專利名稱：一種利用新流程鈦渣制備金紅石鈦白粉的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鈦白粉的制備方法，具體地說(shuō)，涉及一種利用新流程鈦渣制備金 紅石鈦白粉的方法，屬于鈦白粉生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
鈦白粉學(xué)名二氧化鈦(TiO2),是一種重要的白色顏料和瓷器釉藥，廣泛應(yīng)用于冶 金、涂料、塑料、造紙、油墨、合成纖維、橡膠、電焊條、電容器、電瓷、化妝品、修正液等方面。 鈦白粉的商品有金紅石型(Rutile R型)和銳鈦型(Anatase A型)兩種，金紅石型晶體結(jié) 構(gòu)致密，相對(duì)密度較大，比較穩(wěn)定，光學(xué)活性小，因而耐候性好，同時(shí)有較高的遮蓋力，消色 力；銳鈦型相對(duì)密度較小，耐光性較差。鈦白粉的生產(chǎn)方法主要有硫酸法和氯化法兩種。其中硫酸法可用于生產(chǎn)銳鈦型和 金紅石型鈦白粉。由于原料來(lái)源及技術(shù)等原因，我國(guó)鈦白粉企業(yè)絕大部分采用硫酸法工藝。硫酸法鈦白粉生產(chǎn)的工藝主要流程包括，將鈦精礦或酸溶性鈦渣和濃硫酸進(jìn)行酸 解反應(yīng)生成硫酸鈦和硫酸氧鈦，酸解液經(jīng)沉降分離固態(tài)雜質(zhì)、冷凍結(jié)晶除去亞鐵得到清鈦 液，清鈦液濃縮后再經(jīng)水解生成水合二氧化鈦(偏鈦酸)，偏鈦酸經(jīng)漂洗、鹽處理后通過(guò)煅 燒、中間粉碎和后處理等工藝，得到鈦白粉產(chǎn)品。硫酸法的主要原料是鈦精礦和酸溶性鈦 渣。鈦精礦多由自然界的各種鈦鐵礦經(jīng)過(guò)多重浮選得來(lái)，其TiO2含量一般為47% -55%, 品位較低。酸溶性鈦渣是鈦鐵礦經(jīng)電爐冶煉(還原焙燒)除去大部分鐵而成的一種可用硫 酸分解的富鈦料，其TiO2含量為75% _85%，品位高，雜質(zhì)含量少，是當(dāng)前國(guó)際鈦原料的發(fā) 展趨勢(shì)。除了鈦鐵礦之外，我國(guó)富含釩鈦磁鐵礦資源，僅攀西地區(qū)已查明的釩鈦磁鐵礦礦 石儲(chǔ)量已達(dá)101億噸。對(duì)于釩鈦磁鐵礦的綜合利用，傳統(tǒng)的方法主要采用“高爐-轉(zhuǎn)爐” 流程進(jìn)行冶煉，使復(fù)合礦中的鐵和釩得到了較好的利用，然而其中50%以上的鈦資源則 直接進(jìn)入了高爐渣，難以被利用。為了更好地綜合回收利用復(fù)合礦中的鐵釩鈦，中國(guó)專利 CN101619371公開(kāi)了一種從釩鈦磁鐵礦中回收釩鈦鐵的方法，將釩鈦磁鐵礦礦粉與煤粉、粘 接劑一起造塊，在轉(zhuǎn)底爐中于1300-1400°C的溫度下還原得到金屬化產(chǎn)品，然后熱裝進(jìn)入電 爐熔化分離，得到含釩鐵水和鈦渣。該流程采用轉(zhuǎn)底爐煤基直接還原_電爐熔分工藝，與傳 統(tǒng)的高爐-轉(zhuǎn)爐工藝不同，此工藝流程得到的熔分渣主要是鈦渣，稱為新流程鈦渣。新流程 鈦渣中TiO2含量為50%以上，氧化鐵含量為2-6%，五氧化二釩含量為0. 2-0. 8%。新流程 鈦渣與鈦精礦、酸溶性鈦渣的主要成分比較見(jiàn)表1 表1新流程鈦渣、鈦精礦和酸溶性鈦渣主要成分比較 由表1可以看出，新流程鈦渣中鈦的品位較鈦精礦稍高，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于酸溶性鈦 渣；鐵的含量大大低于鈦精礦，接近于酸溶性鈦渣，雜質(zhì)元素釩、鉻、鋁、鎂的含量是鈦精 礦和酸溶性鈦渣的幾倍甚至十幾倍以上，雜質(zhì)元素鉻、釩是影響鈦白粉質(zhì)量的主要有害 元素，而鋁、鎂的含量過(guò)高，當(dāng)清鈦液溫度降低時(shí)，鋁鎂與水結(jié)合成晶體(Mg SO4 · 7H20, Al2(SO4)3 · ISH2O)，導(dǎo)致濃鈦液凝聚成膠凍狀，使生產(chǎn)難以連續(xù)進(jìn)行，鐵的含量低，鐵的含量 比較少，鐵反應(yīng)放出的熱量就少，因此在酸解反應(yīng)初始還需要提供部分熱量才能使反應(yīng)能 維持下去。由此可見(jiàn)，新流程鈦渣并不是一種生產(chǎn)鈦白粉的理想原料。