專利名稱：用含鈦高爐渣生產(chǎn)富鈦料工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鈦資源回收利用技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，是涉及一種以鋼鐵冶煉生產(chǎn)中排放的含鈦高爐渣為原料生產(chǎn)富鈦料的工藝方法。
背景技術(shù)：
鈦是重要的戰(zhàn)略資源，廣泛用于航天、航空、電子、環(huán)保等技術(shù)領(lǐng)域。目前世界上已發(fā)現(xiàn)的含鈦礦物有幾十種，能夠直接用來提煉鈦金屬的含鈦礦物主要有金紅石、鈦鐵礦和鈦磁鐵礦三種，其他含鈦礦物需先制備成富鈦料再加工成鈦金屬。
中國(guó)的鈦資源十分豐富，鈦資源儲(chǔ)量位居世界之首，占世界儲(chǔ)量的45％。中國(guó)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，其中儲(chǔ)量最多的是釩鈦磁鐵礦。由于釩鈦磁鐵礦中的鈦很難于提取，因此，目前主要是用作冶煉生產(chǎn)鋼鐵的鐵礦石。以釩鈦鐵磁礦為鐵礦石冶煉生產(chǎn)鋼鐵，礦石所含的鈦元素富集在高爐渣中，隨同高爐渣作為廢棄物排放，既污染了環(huán)境，又白白浪費(fèi)了寶貴鈦資源。如中國(guó)攀枝花鋼鐵公司，鋼鐵冶煉生產(chǎn)所用鐵礦石為釩鈦鐵磁礦，為了滿足鋼鐵生產(chǎn)需要，每年開采釩鈦磁鐵礦1150萬噸，礦石中二氧化鈦(TiO2)重量含量占10.63％，TiO2總量高達(dá)約120萬噸，選鈦廠的尾礦年處理能力為660萬噸，年產(chǎn)鈦精礦(47％TiO2)約15萬噸，鈦資源綜合利用率僅為4.9％。攀枝花鋼鐵公司年產(chǎn)鋼鐵380萬噸，同時(shí)排出高爐渣300萬噸，高爐渣中TiO2重量含量達(dá)24％，即釩鈦磁鐵礦中約50％的鈦被富集在高爐渣中隨同高爐渣被丟棄。高爐渣的大量排放，不僅白白浪費(fèi)了寶貴的鈦資源，同時(shí)嚴(yán)重污染了環(huán)境。由于排放的高爐渣累年增多，堆放場(chǎng)逐步擴(kuò)大，設(shè)置在金沙江邊的堆放場(chǎng)，不僅污染了長(zhǎng)江上游的金沙江，已危及到金沙江的河床與周邊的生態(tài)環(huán)境，已經(jīng)成為嚴(yán)重的環(huán)境問題。
為了解決高爐渣對(duì)環(huán)境造成的污染和高爐渣中的寶貴鈦資源白白被浪費(fèi)的問題，本領(lǐng)域的科技人員對(duì)含鈦高爐渣進(jìn)行了長(zhǎng)時(shí)間開發(fā)研究，也取得了不少可喜的技術(shù)成果?，F(xiàn)有技術(shù)含鈦高爐渣的利用主要有兩個(gè)方面，一是直接作為建材原料，二是作為制備化學(xué)材料的原料，具體利用如下1、直接作為建材原料
(1)高爐渣作建材骨料。攀鋼高爐渣分為重礦渣和水淬渣兩種。重礦渣屬低鈣富鈦渣，是穩(wěn)定性礦渣，其基本物理力學(xué)性能達(dá)到或接近JGJ53-79技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，可代替天然石材作普通混凝土骨料、道渣、路渣及廠房墊層等。經(jīng)建筑施工檢驗(yàn)表明，鈦渣混凝土的強(qiáng)度優(yōu)良率96％，合格率99％。高鈦水淬渣砂的各項(xiàng)指標(biāo)均符合天然砂標(biāo)準(zhǔn)，而且滿足于JGJ52-79和治基規(guī)103-77的要求。試用表明，完全可用高鈦水淬渣砂直接代替天然砂配制混凝土和砂漿，現(xiàn)已在建筑施工中成功地使用。
