[发明专利]一种处理钛铁物料盐酸浸出液的方法

说明书

技术领域

本发明属于湿法冶金领域，特别地，本发明涉及盐酸浸取钛铁物料时浸出液的处理方法。

背景技术

在我国用盐酸浸取钛铁物料的研究已有三十多年的历史，已开发了多种浸取工艺，其中部分工艺已较为成熟，例如预氧化-流态化常压盐酸浸出法、选冶联合加压盐酸浸出法、直接加压盐酸浸出法和氧化-还原常压盐酸浸出法。但是，到目前为止，这些工艺尚未工业化，其中一个主要原因是处理浸出液的成本太高。例如，目前常采用或建议采用全浸出液喷雾焚烧法(或称Ruther法)来处理浸出液。这种喷雾焚烧法已被广泛用于钢板酸洗工艺中的废盐酸回收，采用此方法处理1升废盐酸约需680千卡能量。如采用喷雾焚烧法来焚烧浸出液，焚烧工序的能耗将占整个工艺能耗的65-75％。故有效处理与利用浸出液、降低焚烧量是盐酸浸取钛铁物料工艺工业化的关键问题之一。

当采用稀盐酸浸取钛精矿或经改性处理过的钛精矿时，浸取液是纯或含杂量很低的稀盐酸。在此钛精矿盐酸浸取工艺过程中，钛精矿或钛铁矿(FeTiO₃)被盐酸浸出主要按如下反应式进行：

FeTiO₃+2HCl→TiO₂+FeCl₂+H₂O

其中，在反应初期，会有部分FeTiO₃中的Ti按如下反应进入溶液：

FeTiO₃+4HCl→TiOCl₂+FeCl₂+2H₂O

当反应后期，随着浸出液中盐酸浓度降低及离子强度增加，TiOCl₂会水解返回固相，水解公式为：

TiOCl₂+2H₂O→TiO(OH)₂(或TiO₂·2H₂O)+2HCl

盐酸浸取钛铁矿按化学反应等当量定律可计算所需盐酸用量，其公式为：

CV＝2KWM_HCl/(dM_i)        (1)

其中C：浸取液的HCl％；V：浸取液的体积；K：盐酸超量系数，通常为1.1～1.5；W：钛铁矿重量；M_HCl：盐酸分子量，为36.5；d：浸取液的比重；M_i：钛铁矿分子量，为152。

在一定浸出条件下，CV几乎是个常数。浸取液的体积加入量与浸取液中盐酸浓度成反比。故浸出液的焚烧量主要取决于所选用浸取液的盐酸浓度，也就是说浸取液的盐酸浓度越高，浸出液的焚烧量越少。但是，盐酸再生工艺受盐酸共沸点的限制，再生盐酸的浓度一般不超过22％，采用Ruther法回收盐酸的浓度理论最大值是20％。在实际操作中，要实现浸取液中盐酸浓度大于22％比较困难。通常选用浸取液中盐酸浓度为18～22％。故采用提高浸取液中盐酸浓度来降低浸出母液焚烧量的空间很狭。

稀盐酸浸取工艺浸出母液的化学组成如表1所示。在浸出母液中，主要成份是FeCl₂，它的浓度在180至270g/L(181至272g/L的FeCl₂＝80～120g/L的Fe²⁺)，在60℃下，FeCl₂在该浸出母液中的溶解度可达到约400g/L(相当于176g/L的Fe²⁺)。此钛精矿盐酸浸取与浸出母液回收工艺常采用如图1所示的流程，其浸出母液和浸渣的洗涤滤液全焚烧。

表1.盐酸浸取后浸出母液的化学组成

针对采用盐酸浸出法浸取钛铁物料的生产工艺，为了提高钛铁物料浸出速度，可应用中国专利申请200910311886.0公开的浸取液，即由可溶性氯化盐与盐酸组成的复合体系，浸取液中可溶性氯化盐的浓度为0.5mol/L至饱和浓度。该专利指出浸取液中可溶性氯化盐的存在，可显著地提高用盐酸浸出钛铁矿的速度。同时，也表明了浸出母液循环再用对盐酸浸出钛铁矿有正面影响。这使提高浸出母液中铁离子浓度成为可能，从而减少了浸出母液的焚烧量，以达到节省能耗的目的。