由于新流程鈦渣是經(jīng)過(guò)高溫熔化分離得到的熔分渣，經(jīng)過(guò)X射線衍射分析，發(fā)現(xiàn) 這種鈦渣的晶型是一種鈦鎂鋁混合晶型的化學(xué)物，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，故要利用此鈦渣首先想從源 頭上除去其中的雜質(zhì)再使用，可經(jīng)過(guò)使用稀硫酸、稀鹽酸等在70-80°C反復(fù)泡浸也難以把雜 質(zhì)元素釩、鉻、鋁、鎂的含量減少，說(shuō)明此鈦渣比一般的酸溶性鈦渣難以酸解。而直接以新流 程鈦渣為原料制備鈦白粉，采用通常的鈦白粉工藝進(jìn)行生產(chǎn)，則由于晶型結(jié)構(gòu)特殊難以酸 解完成，酸解率低，而酸解所得的鈦液則由于其中的雜質(zhì)含量高，經(jīng)常產(chǎn)生膠凍而使生產(chǎn)過(guò) 程難以連續(xù)進(jìn)行，并且生產(chǎn)的鈦白粉質(zhì)量受到限制，僅能作為低品質(zhì)鈦白粉，如1989年北 京有色研究總院在實(shí)驗(yàn)室制得了涂料銳鈦型鈦白粉，而工業(yè)上僅能得到作為電焊條的非顏 料鈦白粉。至今沒(méi)有發(fā)現(xiàn)采用新流程鈦渣制備出質(zhì)量較高的金紅石型鈦白粉的報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中所存在的新流程鈦渣難以應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)高 質(zhì)量的金紅石鈦白粉的不足，提供一種利用新流程鈦渣為原料生產(chǎn)金紅石鈦白粉的方法。 利用本發(fā)明的方法，可以生產(chǎn)出顏料性能合格的金紅石鈦白粉。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案如下一種利用新流程鈦渣制備金紅石鈦白粉的方法，包括如下步驟(1)、新流程鈦渣的酸解將新流程鈦渣粉碎，按酸礦質(zhì)量比為1. 65-1. 8加入濃硫酸，攪拌，并按照l(shuí)_20kg/ 噸新流程鈦渣的比例加入三氧化銻(Sb2O3),混合均勻，加入水調(diào)節(jié)反應(yīng)酸濃度為93-96%， 在攪拌下升溫至130-150°C后停止加熱，使反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行，生成固態(tài)混合物，將固態(tài)混合物 置于160-2201下熟化3-511，按水礦質(zhì)量比為2.5-3 1加水浸取固態(tài)混合物，浸取溫度為 60-75°C，浸取時(shí)間為l-3h ；(2)、沉降除雜向步驟(1)所得酸解液中按10_40kg/噸新流程鈦渣的比例加入FeS，F(xiàn)eS和酸解 時(shí)加入的三氧化銻形成沉降劑，沉降出酸解液中大部分的金屬鉻、釩；再加入絮凝劑，使小 顆粒的固態(tài)雜質(zhì)沉降，經(jīng)固液分離后得到清鈦液，向清鈦液中加入除鋁劑，于10-20°C的溫 度下冷凍結(jié)晶l_2h，所加除鋁劑的摩爾量為溶液中硫酸鋁摩爾數(shù)的1. 0-1. 5倍；冷凍結(jié)晶后過(guò)濾分離得到晶體和鈦液濃度為110_140g/L的鈦液，向所述鈦液中 加入氧化劑，使鈦液中的三價(jià)鈦的濃度由5-20g/L降至l-2g/L ；氧化后所得液體經(jīng)濃縮得到濃度為200-235g/L的濃鈦液；(3)、水解向步驟(2)所得濃鈦液中加入自生晶種或外加晶種進(jìn)行水解，所加外加晶種的 質(zhì)量為鈦液中TiO2質(zhì)量的1-3% ；鈦液初始反應(yīng)濃度為180-195g/L，加入晶種的溫度為 90-95 0C ；(4)、過(guò)濾、洗滌將步驟(3)所得的水解料漿過(guò)濾，得到的濾餅經(jīng)漂白、鹽處理、煅燒、后處理后得 到金紅石鈦白粉。上述利用新流程鈦渣制備金紅石鈦白粉的方法中，步驟(1)中的酸礦質(zhì)量比優(yōu)選 1. 67-1. 75，反應(yīng)酸濃度優(yōu)選95% -96%，熟化時(shí)間優(yōu)選3_4h。上述利用新流程鈦渣制備金紅石鈦白粉的方法中，所述新流程鈦渣優(yōu)選粉碎至大 于45微米(325目篩)的顆粒的比例小于15%。