[发明专利]富钛料的生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及冶金领域，更具体地说，涉及一种用钛精矿生产富钛料的方法。

背景技术

钛白粉生产和海绵钛生产所用主要原料都是富含钛的矿石，硫酸法钛白生产一般采用钛精矿或钛渣为原料，氯化法钛白生产和海绵钛生产一般采用钛渣或人造金红石为原料。通常将钛渣和人造金红石等富含钛的矿或渣统称为富钛料。

钛精矿中TiO₂含量一般为45%～50wt%，在硫酸法钛白生产领域，使用钛精矿生产钛白“三废”排放量大，会产生大量绿矾（FeSO₄·7H₂O）和废硫酸，每生产1t钛白将产生3～4tFeSO₄·7H₂O，7～10t20%～30wt%的稀废H₂SO₄，因此，国外80%以上的硫酸法钛白粉厂已改用钛渣为原料，国内已有50%左右的厂家使用钛渣生产钛白。使用钛渣等富钛料为原料生产钛白粉已是一种必然趋势。

国内外生产钛渣的方法一般是电炉熔炼法，其工艺流程为：将钛精矿和还原剂（如焦炭）按一定配比混料、制团后加入矿热电弧炉，在1600～1850℃左右的高温下进行熔融还原，除去铁后经破碎获得TiO₂含量73%～92wt%的钛渣。

国内外生产人造金红石的方法一般是还原锈蚀法和盐酸浸出法。还原锈蚀法的工艺流程为：将钛精矿在回转窑中于1000℃左右进行氧化焙烧，使FeTiO₃氧化生成高铁板钛矿，冷却到600℃左右进入还原回转窑，将还原剂（如无烟煤）加入窑内，控制温度1100～1200℃完成还原，冷却到70～80℃后出窑，再置于含1wt%的NH₄Cl或盐酸水溶液中进行电化学锈蚀，之后采用4wt%左右的稀硫酸在80℃左右常压浸出获得TiO₂含量90wt%左右的人造金红石。盐酸浸出法的工艺流程为：将钛铁矿与还原剂置于回转窑中预还原，还原料经冷却后加入回转圧煮球用盐酸浸出，然后在回转窑中煅烧成人造金红石，或者是将钛铁矿置于回转窑中预氧化，然后用流态化塔进行多段逆流盐酸浸出，获得TiO₂含量90wt%左右的人造金红石。

电炉熔炼法生产钛渣工艺流程短，但熔炼电耗高，每生产1t钛渣的炉前电耗高达2500～3000KWh，人造金红石的生产可获得TiO₂含量较高的产品，但生产过程中使用并产出大量废酸，且工艺流程长，回转窑氧化（还原）能耗高，两种方法的成本均很高，严重制约了钛白行业对富钛料的需求。因此，业内急需寻找一种能耗低、“三废”排放少、生产成本较低的富钛料生产方法，满足钛白生产对高品质钛原料的需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可降低能耗、减少“三废”排放量及降低生产成本的生产富钛料的方法。

本发明的技术方案为：

一种富钛料的生产方法，包括以下步骤：

a将钛精矿和氢氧化钠熔融反应生成偏钛酸钠固相混合物；

b偏钛酸钠固相混合物通过水洗、过滤、选别后获得水合钛酸钠固相物；

c将水合钛酸钠固相物与稀硫酸反应获得钛液；

d钛液经浓缩、水解获得偏钛酸沉淀，再将偏钛酸沉淀烘干即得富钛料。

其中，步骤a中钛精矿与氢氧化钠的摩尔配比为：氢氧化钠的摩尔量为钛精矿中TiO₂、SiO₂、MnO、Al₂O₃、Cr₂O₃摩尔量之和的2倍。

其中，步骤a中的熔融反应温度为350～600℃，熔融反应时间为30min～90min。

优选的，步骤a中的熔融反应温度为470～520℃，熔融反应时间为50min～70min。

其中，步骤b中水洗后所得水合钛酸钠固相物中Na⁺含量不大于水合钛酸钠固相物总质量的20wt%。

优选的，步骤b中水洗温度为25～50℃，更优选为30～40℃。

其中，步骤b中的选别采用重选或磁选的方式。

其中，步骤c中稀硫酸的浓度为20%～40wt%，优选为25%～35wt%。

优选的，步骤c中的稀硫酸为工业化硫酸法钛白生产过程中产生的浓度为25%～30wt%的废稀硫酸。

其中，步骤d中将钛液浓缩使钛液中TiO₂浓度保持在100～180g/L，优选为130～150g/L。