本發(fā)明涉及釩鈦資源綜合利用領(lǐng)域，具體的是涉及一種對固態(tài)樣品進行除氯的方法。
背景技術(shù)：
攀鋼采用普通高爐冶煉釩鈦磁鐵礦的流程，實現(xiàn)了釩鈦磁鐵礦的大規(guī)模經(jīng)濟冶煉，但由于釩鈦磁鐵礦的特殊性質(zhì)，也導致了占釩鈦磁鐵礦中鈦資源總量約52％的TiO2伴隨鐵精礦進入高爐渣中，形成TiO2含量為21-25％的高鈦型高爐渣。攀鋼通過“高溫碳化-低溫氯化”工藝(高爐渣在高溫下加碳熔煉獲得碳化渣，碳化渣主要反應(yīng)成份TiC在表觀400℃時就能發(fā)生氯化)，可以將含鈦高爐渣的TiO2以TiCl4的形式提取出來，作為海綿鈦或者氯化法鈦白的原料。高爐渣經(jīng)過提鈦后的尾渣稱為提鈦尾渣。由于提鈦尾渣中含有大量的氯離子，限制了其在建筑行業(yè)中的大規(guī)模利用。尋找一種經(jīng)濟、有效的方法處理提鈦尾渣以實現(xiàn)其在建筑行業(yè)的規(guī)?；瘧?yīng)用是綜合利用含鈦高爐渣急需解決的一個問題。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種對固態(tài)樣品進行除氯的方法，采用該方法可以有效脫固態(tài)樣品尤其是除提鈦尾渣中的氯離子，效率在90％以上。
具體地，本發(fā)明提供了一種對固態(tài)樣品進行除氯的方法，所述固態(tài)樣品中含有氯離子，該方法包括以下步驟：將固態(tài)樣品依次進行第一水洗、酸洗和第二水洗，其中，酸洗的方式為：將經(jīng)過第一水洗的固態(tài)樣品與硝酸按照1:0.01-0.5的重量比進行混合，隨后在150-400℃的溫度下蒸餾除去硝酸。
采用本發(fā)明提供的方法，可以除去固態(tài)樣品尤其是提鈦尾渣中的氯離子，并且氯離子脫除率在90％以上。采用本發(fā)明的方法處理得到的固態(tài)樣品中氯含量小于0.06重量％，可以滿足后續(xù)作為建筑材料尤其是水泥和礦渣微粉的原料的要求。
本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將在隨后的具體實施方式部分予以詳細說明。
具體實施方式
以下對本發(fā)明的具體實施方式進行詳細說明。應(yīng)當理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
在本文中所披露的范圍的端點和任何值都不限于該精確的范圍或值，這些范圍或值應(yīng)當理解為包含接近這些范圍或值的值。對于數(shù)值范圍來說，各個范圍的端點值之間、各個范圍的端點值和單獨的點值之間，以及單獨的點值之間可以彼此組合而得到一個或多個新的數(shù)值范圍，這些數(shù)值范圍應(yīng)被視為在本文中具體公開。
本發(fā)明提供了一種對固態(tài)樣品進行除氯的方法，所述固態(tài)樣品中含有氯離子，該方法包括以下步驟：將固態(tài)樣品依次進行第一水洗、酸洗和第二水洗，其中，酸洗的方式為：將經(jīng)過第一水洗的固態(tài)樣品與硝酸按照1:0.01-0.5的重量比進行混合，隨后在150-400℃的溫度下蒸餾除去硝酸。
在本發(fā)明中，所述固態(tài)樣品尤其優(yōu)選為提鈦尾渣。所述提鈦尾渣的來源和組成可以為本領(lǐng)域的常規(guī)選擇。例如，所述提鈦尾渣可以為高爐渣經(jīng)過提鈦后的尾渣，提鈦方法可以為“高溫碳化-低溫氯化”工藝，具體的過程和條件為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知。
在本發(fā)明中，所述固態(tài)樣品中氯離子的含量可以為2-5重量％，優(yōu)選為2.5-3.5％重量。所述氯離子的含量可以按照GB/T 176-2008《水泥化學分析方法》進行測定。在本發(fā)明中，所述固態(tài)樣品中含有的氯離子優(yōu)選以水溶性氯化物的形式存在，例如可以為鐵、鈣、鎂和錳中的一種或多種元素的氯化物。
根據(jù)一種優(yōu)選的實施方式，除了上述的氯離子，本發(fā)明的固態(tài)樣品中還可以含有6-8重量％的游離碳、28-32重量％的CaO、7-9重量％的MgO、24-27重量％的SiO2、5-7重量％的TiO2、12-14重量％的Al2O3、2-3重量％的TiC以及含量均在1重量％以下的FeO、MnO、TiO和氟化物等。需要說明的是，由于氯離子以水溶性氯化物的形式存在，所以固態(tài)樣品中除了氯離子還包括鐵離子、鈣離子、鎂離子和錳離子中的一種或多種，所述水溶性氯化物的含量可以為5-16重量％。