上述利用新流程鈦渣制備金紅石鈦白粉的方法中，步驟(2)中所述絮凝劑為鈦白 粉廠家通用的甲醛二甲銨改性聚丙酰胺。步驟(2)所述甲醛二甲銨改性聚丙酰胺的用量為15_30ppm。步驟(2)中所述除鋁劑為硫酸銨或硫酸鉀，冷凍結(jié)晶后過(guò)濾分離得到的晶體為硫 酸鋁或硫酸鋁鉀晶體。該晶體作為本方法的副產(chǎn)品。步驟(2)中所述氧化劑為亞硝酸鈉或硝酸鈉等氧化劑。上述利用新流程鈦渣制備金紅石鈦白粉的方法中，步驟(3)中所加晶種的質(zhì)量為 鈦液中TiO2質(zhì)量的1. 5-2. 5%o步驟(3)中所加晶種優(yōu)先采用外加晶種為四氯化鈦晶種。由于新流程鈦渣是經(jīng)過(guò)高溫熔化分離得到的熔分渣，其中含有較高的鉻、釩、鋁、 鎂、硅、鈣等雜質(zhì)而使酸解反應(yīng)條件苛刻，產(chǎn)生的鈦液容易結(jié)晶產(chǎn)生膠體使生產(chǎn)難以連續(xù)進(jìn) 行，生產(chǎn)的鈦白粉顏料性能較差。本發(fā)明人經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)，優(yōu)化酸解的反應(yīng)條件，對(duì)于酸溶性 差的新流程鈦渣，不斷摸索酸解反應(yīng)的條件，不但要使反應(yīng)發(fā)生、持續(xù)進(jìn)行并完全反應(yīng)，得 到較高的鈦的酸解率，并且盡量把雜質(zhì)選擇性酸解，盡量使無(wú)效的硅、鈣等基本不反應(yīng)，鉻、 釩、鋁等盡量少反應(yīng)，必須選擇合適的酸礦比，適宜的反應(yīng)酸濃度。酸解主反應(yīng)后，為了加強(qiáng) 沉降效果，發(fā)明人加入了 Sb2O3和FeS，使酸解、沉降一體化，Sb2O3和FeS生成的SbS對(duì)鉻、 釩等重金屬元素的沉降有比較好的效果，而絮凝劑甲醛二甲銨改性聚丙酰胺對(duì)小分子的懸 浮物作用明顯，把這兩種沉降方法結(jié)合使用，既可以把懸浮物盡量沉降，又可以盡可能將對(duì) 顏料影響厲害的重金屬元素沉降。由于沉降結(jié)束過(guò)濾分離得到的清鈦液中仍含有較高的鋁、鎂，當(dāng)溫度降低時(shí)，鋁 鎂會(huì)與水結(jié)合成晶體(Mg SO4 · 7H20, Al2(SO4)3 · ISH2O)，導(dǎo)致濃鈦液凝聚成膏狀，使生產(chǎn)難 以連續(xù)進(jìn)行。發(fā)明人經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)加入除鋁劑除去鋁后，單獨(dú)存在的鎂難以與水結(jié)合成晶 體而妨礙生產(chǎn)，因此發(fā)明人在清鈦液中加入除鋁劑除去鋁而保留了對(duì)產(chǎn)品有利的鎂。經(jīng)過(guò) 反復(fù)試驗(yàn)，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)鈦液中的硫酸鋁可以和硫酸銨或者硫酸鉀反應(yīng)生產(chǎn)硫酸鋁銨或者硫 酸鋁鉀，而同時(shí)由于鈦液中存在著鉻元素，很容易生成硫酸鉻銨，這樣會(huì)導(dǎo)致得到的副產(chǎn)物 硫酸鋁銨或者硫酸鋁鉀的晶體中含有鉻鹽這種有毒的元素而影響了應(yīng)用性能。經(jīng)過(guò)反復(fù)做 對(duì)比試驗(yàn)，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)硫酸鋁銨或者硫酸鋁鉀晶體的溶解度隨著溫度的降低而降低得比較厲害，而硫酸鉻銨則變化不大，所以發(fā)明人通過(guò)反復(fù)的實(shí)驗(yàn)選擇了合適的溫度、濃度條件， 得到了硫酸銨或者硫酸鉀作為除鋁劑，通過(guò)冷凍結(jié)晶除大部分鋁的方法。本發(fā)明可以采用自生晶種或者外加晶種水解都可以，優(yōu)先選擇外加晶種水解方 法，而且晶種選擇四氯化鈦外加晶種(四氯化鈦晶種的制備及外加晶種水解方法見(jiàn)，唐振 寧，鈦白粉生產(chǎn)與環(huán)境治理，P119-126頁(yè))，因?yàn)樵摼ХN制備不需要含雜質(zhì)比較多的鈦液， 而是采用四氯化鈦水溶液制備，可以獲得純凈的晶種，通過(guò)合適的水解條件的選擇，特別是 水解時(shí)PH條件、水解物濃度的選擇，可以盡量抑制鉻、釩的水解，使水解時(shí)得到的偏鈦酸含 雜質(zhì)少，得到的水解料漿更容易把雜質(zhì)洗滌干凈，所得的產(chǎn)品顏料性能比較好。