(2)用于制作水泥混合材料。重慶大學(xué)、攀鋼、建材院水泥所、重慶水泥廠等單位，探索出摻用30～40％的含鈦高爐渣生產(chǎn)鈦礦渣硅酸鹽水泥，生產(chǎn)出的水泥已在建筑施工中試用成功，其水泥性能、混凝土和鋼筋混凝土的規(guī)格均符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求。
(3)用于制作陶瓷墻、地磚。四川省輕工業(yè)研究所用含鈦高爐渣制作的陶瓷墻和地磚，其產(chǎn)品的性能指標(biāo)都達(dá)到了同類產(chǎn)品的指標(biāo)要求。攀鋼研究院和仁和陶瓷廠，用攀鋼含鈦高爐水淬渣配合當(dāng)?shù)靥胀林谱鞯挠悦娲u完全符合國(guó)家釉面磚的標(biāo)準(zhǔn)，而且燒制溫度比傳統(tǒng)的燒成溫度低，節(jié)約了能源，延長(zhǎng)了窯爐壽命，降低了成本。
在上述各研究中，含鈦高爐渣中的寶貴鈦資源并沒有得到合理的利用。
2、作為制備化學(xué)材料的原料對(duì)于高爐渣中鈦元素的化學(xué)利用也有不少單位進(jìn)行了研究，取得了一定成果，但都未能實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。這些成果主要是以高爐渣為原料用于制取鈦白粉和TiCl4，具體情況如下(1)攀研院于1983年開始對(duì)以高爐渣為原料生產(chǎn)四氯化鈦進(jìn)行了研究。該研究首先利用燒結(jié)廢氣中的SO2對(duì)高爐渣中的鈣硫酸化，然后采用低溫選擇氯化碳化鈦的方法生產(chǎn)TiCl4。該方法以無煙煤作還原劑，在1400℃下氯化20～25分鐘，鈦的氯化率達(dá)89％～93％，高爐渣中的鈣質(zhì)被硫酸氧化后，氧化鈣隨之被氯化，降低了氯氣消耗量，但該方法不足的地方是流程長(zhǎng)，能耗高。攀鋼研究院還對(duì)用含鈦高爐水淬渣制取TiCl4的工藝進(jìn)行了研究，采用液態(tài)渣摻碳熔融選擇還原TiO2，鈦的碳化率可達(dá)90％以上，碳化渣低溫沸騰氯化制取TiCl4，碳化鈦氯化率＞95％，氯化殘值可燒制水泥。
(2)攀鋼研究院與中南工業(yè)大學(xué)合作，對(duì)用含鈦高爐渣采用硫酸法制取鈦白和人造金紅石進(jìn)行了研究。該研究采用固相間竭反應(yīng)，常壓水解法制備出了焊條級(jí)、搪瓷級(jí)和顏料級(jí)多種鈦白粉，殘?jiān)糜谏a(chǎn)水泥。擴(kuò)大試驗(yàn)在株州化工廠研究院年產(chǎn)20噸的鈦白粉中試裝置上進(jìn)行(陳啟福.鋼鐵釩鈦，1995，16(3))。湖南大學(xué)等單位也采用相似的辦法進(jìn)行了研究(彭兵，彭及，余笛.礦產(chǎn)綜合利用，1997，(6))。
(3)重慶鐵合金廠于1977年，用含TiO224.18％的攀鋼高爐渣以75％Si的硅鐵作還原劑生產(chǎn)出了含27.08％Ti、31.05％Si、20.20％Fe的硅鈦鐵臺(tái)金?！鞍?五”期問，攀鋼研究院用22.57％的高爐渣以75％Si的硅鐵作還原劑，采用直流電爐生產(chǎn)出含23.45％Ti，44.06％Si的硅鈦鐵合金，還原殘?jiān)琓iO27.09％。重慶大學(xué)還用直流電弧爐研究過硅鈦鐵合金的升鈦降硅工藝，開發(fā)了直流電爐硅熱還原法，生產(chǎn)的硅鈦合金含30％Ti、低于35％Si，還原殘?jiān)泻琓iO2僅1.5％左右(譚若斌.釩鈦，1994，(2/3))。