根據(jù)本發(fā)明，所述固態(tài)樣品為提鈦尾渣時，所述提鈦尾渣的粒度沒有特別的限定，可以為經(jīng)“高溫碳化-低溫氯化”工藝氯化后產(chǎn)生未經(jīng)粉碎或其他處理的提鈦尾渣，也可以為經(jīng)過粉碎處理的提鈦尾渣。
在本發(fā)明中，所述經(jīng)過第一水洗的固態(tài)樣品與硝酸進行接觸的條件沒有特別的限定，只要能將經(jīng)過第一水洗的固態(tài)樣品與硝酸混合均勻即可。例如，所述經(jīng)過第一水洗的固態(tài)樣品與硝酸混合的條件包括：溫度可以為20-60℃，時間可以為1-100分鐘，優(yōu)選為10-30分鐘。所述混合優(yōu)選在攪拌下進行。
在本發(fā)明中，所述經(jīng)過第一水洗的固態(tài)樣品與硝酸的用量的比例可以在較大范圍內(nèi)變動。例如所述經(jīng)過第一水洗的固態(tài)樣品與硝酸的重量比可以為1:0.01-0.5，考慮到硝酸的利用率和除氯效果，所述經(jīng)過第一水洗的固態(tài)樣品與硝酸的重量比優(yōu)選為1:0.05-0.2。其中，所述硝酸指的是純硝酸。
在本發(fā)明中，所述硝酸優(yōu)選由硝酸水溶液的形式提供，例如所述硝酸可以由濃度為5-20重量％的稀硝酸溶液提供。
在本發(fā)明中，所述蒸餾除去硝酸的溫度可以在較大范圍內(nèi)變動，例如可以為200-300℃。由于隨著蒸餾的進行，需要逐步提高溫度，所以200-300℃為蒸餾過程的最終溫度，將溫度控制在該范圍內(nèi)，可以保證硝酸全部蒸發(fā)完全。
在本發(fā)明中，所述第一水洗可以為常規(guī)的水洗過程，例如，所述第一水洗的方式可以為：將固態(tài)樣品與水混合并進行固液分離。所述固態(tài)樣品與水的用量的重量比沒有特別的限定，例如可以為1：1-10，優(yōu)選為1:3-6。所述固態(tài)樣品與水混合的條件沒有特別的限定，可以為本領(lǐng)域的常規(guī)選擇。例如，所述固態(tài)樣品與水混合的條件包括：溫度可以為20-60℃，時間可以為5-20分鐘。所述固態(tài)樣品與水混合優(yōu)選在攪拌條件下進行。
在本發(fā)明中，所述第二水洗和第一水洗的步驟和條件可以相同或不同。所述第二水洗的方式可以為：將經(jīng)過酸洗的固態(tài)樣品與水混合并進行固液分離。經(jīng)過酸洗的固態(tài)樣品與水的用量的重量比沒有特別的限定，例如可以為1:1-10，優(yōu)選為1:3-6。所述經(jīng)過酸洗的固態(tài)樣品與水混合的條件沒有特別的限定，可以為本領(lǐng)域的常規(guī)選擇。例如，所述經(jīng)過酸洗的固態(tài)樣品與水混合的條件包括：溫度可以為20-60℃，時間可以為5-20分鐘。所述經(jīng)過酸洗的固態(tài)樣品與水混合優(yōu)選在攪拌條件下進行。
根據(jù)本發(fā)明，所述方法還包括第一水洗和第二水洗之后的固液分離過程。所述固液分離的方式可以為本領(lǐng)域的常規(guī)選擇，例如可以為過濾、抽濾和離心等。具體的步驟和條件為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知，在此不再贅述。
以下將通過實施例對本發(fā)明進行詳細描述。以下實施例中，
所述氯離子的含量可以按照GB/T 176-2008《水泥化學分析方法》進行測定。
氯離子脫除率＝(除氯處理前的提鈦尾渣中氯離子含量-除氯處理后的提鈦尾渣中氯離子含量)/除氯處理前的提鈦尾渣中氯離子含量×100％。
實施例1
本實施例用于說明本發(fā)明提供的對固態(tài)樣品進行除氯的方法
本實施例中所使用的提鈦尾渣中氯離子的含量為2.96重量％，游離碳含量為6.94重量％，所述提鈦尾渣中還含有26.92重量％的CaO、8.01重量％的MgO、26.75重量％的SiO2、5.98重量％的TiO2、13.6重量％的Al2O3和2.3重量％的TiC以及0.7重量％的FeO、0.61重量％的MnO和0.77重量％的TiO，可溶性氯化物的含量為7.42重量％。
將100g提鈦尾渣與400ml水混合，在20℃下攪拌5分鐘，然后使用真空泵減壓過濾，得到經(jīng)過第一水洗的提鈦尾渣，并將其與100ml濃度為5重量％的稀硝酸混合均勻，在200℃下蒸餾除去硝酸，待液體完全蒸干后，加入500ml水在40℃下攪拌15分鐘以進行第二水洗，然后使用真空泵減壓過濾，并將得到的提鈦尾渣干燥。對干燥后的提鈦尾渣進行氯離子含量和酸度的測定。經(jīng)過除氯處理的提鈦尾渣中的氯離子含量為0.045重量％，脫除率為98.48％。