相對(duì)于外加 晶種，自生晶種的晶種是鈦液水解之初生成，由于本身鈦液含雜質(zhì)多，生產(chǎn)的晶種含雜質(zhì)， 得到的水解料漿含雜質(zhì)多，難以洗滌干凈。所以本發(fā)明優(yōu)先采用四氯化鈦外加晶種法。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果(1)把雜質(zhì)多、酸解難，不適合生產(chǎn)鈦白的新流程鈦渣經(jīng)除雜回收后應(yīng)用在鈦白 粉的生產(chǎn)上，制備出了達(dá)到應(yīng)用要求的金紅石鈦白粉；(2)開(kāi)發(fā)了鈦白粉生產(chǎn)的一種新原料，對(duì)一些鈦品位不高的鈦渣，難以用通常方法 應(yīng)用的原料提供了應(yīng)用思路；(3)做到了綜合利用，盡可能回收了各種有價(jià)值元素，提高資源的利用率，從而降 低了生產(chǎn)成本。


圖1為本發(fā)明的工藝流程示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合試驗(yàn)例及具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。但不應(yīng)將此理解 為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實(shí)施例，凡基于本發(fā)明內(nèi)容所實(shí)現(xiàn)的技術(shù)均屬于本 發(fā)明的范圍。本發(fā)明列舉的對(duì)比例和實(shí)施例中所述鈦精礦和新流程鈦渣的主要成分見(jiàn)表2。表2對(duì)比例、實(shí)施例原料主要成分
項(xiàng)目Τ 02TFeCaOMgOA1203Si02Cr2O3V2O5對(duì)比例147. 5628. 741. 152. 781. 893. 960. 01 20. 058對(duì)比例253. 353. 883. 5010. 428. 4210. 270. 240. 56實(shí)施例147. 084. 8113. 8012. 9415. 5812. 180. 120. 36實(shí)施例253. 353. 883. 5010. 428. 4210. 270. 280. 56實(shí)施例356. 352. 953. 219. 479. 788. 560. 400. 87實(shí)施例453. 353. 883. 5010. 428. 4210. 270. 240. 56實(shí)施例553. 353. 883. 5010. 428. 4210. 270. 240. 56實(shí)施例653. 353. 883. 5010. 428. 4210. 270. 240. 56 對(duì)比例1 按酸礦質(zhì)量比1. 65將1683克98%的濃硫酸放入5000mL的燒杯，邊攪拌邊加入 IOOOg粉碎至粒度大于45微米顆粒比例小于15%的鈦精礦(鈦精礦的主要成分見(jiàn)表2)， 混合均勻后，加入281g水調(diào)節(jié)反應(yīng)酸濃度為84% ；然后邊攪拌邊加熱升溫，當(dāng)溫度升至 150°C時(shí)，停止加熱，反應(yīng)將自發(fā)地進(jìn)行，最后生成固相混合物，將其置于180°C的條件下熟 化1. 5小時(shí)，加水2500mL浸取，維持浸取的溫度70 °C，浸取時(shí)間為4小時(shí)，浸取2. 5h后加入
630g鐵粉進(jìn)行還原。浸取完成后加入15ppm絮凝劑二甲銨改性聚丙酰胺(η甲醛η 二甲胺聚丙烯 酰胺=0.9 1 1，羥甲基化反應(yīng)時(shí)間為3h，反應(yīng)溫度為30°C)進(jìn)行沉降，過(guò)濾分離得到 清鈦液，再將清鈦液冷凍至16°C，結(jié)晶1小時(shí)，除去亞鐵后，濃縮制得濃度為230g/L的濃鈦 液2升。向所得鈦液中加入外加晶種四氯化鈦進(jìn)行水解，所加四氯化鈦晶種的質(zhì)量為濃鈦 液中二氧化鈦質(zhì)量的2%，水解溫度為90-95°C，鈦液初始反應(yīng)濃度為190g/L，用60_70°C的 熱水對(duì)水解得到的偏鈦酸進(jìn)行洗滌，洗滌后的濾餅在65°C下，加入70g/L的濃硫酸和1. 