(4)東北大學(xué)采用物理和化學(xué)選礦的方法富集鈦。該方法為了順利選出鈦，采用低溫預(yù)氧化和高溫?zé)崽幚泶胧?，使還原性渣中的低價(jià)鈦(Ti2-，Ti3-)氧化為高價(jià)鈦(Ti4-)、以提高渣中TiO2的活度，促進(jìn)金紅石析出反應(yīng)(張力，李光強(qiáng)，婁太平，隋智通.金屬學(xué)報(bào)，2002，38(4))。另一方面由于金紅石不溶于稀鹽酸，而渣中大部分雜質(zhì)溶于稀酸，因此適于用稀酸進(jìn)行選擇性分離。改性渣經(jīng)酸浸分離后，產(chǎn)物為金紅石，TiO2含量可達(dá)到95％以上。通過選礦分離，將鈣分離出去，獲得鈦原料在上述各研究中，含鈦高爐渣除了鈦資源得到了利用之外，其他資源并沒有得到合理利用。
對(duì)含鈦高爐渣的利用，現(xiàn)有技術(shù)已從多方面進(jìn)行了研究，但由于含鈦高爐渣中還含有硅、鈣、釩、鋁、硫等原素，鈦的提取很困難，因此在本發(fā)明的發(fā)明人完成本發(fā)明之前，從公開的文獻(xiàn)中沒有檢索到用含鈦高爐渣生產(chǎn)富鈦料的報(bào)道，特別是用以釩鈦鐵磁礦冶煉生產(chǎn)鋼鐵排放的含鈦高爐渣生產(chǎn)富鈦料的報(bào)道。
三、本發(fā)明內(nèi)容針對(duì)含鈦高爐渣綜合利用現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的旨在提供一種以含鈦高爐渣為原料，在生產(chǎn)富鈦料的同時(shí)生產(chǎn)鈦硅石膏的工藝方法，以實(shí)現(xiàn)使高爐渣中的各種資源都得到回收利用。
本發(fā)明的基本思路是用硫酸與含鈦高爐渣進(jìn)行酸解反應(yīng)，使高爐渣中的鈦酸解，酸解反應(yīng)漿液分離去除固相后，加入水進(jìn)行水解結(jié)晶反應(yīng)，結(jié)晶反應(yīng)所得固相經(jīng)煅燒即制得成品富鈦料。
本發(fā)明的上述目的具體可通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)(1)粒度為80-200目的含鈦高爐渣用濃度為45％-80％硫酸在105～145℃條件下進(jìn)行酸解反應(yīng)。酸解反應(yīng)的固相是主要組分為硅鈣化合物的鈦硅石膏，可用作建筑材料。酸解反應(yīng)時(shí)間一般不少于1小時(shí)，通常為1～5小時(shí)。經(jīng)充分酸解反應(yīng)后進(jìn)行固液分離，固相作為鈦硅石膏回收，液相進(jìn)入下一道工序。
(2)來自上一道工序的液相用其量50％～400％的水在100～115℃的條件下進(jìn)行水解結(jié)晶反應(yīng)。水解結(jié)晶反應(yīng)時(shí)間一般不少于1小時(shí)，通常為1～5小時(shí)。水解結(jié)晶充分反應(yīng)后進(jìn)行固液分離，液相為稀硫酸，經(jīng)濃縮或配酸后可以作為酸解工序的酸解硫酸返回到酸解反應(yīng)工序循環(huán)使用，即作為循環(huán)酸使用，以減少作為補(bǔ)充酸的新鮮硫酸的用量，也可直接用作其它用途。固相進(jìn)入下一道工序。
(3)將來自上一道工序的固相在300～600℃下煅燒不少于1小時(shí)，即制得成品富鈦料。煅燒的時(shí)間主要決定于煅燒溫度，溫度低煅燒的時(shí)間長(zhǎng)，溫度高煅燒的時(shí)間短，煅燒的時(shí)間越長(zhǎng)，煅燒的越充分。煅燒的時(shí)間通常為1～5小時(shí)。
