均勻混合0. 5 3小時。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種從含鈦爐渣中制取富鈦料的方法，其特征在于焙燒前 對物料進(jìn)行干燥以除去游離水。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種從含鈦爐渣中制取富鈦料的方法，其特征在于所述焙 燒過程中需對煙氣進(jìn)行收塵后排放。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種從含鈦爐渣中制取富鈦料的方法，其特征在于所述第 二步所得產(chǎn)物需球磨至50 300目。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種從含鈦爐渣中制取富鈦料的方法，其特征在于所述濾 渣需加水洗滌后干燥。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種從含鈦爐渣中制取富鈦料的方法，其特征在于所述濾 液經(jīng)濃縮后，返回第三步循環(huán)使用。
全文摘要
一種從含鈦爐渣中制取富鈦料的方法，包括下述步驟1將含鈦熔分渣球磨后，加入Na2CO3、NaHCO3或NaOH，混合均勻；2將1所得混合物焙燒后，加入HCl溶液，浸出；3將浸出后的混合物過濾，濾液經(jīng)濃縮后返回循環(huán)使用；濾渣煅燒后即得TiO2品位大于90％的富鈦料。本發(fā)明通過對含鈦熔分渣中加入Na2CO3、NaHCO3或NaOH，使熔分渣中的SiO2、Al2O3轉(zhuǎn)換成NaSiO3和NaAlO2，然后，經(jīng)HCl溶液浸出，使其中未轉(zhuǎn)換的SiO2、Al2O3及MgO浸出到溶液中，大幅提高提高了浸出渣中TiO2的品位。本發(fā)明工藝方法簡單、操作方便、環(huán)境友好、經(jīng)濟(jì)效益好、資源利用率高，適于工業(yè)化生產(chǎn)，特別適用于直接煉鐵法產(chǎn)生的含鈦熔分渣中鈦資源的回收。
文檔編號C22B34/12GK101768673SQ201010119110
公開日2010年7月7日 申請日期2010年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月8日
發(fā)明者劉洪貴, 袁鐵錘 申請人:中南大學(xué)