5g/ L三價(jià)鈦進(jìn)行漂白，然后采用60°C的熱水把雜質(zhì)洗滌掉，再分別加入P205/Ti02比例為0. 2的 磷酸，K20/Ti02比例為0. 28的氫氧化鉀，Al203/Ti02比例為0. 26的硫酸鋁進(jìn)行鹽處理，鹽處 理后送去在馬弗爐下在980°C煅燒2h，再經(jīng)研磨后進(jìn)行表面處理，制備出質(zhì)量?jī)?yōu)良的顏料 級(jí)金紅石型鈦白粉成品440g，顏料性能見(jiàn)附表3。對(duì)比例2將新流程鈦渣粉碎至粒度大于45微米顆粒比例小于15%，取新流程鈦渣粉 IOOOg (成分見(jiàn)表2)，按酸礦比1. 75將1785克98%的濃硫酸放入5000mL的燒杯，然后邊 攪拌邊加入鈦渣粉，混合均勻后，加入77g水調(diào)節(jié)反應(yīng)酸濃度為96% ；然后邊攪拌邊加熱 升溫，當(dāng)溫度升致150°C時(shí)，停止加熱，反應(yīng)將自發(fā)地進(jìn)行，最后生成固相混合物，將其置于 200°C的條件下熟化3小時(shí)，加水2500mL浸取，維持浸取的溫度70°C，浸取時(shí)間為2小時(shí)。浸取完成加入絮凝劑甲醛二甲銨改性聚丙酰胺(同對(duì)比例1)進(jìn)行沉降，過(guò)濾分離 得到清鈦液，加入190g硫酸鉀后將鈦液冷卻到15°C冷凍結(jié)晶1小時(shí)，過(guò)濾分離得到約500g 合格的副產(chǎn)品硫酸鋁鉀和鈦液；向所得鈦液中加入150g亞硝酸鈉將鈦液中的三價(jià)鈦氧化 到2g/L，濃縮鈦液制得濃度為200g/L的濃鈦液2升。采用四氯化鈦外加晶種工藝對(duì)所得鈦液進(jìn)行水解，洗滌后的濾餅進(jìn)行漂白、洗滌 和鹽處理，煅燒，再經(jīng)后處理(此段工藝流程同對(duì)比例1)，制備出質(zhì)量達(dá)到應(yīng)用要求的金紅 石鈦白粉成品490g，新流程鈦渣中二氧化鈦的收率為87% (顏料性能見(jiàn)附表3)。實(shí)施例1取粉碎至粒度大于45微米顆粒比例小于15%的新流程鈦渣IOOOg (成分見(jiàn)表2)， 按酸礦質(zhì)量比1. 65將1683克98%的濃硫酸放入5000mL的燒杯，然后邊攪拌邊加入鈦渣 粉，接著加入1克Sb20混合均勻后，加入35g水調(diào)節(jié)反應(yīng)酸濃度為96 % ；然后邊攪拌邊加熱 升溫，當(dāng)溫度升致150°C時(shí)，停止加熱，反應(yīng)將自發(fā)地進(jìn)行，最后生成固混合相物，將其置于 2000C的條件下熟化4小時(shí)，加水2500mL浸取，維持浸取的溫度70°C，浸取時(shí)間為2小時(shí)。浸取完成后先加入2克FeS，再加入15ppm絮凝劑甲醛二甲銨改性聚丙酰胺(同對(duì) 比例1)進(jìn)行沉降，過(guò)濾分離得到清鈦液，加入150g硫酸銨后將溶液冷卻到12°C結(jié)晶1小 時(shí)，過(guò)濾分離得到約450g硫酸鋁銨和鈦液，回收所得硫酸鋁銨；向所得鈦液中加入150g亞 硝酸鈉把三價(jià)鈦氧化到2g/L，濃縮制得濃度為200g/L的濃鈦液2升。向所得濃鈦液中加入外加晶種四氯化鈦進(jìn)行水解，所加四氯化鈦的質(zhì)量為濃鈦液 中二氧化鈦質(zhì)量的2%，水解溫度為90-95°C，鈦液初始反應(yīng)濃度為190 g/L，用60_70°C的 熱水對(duì)水解得到的偏鈦酸進(jìn)行洗滌，洗滌后的濾餅進(jìn)行漂白、洗滌和鹽處理，煅燒，再經(jīng)后 處理(此段工藝流程同對(duì)比例1)，得到金紅石鈦白粉成品430g，新流程鈦渣中二氧化鈦的收率為86%，顏料性能見(jiàn)附表3。由附表發(fā)現(xiàn)，對(duì)實(shí)施例1，在鉻、釩、鋁不是很高時(shí)，對(duì)產(chǎn)品的的顏料性能影響不大， 所得的顏料性能接近對(duì)比例1。實(shí)施例2取新流程鈦渣粉IOOOg (成分見(jiàn)表2)，其它同實(shí)施例1，制備出質(zhì)量達(dá)到應(yīng)用要求 的各種性能的金紅石鈦白粉成品490g，新流程鈦渣中二氧化鈦的收率為86%，顏料性能見(jiàn) 附表3。