在上述技術(shù)方案中，酸解工序固液分離所得的液相在加入水進(jìn)行水解結(jié)晶反應(yīng)之前或水解結(jié)晶反應(yīng)過程之中，最好是先用頻率為0.1～2.45GH，輻射強(qiáng)度為1500～3200KW/cm3的電磁波進(jìn)行輻射。液相經(jīng)電磁波輻射后，能夠更有利于水解結(jié)晶反應(yīng)的進(jìn)行，提高鈦的回收率。電磁波輻射效果主要取決于電磁波的類型和強(qiáng)度，即取決于電磁波的頻率和強(qiáng)度，用上述頻率和強(qiáng)度的電磁波進(jìn)行輻射都能促進(jìn)水晶解決反應(yīng)，提高鈦的回收率。電磁波輻射的時(shí)間不應(yīng)少于1分鐘。
在上述技術(shù)方案中，含鈦高爐渣用硫酸進(jìn)行酸解反應(yīng)之前或酸解結(jié)晶反應(yīng)過程之中，最好也先用頻率為0.1～2.45GH，輻射強(qiáng)度為1500～3200KW/cm3的電磁波進(jìn)行輻射。含鈦高爐渣經(jīng)電磁波輻射后，其化學(xué)活性得到激發(fā)，更有利于硫酸與其所含的鈦元素進(jìn)行選擇性酸解反應(yīng)，可以進(jìn)一步提高鈦的回收率。高爐渣進(jìn)行電磁波輻射的效果主要取決于電磁波的類型和強(qiáng)度，即取決于電磁波的頻率和強(qiáng)度。用上述頻率和強(qiáng)度的電磁波進(jìn)行輻射都能激發(fā)含鈦高爐渣的化學(xué)活性，提高鈦的回收率。電磁波輻射的時(shí)間不應(yīng)少于1分鐘。
在上述技術(shù)方案中，固液分離所得的固體在煅燒之前最好先進(jìn)行干燥，以去除游離水，即將固體的干燥與煅燒分成兩道工序完成，當(dāng)然也可以將干燥與煅燒在一道工序內(nèi)完成。但前者更為合理，可以利用煅燒窯煙道氣余熱進(jìn)行干燥，能節(jié)省能源。固液分離所得的固體經(jīng)干燥除去游離水后，經(jīng)煅燒除去結(jié)晶水即制得成品富鈦料。
在上述技術(shù)方案中，作為原料的含鈦高爐渣，當(dāng)其粒度能滿足工藝要求時(shí)，直接進(jìn)入電磁輻射工序或酸解反應(yīng)工序進(jìn)行處理；當(dāng)其粒度不能滿足工藝要求時(shí)，在進(jìn)入電磁輻射工序或酸解反應(yīng)工序進(jìn)行處理之前，須先進(jìn)入細(xì)磨工序進(jìn)行細(xì)磨，使其粒度達(dá)到工藝要求。本發(fā)明的生產(chǎn)原料可以直接使用鋼鐵生產(chǎn)冶煉排放的含鈦高爐渣，也可購進(jìn)經(jīng)細(xì)磨粒度達(dá)到工藝要求的含鈦高爐渣，即本發(fā)明的工藝可從電磁輻射工序或酸解反應(yīng)工序開始，也可從細(xì)磨工序開始。作為粉料的含鈦高爐渣，其粒度最好是粒徑小于180目的不少于80％。
在上述技術(shù)方案中，酸解反應(yīng)通常是在酸解槽中進(jìn)行，可連續(xù)進(jìn)行，也可間歇性地進(jìn)行。酸解反應(yīng)后的固液分離，可采用離心機(jī)或板框過濾機(jī)進(jìn)行。水解結(jié)晶反應(yīng)所得的漿液采用真空過濾機(jī)進(jìn)行固液分離比較好，有利于除去固體中的游離水。
