[发明专利]一种煤系地层共伴生钛矿床金属钛的浸出方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种煤系地层共伴生钛矿床金属钛的浸出方法，特别是涉及从细粒锐钛矿和金红石等含钛矿物原料中提取金属钛的方法，属选矿冶金领域。

背景技术

钛是一种新型结构材料，具有密度小、强度高和耐腐蚀性好等特点，在各个领域都有广泛应用。含钛矿物的种类有很多，但具有工业价值的矿物非常有限，就储量和品位来看，目前只有钛铁矿和金红石及混合矿物白钛石具有开采价值，锐钛矿、钙钛矿和榍石矿床的经济价值较小。

目前钛铁矿的利用途径主要是将钛铁精矿用电炉熔炼法制成酸溶性高钛渣，然后用于硫酸法钛白生产；钛铁矿的另一个利用途径是将钛铁精矿经过富集处理加工高钛渣(TiO₂ 90%以上)或人造金红石(TiO₂ 96%以上)之后，用沸腾氯化或熔盐氯化法制取TiCl₄。

金红石选矿工艺一般采用重选、磁选、浮选、电选等组成的联合选矿，通过沸腾氯化、熔盐氯化、竖炉氯化等工艺制备TiCl₄，再经过还原法（Kroll法、Hunter法）来生产海绵钛。

从钛铁矿和金红石的利用途径来看，传统工艺要产生大量的废水、废气、废渣，对环境影响大，而且生产过程中能耗大，生产成本高。

煤系地层共伴生的细粒锐钛矿和金红石矿物，矿石中钛含量1%-10%，粒度非常细小，磨矿很难使目的矿物较完全单体解粒进行浮选，传统选矿工艺很难分选。

高利坤等[1, 2]对细粒难选锐钛矿的浮选和化学提纯试验进行了研究，通过对TiO₂含量为10.97%的某细粒锐钛矿浮选，可得到产率为28.51%、TiO₂品位为30. 91%、回收率为80. 32%的锐钛矿精矿，在浮选粗精矿中加入氢氧化钠，氢氧化钠用量为300 kg/t，焙烧温度500℃，焙烧时间40 min，盐酸用量15 kg/t，中和时间10 min。对TiO₂ 品位为30.91%的粗精矿，化学选矿可以将TiO₂ 品位提高到67.63%， 回收率为87.03%。该方法虽然提高了TiO₂的品位，但还远远达不到提炼钛的品位要求，而且该方法流程复杂，不仅需要磨矿处理，对于细粒锐钛矿磨矿很难达到目标矿物单体解粒的要求，能耗大，而且需要用到强碱氢氧化钠焙烧，腐蚀性强，浮选的过程较复杂，试验条件要求高，操作困难。 

本发明针对矿物成分主要为细粒锐钛矿和金红石的新型钛矿床，在选矿工艺很难实现锐钛矿分选的条件下，不经过物理化学选矿，而是直接通过煅烧-水浸-酸浸法，将矿石中钛矿物（锐钛矿和金红石）所含的钛转化为钛冶炼过程中的四氯化钛溶液，工艺流程简单，经济环保。

发明内容

本发明的目的是针对上述已有技术存在的不足，提供一种煤系地层共伴生钛矿床金属钛的浸出方法，从而实现此类型矿床中金属钛的开发利用。

为实现上述目的，本发明采取如下措施：

本发明所述新型煤系地层共伴生钛矿床的主要成分为Ga 85.5μg/g，Nb 225μg/g，∑REY 1585μg/g，TiO₂ 2.97%，SiO₂ 35.69%，Al₂O₃ 29.84%。本发明所述煤系地层共伴生钛矿床金属钛的浸出方法，不经过传统选矿工艺，直接用烧结-水浸-酸浸法对矿石中的钛浸出，得到富集四氯化钛的溶液。在矿石添加烧结剂焙烧过程中，矿石中的TiO₂与烧结剂Na₂CO₃发生如下反应：TiO₂+Na₂CO₃→Na₂TiO₃+CO₂；在水浸过程中，部分杂质溶解到水浸滤液中，而Na₂TiO₃则存在于水浸滤渣中；将水浸滤渣进行盐酸酸浸，Na₂TiO₃与HCl发生如下反应：

Na₂TiO₃+6HCl→TiCl₄+3H₂O+2NaCl，因此最终获得的富钛溶液中Ti是以TiCl₄的形式存在。

具体地，本发明所述煤系地层共伴生钛矿床金属钛的浸出方法，包括如下步骤：