由表3可見(jiàn)，對(duì)本實(shí)施例，鉻、釩、鋁含量比實(shí)施例1高，對(duì)產(chǎn)品的顏料性能影響比 較大，所得的顏料性能比實(shí)施例1稍差。實(shí)施例3取新流程鈦渣粉IOOOg (成分見(jiàn)表2)，其它同實(shí)施例1，制備出質(zhì)量達(dá)到應(yīng)用要求 的各種性能的金紅石鈦白粉成品510g，新流程鈦渣中二氧化鈦的收率為86%，顏料性能見(jiàn) 附表3。由表3發(fā)現(xiàn)，對(duì)本實(shí)施例，鉻、釩、鋁含量比實(shí)施例2高，對(duì)產(chǎn)品的顏料性能影響更 大，所得的顏料性能比實(shí)施例2更差，固要求新流程鈦渣的鉻、釩、鋁雜質(zhì)的含量盡可能低。實(shí)施例4取粉碎到粒度大于45微米(325目篩)的比例小于15%的新流程鈦渣IOOOg (成 分見(jiàn)表2)，按酸礦比1. 75將1785克98%的濃硫酸放入5000mL的燒杯，然后邊攪拌邊加入 鈦渣粉，接著加入1克Sb20混合均勻后，接著加入38g水調(diào)節(jié)反應(yīng)酸濃度為96 % ；然后邊攪 拌邊加熱，當(dāng)溫度升致150°C時(shí)，停止加熱，反應(yīng)將自發(fā)地進(jìn)行，最后生成固相混合物，將其 置于210°C的條件下熟化4小時(shí)，加水2500mL浸取，維持浸取的溫度75°C，浸取時(shí)間為1. 5 小時(shí)。浸取完成后先加入2克FeS，再加入15ppm絮凝劑甲醛二甲銨改性聚丙酰胺(同對(duì) 比例1)進(jìn)行沉降，過(guò)濾分離得到清鈦液，加入150g硫酸銨后將溶液冷卻到12°C冷凍結(jié)晶1 小時(shí)，過(guò)濾分離得到約450g合格的硫酸鋁銨副產(chǎn)品和鈦液；向所得鈦液中加入150g亞硝酸 鈉把三價(jià)鈦氧化到2g/L。濃縮制得濃度為200g/L的濃鈦液2升。向所得濃鈦液中加入外加晶種四氯化鈦進(jìn)行水解，所加四氯化鈦的質(zhì)量為濃鈦液 中二氧化鈦質(zhì)量的2%，水解溫度為90-95°C，鈦液初始反應(yīng)濃度為190g/L，用60_70°C的熱 水對(duì)水解得到的偏鈦酸進(jìn)行洗滌，洗滌后的濾餅進(jìn)行漂白、洗滌和鹽處理，煅燒，再經(jīng)后處 理(此段工藝流程同對(duì)比例1)，制備出質(zhì)量達(dá)到應(yīng)用要求的金紅石鈦白粉成品500g，新流 程鈦渣中二氧化鈦的收率為88%，顏料性能見(jiàn)附表3。由附表3發(fā)現(xiàn)，和實(shí)施例2對(duì)比，本實(shí)施例原料含量一致，但改變了酸解和熟化條 件，所得的顏料性能比實(shí)施例2稍好。實(shí)施例5取新流程鈦渣粉IOOOg (成分見(jiàn)表2)，按酸礦比1. 75將1785克98%的濃硫酸放 入5000mL的燒杯，然后邊攪拌邊加入鈦渣粉，接著加入1克Sb2O混合均勻后，加入77g水 調(diào)節(jié)反應(yīng)酸濃度為94% ；然后邊攪拌邊加熱升溫，當(dāng)溫度升致140°C時(shí)，停止加熱，反應(yīng)將自 發(fā)地進(jìn)行，最后生成固相混合物，將其置于180°C的條件下熟化3小時(shí)，加水2500mL浸取，維 持浸取的溫度65 °C，浸取時(shí)間為3小時(shí)。
8
浸取完成后先加入2克FeS，再加入20ppm絮凝劑甲醛二甲銨改性聚丙酰胺(同 對(duì)比例1)進(jìn)行沉降，過(guò)濾分離得到清鈦液，加入150g硫酸銨后將溶液冷卻到12°C冷凍結(jié)晶 lh，過(guò)濾分離得到約450g合格的硫酸鋁銨副產(chǎn)品和鈦液；向所得鈦液中加入150g亞硝酸鈉 把三價(jià)鈦氧化到2g/L。濃縮制得濃度為200g/L的濃鈦液2升。向所得濃鈦液中加入自身晶種進(jìn)行水解，所加晶種的質(zhì)量為濃鈦液中二氧化鈦質(zhì) 量的2. 5%，水解溫度為90-95°C，鈦液初始反應(yīng)濃度為190g/L，用60_70°C的熱水對(duì)水解得 到的偏鈦酸進(jìn)行洗滌，洗滌后的濾餅進(jìn)行漂白、洗滌和鹽處理，煅燒，再經(jīng)后處理(此段工 藝流程同對(duì)比例1)，制備出質(zhì)量達(dá)到應(yīng)用要求的金紅石鈦白粉成品490g，新流程鈦渣中二 氧化鈦的收率為87%，顏料性能見(jiàn)附表3。