本發(fā)明的公開促進(jìn)了含鈦高爐渣利用技術(shù)的進(jìn)步，其最大的貢獻(xiàn)是首先提出了用含鈦高爐渣生產(chǎn)富鈦料。本發(fā)明公開的用含鈦高爐渣生產(chǎn)富鈦料工藝方法，不僅使高爐渣中的寶貴鈦資源得到了充分回收利用，高爐渣中的其他有效成分也得到了應(yīng)有的回收利用，即高爐渣中的有效成分得到了綜合回收利用，完全克服了現(xiàn)有技術(shù)處理高爐渣存在的問題，即或者只能將高爐渣作為建筑施工材料使用，寶貴的鈦資源沒有得到回收，充分發(fā)揮其價(jià)值，或者只能回收高爐渣中的鈦成分，其他成分只能作為廢棄物排放，沒有得到應(yīng)有的利用。TiO2含量為20-25％高爐渣經(jīng)本發(fā)明的工藝方法加工處理之后，制備的富鈦料品位可達(dá)95％以上，高爐渣中的鈦資源80～95％可得到回收，回收率高。除制備富鈦料外，還可以大量生產(chǎn)作為新型墻體材料原料的，主要成分為硅鈣化合物和少量的鈦化合物的鈦硅石膏，使高爐渣得到完全的利用，最大限度地使廢棄高爐渣實(shí)現(xiàn)了資源化。本發(fā)明公開的用含鈦高爐渣生產(chǎn)富鈦料的工藝方法，不僅可以高回收率地回收高爐渣中的鈦資源，經(jīng)濟(jì)效益顯著，并且保護(hù)了環(huán)境，具有很好的社會(huì)效益，是一舉雙得的好方法。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于所要解決的問題不同，所以解決問題的工藝方法也就完全不同。在本發(fā)明的工藝方法中，為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，采取了許多獨(dú)特的技術(shù)措施。如用硫酸對(duì)高爐渣進(jìn)行酸解之前，可先對(duì)高爐渣實(shí)施電磁波輻射，以提高硫酸對(duì)鈦組分選擇酸解的針對(duì)性。又如對(duì)酸解漿液進(jìn)行水解結(jié)晶反應(yīng)之前，為了促進(jìn)漿液水解結(jié)晶反應(yīng)，也可對(duì)酸解漿液再實(shí)施電磁波輻射。并且在高爐渣酸解和水解過程中，均采用連續(xù)過程，因而具有較高的生產(chǎn)能力。
含鈦高爐渣用本發(fā)明的工藝方法進(jìn)行處理之后，不僅解決了高爐渣堆放以及對(duì)環(huán)境造成污染等問題，其經(jīng)濟(jì)效益也十分顯著。下面以攀鋼含鈦高爐渣采用本發(fā)明的工藝方法進(jìn)行處理為例，對(duì)本發(fā)明產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益加以說明。
以TiO2重量含量約為22％的攀鋼高爐渣為原料，采用本發(fā)明的工藝方法制備富鈦料，硫酸是其主要消耗，處理1噸高爐渣硫酸的消耗量約為0.58噸，可制取TiO2重量含量約為80％～95％的富鈦料約0.158噸，鈦硅石膏約0.96噸。以每噸富鈦料為基準(zhǔn)，其生產(chǎn)成本如附表1所示。
TiO2重量含量為85％的富鈦料國(guó)內(nèi)市場(chǎng)價(jià)為3200-3600元/噸，TiO2重量含量為95％的富鈦料美國(guó)離岸價(jià)為445-510美元/噸，折合人民幣約為3600-4200元/噸，而生產(chǎn)成本只有約2243元，可見有很大的利潤(rùn)空間。且利用廢渣可享受國(guó)家免稅政策。經(jīng)濟(jì)效益非常顯著。同時(shí)投資不大，建立一個(gè)年產(chǎn)1萬噸的富鈦料生產(chǎn)線，設(shè)備投資約800萬元，年產(chǎn)值可達(dá)4000萬元。利稅可達(dá)1757萬元人民幣。