實施例2
本實施例用于說明本發(fā)明提供的對固態(tài)樣品進行除氯的方法
本實施例中所使用的提鈦尾渣中氯離子的含量為2.50重量％，游離碳含量為7.81重量％，所述提鈦尾渣中還含有32.25重量％的CaO、9.11重量％的MgO、24.12重量％的SiO2和7.03重量％的TiO2、12重量％的Al2O3和2重量％的TiC以及0.35重量％的FeO和0.31重量％的MnO，可溶性氯化物的含量為5.02重量％。
將100g提鈦尾渣與600ml水混合，在60℃下攪拌20分鐘，然后使用真空泵減壓過濾，得到經(jīng)過第一水洗的提鈦尾渣，并將其與100ml濃度為15重量％的稀硝酸混合均勻，在300℃下蒸餾除去硝酸，待液體完全蒸干后，加入300ml水在20℃下攪拌20分鐘以進行第二水洗，然后使用真空泵減壓過濾，并將得到的提鈦尾渣干燥。對干燥后的提鈦尾渣進行氯離子含量和酸度的測定。經(jīng)過除氯處理的提鈦尾渣中的氯離子含量為0.035重量％，脫除率為98.6％。
實施例3
本實施例用于說明本發(fā)明提供的對固態(tài)樣品進行除氯的方法
本實施例中所使用的提鈦尾渣中氯離子的含量為3.52重量％，游離碳含量為6.49重量％，所述提鈦尾渣中還含有28.02重量％的CaO、7.11重量％的MgO、27.0重量％的SiO2、5.05重量％的TiO2、14.01重量％的Al2O3和1.98重量％的TiC以及0.12重量％的FeO、0.43重量％的TiO，可溶性氯化物的含量為6.27重量％。
將100g提鈦尾渣與300ml水混合，在30℃下攪拌15分鐘，然后使用真空泵減壓過濾，得到經(jīng)過第一水洗的提鈦尾渣，并將其與100ml濃度為20重量％的稀硝酸混合均勻，在260℃下蒸餾除去硝酸，待液體完全蒸干后，加入600ml水在60℃下攪拌5分鐘以進行第二水洗，然后使用真空泵減壓過濾，并將得到的提鈦尾渣干燥。對干燥后的提鈦尾渣進行氯離子含量和酸度的測定。經(jīng)過除氯處理的提鈦尾渣中的氯離子含量為0.03重量％，脫除率為99.15％。
對比例1
本對比例用于說明參比的固態(tài)樣品除氯的方法
按照實施例1的方法進行，不同的是，不進行酸洗的步驟，只進行第一水洗和第二水洗。最終得到的提鈦尾渣中氯離子含量為0.6重量％，脫除率為79.73％。
對比例2
本對比例用于說明參比的固態(tài)樣品除氯的方法
按照實施例1的方法進行，不同的是，不進行第二水洗的步驟，只進行第一水洗和酸洗。最終得到的提鈦尾渣中氯離子含量為0.11重量％，脫除率為96.28％。
對比例3
本對比例用于說明參比的對固態(tài)樣品進行除氯的方法
按照實施例1的方法進行，不同的是，加入的濃度為5重量％的稀硝酸的體積為10ml。最終得到的提鈦尾渣中氯離子含量為0.32重量％，脫除率為89.19％。
對比例4
本對比例用于說明參比的對固態(tài)樣品進行除氯的方法
按照實施例1的方法進行，不同的是，蒸餾除去稀硝酸的溫度為100℃。最終得到的提鈦尾渣中氯離子含量為0.36重量％，脫除率為87.84％。
對比例5
本對比例用于說明參比的對固態(tài)樣品進行除氯的方法
按照實施例1的方法進行，不同的是，使用相同濃度相同體積的稀硫酸代替硝酸。最終得到的提鈦尾渣中氯離子含量為0.42重量％，脫除率為85.81％。
從以上實施例和對比例的結(jié)果可以看出，采用本發(fā)明的處理方法，提鈦尾渣中的氯離子脫除效果好。
以上詳細描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實施方式中的具體細節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本發(fā)明的保護范圍。
另外需要說明的是，在上述具體實施方式中所描述的各個具體技術(shù)特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合。為了避免不必要的重復，本發(fā)明對各種可能的組合方式不再另行說明。
此外，本發(fā)明的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本發(fā)明的思想，其同樣應(yīng)當視為本發(fā)明所公開的內(nèi)容。