由附表3發(fā)現(xiàn)，和實(shí)施例2對(duì)比，本實(shí)施例原料含量一致，但改變了酸解、熟化條 件，采用了自生晶種水解，所得的顏料性能比實(shí)施例2差。實(shí)施例6取新流程鈦渣粉IOOOg (成分見(jiàn)表2)，按酸礦比1. 75將1785克98%的濃硫酸放 入5000mL的燒杯，然后邊攪拌邊加入鈦渣粉，接著加入1克Sb20混合均勻后，加入77g水 調(diào)節(jié)反應(yīng)酸濃度為94% ；然后邊攪拌邊加熱升溫，當(dāng)溫度升致150°C時(shí)，停止加熱，反應(yīng)將自 發(fā)地進(jìn)行，最后生成固相混合物，將其置于200°C的條件下熟化3小時(shí)，加水2500mL浸取，維 持浸取的溫度70°C，浸取時(shí)間為2小時(shí)。浸取完成后先加入2克FeS，再加入絮凝劑甲醛二甲銨改性聚丙酰胺20ppm進(jìn)行沉 降，過(guò)濾分離得到清鈦液，加入190g硫酸鉀后將溶液冷卻到15°C冷凍結(jié)晶1小時(shí)，過(guò)濾得到 約500g合格的硫酸鋁鉀副產(chǎn)品和鈦液；向所得鈦液中加入150g亞硝酸鈉把三價(jià)鈦氧化到 2g/L。濃縮制得濃度為200g/L的濃鈦液2升。向所得濃鈦液中加入外加晶種四氯化鈦進(jìn)行水解，所加四氯化鈦的質(zhì)量為濃鈦液 中二氧化鈦質(zhì)量的1.5%，水解溫度為90-95°C，鈦液初始反應(yīng)濃度為190g/L，用60_70°C的 熱水對(duì)水解得到的偏鈦酸進(jìn)行洗滌，洗滌后的濾餅進(jìn)行漂白、洗滌和鹽處理，煅燒，再經(jīng)后 處理(此段工藝流程同對(duì)比例1)，制備出質(zhì)量達(dá)到應(yīng)用要求的金紅石鈦白粉成品490g，新 流程鈦渣中二氧化鈦的收率為87%，顏料性能見(jiàn)附表3。由附表3發(fā)現(xiàn)，和實(shí)施例5對(duì)比，本實(shí)施例原料含量一致，但改變除鋁劑及除鋁條 件，所得的顏料性能比實(shí)施例2相似。表2實(shí)施例新流程鈦渣主要成分
項(xiàng)目Τ 02TFeCaOMgOA1203Si02Cr2O3V2O5對(duì)比例147. 5628. 741. 152. 781. 893. 960. 0120. 058對(duì)比例253. 353. 883. 5010. 428. 4210. 270. 240. 56實(shí)施例147. 084. 8113. 8012. 9415. 5812. 180. 120. 36實(shí)施例253. 353. 883. 5010. 428. 4210. 270. 280. 56實(shí)施例356. 352. 953. 219. 479. 788. 560. 400. 87實(shí)施例453. 353. 883. 5010. 428. 4210. 270. 240. 56實(shí)施例553. 353. 883. 5010. 428. 4210. 270. 240. 56實(shí)施例653. 353. 883. 5010. 428. 4210. 270. 240. 56 表3實(shí)施例鈦白粉的顏料性能
9
權(quán)利要求
一種利用新流程鈦渣制備金紅石鈦白粉的方法，其特征在于包括如下步驟(1)、新流程鈦渣的酸解將新流程鈦渣粉碎，按酸礦質(zhì)量比為1.65 1.8加入濃硫酸，攪拌，并按照1 20kg/噸新流程鈦渣的比例加入三氧化銻(Sb2O3)，混合均勻，加入水調(diào)節(jié)反應(yīng)酸濃度為93 96％，在攪拌下升溫至130 150℃后停止加熱，使反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行，生成固態(tài)混合物，將固態(tài)混合物置于160 220℃下熟化3 5h，按水礦質(zhì)量比為2.5 3∶1加水浸取固態(tài)混合物，浸取溫度為60 75℃，浸取時(shí)間為1 3h；(2)、沉降除雜向步驟(1)所得酸解液中按10 40kg/噸新流程鈦渣的比例加入FeS，F(xiàn)eS和酸解時(shí)加入的三氧化銻形成沉降劑，沉降出酸解液中大部分的金屬鉻、釩；再加入絮凝劑，使小顆粒的固態(tài)雜質(zhì)沉降，經(jīng)固液分離后得到清鈦液，向清鈦液中加入除鋁劑，于10 