附表1

附表2

另一方面，在制取富鈦料的同時(shí)還可以大量生產(chǎn)硅鈦石膏，硅鈦石膏可以作為新型體墻體材料，還可以創(chuàng)造很大價(jià)值。對(duì)于以硅鈦石膏為原料年產(chǎn)50000m3的建筑材料生產(chǎn)線，設(shè)備投資約120萬元。下面以硅鈦石膏為原料生產(chǎn)多孔砌塊和標(biāo)準(zhǔn)磚為例，測(cè)算硅鈦石膏建筑材料產(chǎn)生的效益。標(biāo)準(zhǔn)磚價(jià)格為0.16元，成本0.115元/塊(240×115×53)；多孔砌塊(390×190×190)，成本55元/m3，價(jià)格120元/m3，產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益如附表2所示。
四

附圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的工藝流程示意圖。
附圖2是本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的工藝流程示意圖。
附圖3是本發(fā)明又一個(gè)實(shí)施例的工藝流程示意圖。
附圖4是本發(fā)明再另一個(gè)實(shí)施例的工藝流程示意圖。
五具體實(shí)施例方式
在以下實(shí)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。
實(shí)施例1以重量份數(shù)100份的TiO2重量含量約為22％的攀鋼高爐渣為原料生產(chǎn)富鈦料與鈦硅石膏，高爐渣的粒度為80-200目，其中粒徑小于180目的不少于80％。制備工藝方法如下；(1)用頻率為5.8GH的電磁波對(duì)含鈦高爐渣進(jìn)行輻射，輻射強(qiáng)度為3200KW/cm3輻射約5分鐘；(2)經(jīng)電磁波輻射處理后的含鈦高爐渣置入酸解槽用濃度約為50％硫酸400份進(jìn)行酸解，酸解反應(yīng)溫度為115℃左右，酸解反應(yīng)約2小時(shí)。酸解結(jié)速后，經(jīng)離心機(jī)分離洗滌后，固相作為鈦硅石膏回收，液相進(jìn)入下一道工序；(3)液相進(jìn)入電磁波誘導(dǎo)器用頻率為2.45GH的電磁波對(duì)液相進(jìn)行電磁輻射，輻射強(qiáng)度為約2500KW/cm3，輻射處理時(shí)間約5分鐘；(4)經(jīng)電磁波輻射處理后加入水90份，在108℃條件下進(jìn)行約2個(gè)小時(shí)的水解結(jié)晶反應(yīng)，水解結(jié)晶反應(yīng)后，用真空過濾進(jìn)行過濾洗滌；(5)、經(jīng)過濾洗滌得到的固體送入煅燒爐，在約350℃的條件下煅燒2.5小時(shí)，制得TiO2含量為95％的成品富鈦料190份。
實(shí)施例2
生產(chǎn)原料的品質(zhì)與數(shù)量與實(shí)施例1相同，制備工藝方法與實(shí)施例1基本相同，所不同的是，取消了工序(1)，同時(shí)工序(4)過濾洗滌得到液相通過配酸后返回到酸解工序(2)循環(huán)使用。本實(shí)施例的工藝條件如下硫酸濃度約為70％，酸解酸用量約為320份，酸解反應(yīng)溫度為135℃左右，酸解反應(yīng)約1.5小時(shí)。在電磁波誘導(dǎo)器對(duì)液相進(jìn)行電磁波輻射的電磁波頻率為0.95GH，輻射強(qiáng)度為約1200KW/cm3，輻射處理時(shí)間約20分鐘；水解結(jié)晶反應(yīng)加入水約98份，結(jié)晶反應(yīng)溫度約110℃，結(jié)晶反應(yīng)約2.5個(gè)小時(shí)；煅燒溫度約400℃左右，煅燒時(shí)間約2小時(shí)，制得TiO2含量為96％的成品富鈦料185份。
