[发明专利]含钛高炉渣的综合利用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种含钛高炉渣的综合利用方法，属于化学工业技术领域。

背景技术

钛在自然界分布很广，约占地壳总重量的0.61％。我国四川攀枝花地区蕴藏有丰富的钛矿床，是我国钛资源的重要产地。钛金属主要用于航空工业，其特点是硬度大、质量轻、耐热、抗腐蚀。化学性质不太活拨，化合价主要有二、三、四价，其中四价钛最为稳定，代表性氧化物是二氧化钛(TiO₂)，系白色难溶物，且具有显著的两性性质。

含钛高炉渣主要来源于四川攀枝花钒钛磁铁矿，该铁矿经选矿、冶炼后，约50％的钛进入高炉冶炼渣中，形成含钛量约20％的含钛高炉渣。既不能作为富钛矿售出(工业使用要求达到TiO₂≥35％)，又不能作为水泥添加剂售出(建渣要求TiO₂≤1％)，从而形成固体工业废物大量堆积露天场所。随着攀枝花钒钛磁铁矿的不断开采，这类高炉渣已累计达到8000多万吨，并以每年2～300万吨速度在不断增加。为解决这类矿渣的污染和资源综合利用，生产企业和科研院所都进行了大量的研究，主要成果集中在：(1)用作建筑材料，如生产矿渣水泥、混凝土、瓷砖、微晶玻璃等，这类技术虽然可以大量消耗含钛高炉渣，但由于含钛量太高，产品质量难于达到国家标准，且由于当地市场容量小，外运成本高等因素，严重制约了这类矿渣处理技术的推广应用；(2)制取含钛合金，如硅热法冶炼生产硅钛含金，熔融电解法制备硅钛铝含金，这类技术处理高炉渣量有限，则耗电量大，生产成本高，难以获得经济效益；(3)湿法冶金制取钛化物，如采用硫酸法制取钛白粉，用硫酸法提取含钛高炉渣中的铝、钛、钪，用硫酸铵脱硫法制取氧化铝，酸解液脱铝后制取人造金红石等，这类工艺工艺路线复杂，产品单一，无经济效益可言，且生产中大量使用酸和氯气，带来严重的环境问题。由上可见，目前的含钛高炉渣处理技术普遍存在着经济效益差的问题。

目前使用湿法冶金工艺处理含钛高炉渣通常都是硫酸法。该法硫酸用量很大，约为高炉渣中含钛量的5倍，并由此引发许多问题：1.硫酸耗量太大，生产成本过高，消耗与产出不能平衡，无经济效益可言；2.钛的浸出率偏低(约80％)，是处理后的高炉渣仍含有较高的钛，不能用作水泥生产原料，造成大量固体废物的堆积；3.由于含钛高炉渣中含钙量高，硫酸浸渣后产生大量硫酸钙副产品，无工业利用价值，并形成固体废物的二次污染；4.硫酸浸取高炉渣时，将产生大量的甲烷和硫化氢毒气，危害操作人员的身体健康，污染周边环境；5.大量高浓度硫酸的使用对处理设备要求高，投资大。为此，我们研发了本盐酸处理工艺，对含钛高炉渣中主要组分进行全面回收，这样既能实现资源的综合利用，获得可观的经济效益，又能充分利用添加的各种酸及辅料，实现零排放的清洁生产。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是为了提高含钛高炉渣的综合利用价值，充分利用资源并排除安全隐患和环境污染。

本发明的技术方案：

本发明所述含钛高炉渣的主要化学成分有TiO₂、SiO₂、CaO、MgO、全铁、Al₂O₃、Na₂O、K₂O、MnO、P₂O₅。

本发明含钛高炉渣的综合利用方法由以下步骤完成：

a、采用盐酸浸取含钛高炉渣，盐酸的用量按含钛高炉渣中阳离子含量计量投入，钙、镁、铝、钠、钾等金属离子大部分进入溶液，反应结束后，浸取液pH在2-3之间，利于用后续工艺分离、提取氢氧化铝和氢氧化镁产品；

b、步骤a酸浸后的物料(固液混合物料)加水进行水浸取，过滤；

水浸取的目的是进一步将钙、镁、铝、钠、钾等金属离子进入溶液。

c、步骤b过滤后的滤饼水洗、干燥得到富钛产品；

d、步骤b过滤后的滤液调节pH＝6-7，过滤；

e、步骤d过滤后的滤饼洗涤、净化后得到氢氧化铝产品；

f、步骤d过滤后的滤液调节pH≥12，过滤；

g、步骤f过滤后的滤饼洗涤煅烧得到氧化镁产品；

h、步骤f过滤后的滤液蒸发浓缩后过滤；

i、步骤h过滤后的滤饼离心甩干得到二氯化钙产品。

上述步骤中，步骤h过滤后的滤液可作为b步骤水浸取用水循环使用；同时，步骤c滤饼水洗后的洗水液可以作为b步骤水浸取用水循环使用。