20℃的溫度下冷凍結(jié)晶1 2h，所加除鋁劑的摩爾量為溶液中硫酸鋁摩爾數(shù)的1.0 1.5倍；冷凍結(jié)晶后過(guò)濾分離得到晶體和鈦液濃度為110 140g/L的鈦液，向所述鈦液中加入氧化劑，使鈦液中的三價(jià)鈦的濃度由5 20g/L降至1 2g/L；氧化后所得液體經(jīng)濃縮得到濃度為200 235g/L的濃鈦液；(3)、水解向步驟(2)所得濃鈦液中加入自生晶種或外加晶種進(jìn)行水解，其中外加晶種所加晶種的質(zhì)量為鈦液中TiO2質(zhì)量的1 3％；鈦液初始反應(yīng)濃度為180 195g/L，加入晶種的溫度為90 95℃；(4)、過(guò)濾、洗滌將步驟(3)所得的水解料漿過(guò)濾，得到的濾餅經(jīng)漂白、鹽處理、煅燒、后處理后得到金紅石鈦白粉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用新流程鈦渣制備金紅石鈦白粉的方法，其特征在于步驟(1)中的酸礦質(zhì)量比為1.67-1. 75，反應(yīng)酸濃度為95%-96%，熟化時(shí)間為3-4h。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用新流程鈦渣制備金紅石鈦白粉的方法，其特征在于步驟(2)中所述絮凝劑為甲醛二甲銨改性聚丙酰胺，其用量為15-30ppm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用新流程鈦渣制備金紅石鈦白粉的方法，其特征在于步驟(2)中所述除鋁劑為硫酸銨或硫酸鉀，冷凍結(jié)晶后過(guò)濾分離得到的晶體為硫酸鋁或硫酸鋁鉀晶體。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用新流程鈦渣制備金紅石鈦白粉的方法，其特征在于步 驟(2)中所述氧化劑為亞硝酸鈉或硝酸鈉。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用新流程鈦渣制備金紅石鈦白粉的方法，其特征在于步驟(3)中外加晶種所加晶種的質(zhì)量為鈦液中TiO2質(zhì)量的1. 5-2. 5%。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的利用新流程鈦渣制備金紅石鈦白粉的方法，其特征在于步 驟(3)中所加晶種為外加晶種四氯化鈦。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用新流程鈦渣制備金紅石鈦白粉的方法，其特征在于步 驟(1)中所述新流程鈦渣優(yōu)選粉碎至大于45微米的顆粒的比例小于15%。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種新流程鈦渣為原料制備鈦白粉的方法，屬于鈦白粉生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明將新流程鈦渣與濃硫酸在一定條件下進(jìn)行酸解反應(yīng)，再經(jīng)浸取、沉降和過(guò)濾得到清鈦液，加入除鋁劑經(jīng)冷凍結(jié)晶回收鋁，在清鈦液中加入氧化劑氧化三價(jià)鈦、濃縮后，采用外加晶種工藝水解、過(guò)濾水洗，濾餅經(jīng)漂白、鹽處理、煅燒及后處理等工序后制備達(dá)到應(yīng)用要求的金紅石鈦白粉。使用本發(fā)明的最大特征是把雜質(zhì)多、酸解難的新流程鈦渣為原料用在鈦白粉的生產(chǎn)上，制備出了達(dá)到應(yīng)用要求的金紅石鈦白粉；從而開(kāi)發(fā)了硫酸法鈦白粉生產(chǎn)的一種新原料，并盡可能回收了各種有價(jià)值元素，提高資源的利用率，從而降低了生產(chǎn)成本。
文檔編號(hào)B09B3/00GK101898791SQ20101020957
公開(kāi)日2010年12月1日 申請(qǐng)日期2010年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月25日
發(fā)明者代堂軍, 常鍵, 張聲貴, 林發(fā)蓉, 蔡平雄, 鄧伯松 申請(qǐng)人:四川龍蟒鈦業(yè)股份有限公司