實(shí)施例3生產(chǎn)原料的品質(zhì)與數(shù)量與實(shí)施例1相同，制備工藝方法與實(shí)施例1基本相同，所不同的是，取消了工序(3)，同時(shí)在煅燒工序(5)之前設(shè)置一干燥工序，干燥的熱能可利用煅燒窯的尾氣余熱，通過干燥除去固體中的游離水后，再進(jìn)入煅燒窯脫去結(jié)晶水。本實(shí)施例的工藝條件如下對(duì)含鈦高爐渣進(jìn)行電磁波輻射的電磁波頻率為5.8GH，輻射強(qiáng)度為2600KW/cm3輻射時(shí)間約10分鐘；硫酸濃度約為50％，酸解酸用量約為450份，酸解反應(yīng)溫度為120℃左右，酸解反應(yīng)約1.5小時(shí)。水解結(jié)晶反應(yīng)加入水約80份，結(jié)晶反應(yīng)溫度約105℃，結(jié)晶反應(yīng)約2.3個(gè)小時(shí)；干燥溫度約為200℃，干燥時(shí)間約為3.5小時(shí)；煅燒溫度約500℃左右，煅燒時(shí)間約1.6小時(shí)，制得TiO2含量為96％的成品富鈦料184份。
實(shí)施例4生產(chǎn)原料的品質(zhì)與數(shù)量與實(shí)施例1相同，制備工藝方法與實(shí)施例1基本相同，所不同的是，取消了工序(1)和(3)，同時(shí)工序(4)過濾洗滌得到液相經(jīng)濃縮后返回到酸解工序(2)循環(huán)使用，在煅燒工序(5)之前設(shè)置一干燥工序。本實(shí)施例的工藝條件如下硫酸濃度約為75％，酸解酸用量約為500份，酸解反應(yīng)溫度為145℃左右，酸解反應(yīng)約1.5小時(shí)。水解結(jié)晶反應(yīng)器中加入水約120份，結(jié)晶反應(yīng)溫度約106℃，結(jié)晶反應(yīng)約4個(gè)小時(shí)；干燥溫度約為160℃，干燥時(shí)間約為1小時(shí)；煅燒溫度約600℃左右，煅燒時(shí)間約2小時(shí)，制得TiO2含量為96％的成品富鈦料180份。
權(quán)利要求
1.一種用含鈦高爐渣生產(chǎn)富鈦料的工藝方法，其特征在于包括以下工藝步驟(1)粒度為80-200目的含鈦高爐渣用濃度為45％-80％硫酸在105～145℃條件下進(jìn)行酸解反應(yīng)，充分酸解后進(jìn)行固液分離，固相作為鈦硅石膏回收，液相進(jìn)入下一道工序；(2)加入液相量50％～400％的水在100～115℃的條件下進(jìn)行水解結(jié)晶反應(yīng)，充分水解結(jié)晶后進(jìn)行固液分離；(3)上一道工序分離得到的固體在300～600℃下煅燒不少于1小時(shí)，除去結(jié)晶水即制得成品富鈦料。
2.如權(quán)利要求1所述的用含鈦高爐渣生產(chǎn)富鈦料的工藝方法，其特征在于固液分離的液相在加入水進(jìn)行水解結(jié)晶反應(yīng)之前或水解結(jié)晶反應(yīng)過程之中，用頻率為0.1～2.45GH，輻射強(qiáng)度為1500～3200KW/cm3的電磁波進(jìn)行輻射。
3.如權(quán)利要求1所述的用含鈦高爐渣生產(chǎn)富鈦料的工藝方法，其特征在于含鈦高爐渣用硫酸進(jìn)行酸解反應(yīng)之前或酸解反應(yīng)過程之中，用頻率為0.1～6.45GH，輻射強(qiáng)度為1200～2500KW/cm3的電磁波進(jìn)行輻射。
4.如權(quán)利要求2所述的用含鈦高爐渣生產(chǎn)富鈦料的工藝方法，其特征在于含鈦高爐渣用硫酸進(jìn)行酸解反應(yīng)之前或酸解反應(yīng)過程之中，用頻率為0.1～6.45GH，輻射強(qiáng)度為1200～2500KW/cm3的電磁波進(jìn)行輻射。
5.如權(quán)利要求1至4中的任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的用含鈦高爐渣生產(chǎn)富鈦料的工藝方法，其特征在于水解結(jié)晶反應(yīng)后經(jīng)固液分離所得的固體在煅燒之前先進(jìn)行干燥，以去除游離水。
6.如權(quán)利要求5所述的用含鈦高爐渣生產(chǎn)富鈦料的工藝方法，其特征在于固體在煅燒之前先用煅燒工段煙道氣進(jìn)行干燥。
7.如權(quán)利要求1至4中的任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的用含鈦高爐渣生產(chǎn)富鈦料的工藝方法，其特征在于水解結(jié)晶反應(yīng)后經(jīng)固液分離所得的液相經(jīng)濃縮后返回到酸解反應(yīng)工序，作為酸解硫酸循環(huán)使用。
8.如權(quán)利要求5所述的用含鈦高爐渣生產(chǎn)富鈦料的工藝方法，其特征在于水解結(jié)晶反應(yīng)后經(jīng)固液分離所得的液相經(jīng)濃縮后返回到酸解反應(yīng)工序，作為酸解硫酸循環(huán)使用。
9.如權(quán)利要求1至4中的任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的用含鈦高爐渣生產(chǎn)富鈦料的工藝方法，其特征在于將含鈦高爐渣粉磨至粒度為80-200目。
10.如權(quán)利要求9所述的用含鈦高爐渣生產(chǎn)富鈦料的工藝方法，其特征在于將含鈦高爐渣粉磨至其中粒徑小于180目的不少于80％。
全文摘要
本發(fā)明是一種以鋼鐵冶煉生產(chǎn)中排放的含鈦高爐渣為原料生產(chǎn)富鈦料的工藝方法，基本工藝是先用電磁波對(duì)含鈦高爐渣實(shí)施輻射，然后用硫酸對(duì)高爐渣中的鈦進(jìn)行選擇性酸解，酸解反應(yīng)經(jīng)固液分離去除固相后，對(duì)液相再次實(shí)施電磁波輻射，輻射結(jié)束后加入水進(jìn)行水解結(jié)晶反應(yīng)，固液分離得到的固體經(jīng)煅燒即制得成品富鈦料，酸解反應(yīng)后的固相為鈦硅石膏，可用作建筑材料。本發(fā)明公開的用含鈦高爐渣生產(chǎn)富鈦料的工藝方法，不僅可以高回收率地回收高爐渣中的鈦資源，高爐渣中的其他有效成分也得到了應(yīng)有的回收利用，完全克服了現(xiàn)有技術(shù)處理高爐渣存在問題，經(jīng)濟(jì)效益十分顯著，并且保護(hù)了環(huán)境，具有很好的社會(huì)效益。
文檔編號(hào)B09B3/00GK1746126SQ200510021390
公開日2006年3月15日 申請(qǐng)日期2005年8月2日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月2日
發(fā)明者劉代俊, 肖永華, 徐存浩 申請(qǐng)人:四川大學(xué)