[发明专利]一种调控熔分钛渣析晶相的方法

说明书

本发明涉及一种调控熔分钛渣析晶相的方法，所述方法为：调控钛渣的组分为含TiO₂：40‑70wt％；MgO：4‑18wt％；Al₂O₃：4‑18wt％；还原剂：w(还原剂)/w(TiO₂)＝0.01‑0.15；将钛渣加热熔融，完全反应后，以0.1‑20℃/min的速率降温至1300‑1500℃进行淬火处理，得到熔分钛渣。本发明通过对组分的调控和对析晶过程的控制，使得黑钛石成为熔分钛渣唯一析出相，熔分钛渣中黑钛石富钛相TiO₂品位高、晶粒尺寸大、矿相结构致密、单体解离度高，经过后续处理后，可得到TiO₂品位76％以上的高品位钛渣。本发明满足硫酸法钛白工艺对钛渣品位的要求，适用于工业化应用。

技术领域

本发明涉及冶金技术和矿产资源加工领域，具体涉及一种调控熔分钛渣析晶相的方法。

背景技术

我国蕴藏着丰富的钒钛磁铁矿资源，尤其是在攀枝花西昌地区，其钛资源储量约占世界总储量的35％。攀西钒钛磁铁矿以含Fe、Ti、V元素为主，现有的高炉冶炼流程产生的TiO₂含量22-25％的高炉钛渣中的钛再利用十分困难，进而造成攀西钛资源50％的钛浪费。针对含钛高炉渣的综合利用，CN1253185A公开了一种从含钛渣中分离钛组分的方法，即创造条件使分散在多种矿物相中的钛尽可能地富集到一种矿物相中，并使之长大粗化，然后用选矿的方法将其分离出来。但是含钛高炉渣结晶析出的富钛相为钙钛矿，其结晶速率慢，晶粒难以长大；且多以骨架或树枝状析晶，与其它矿相的界面多为不规则锯齿状，不利于单体解离；其中钙钛矿的理论TiO₂含量只有58％，利用价值低；钙钛矿与玻璃相的密度差不够大，重选效果差。因此，现有技术虽能实现高炉钛渣中钛组分的富集，但分得到的钛渣产品TiO₂含量低，利用价值不大。

直接还原-熔分流程可在提铁的同时使钛富集，得到TiO₂含量高于40％的熔分钛渣，这类钛渣含有较高的SiO₂、Al₂O₃、CaO、MgO等非铁杂质，后续硫酸法难以利用；若采用氧化还原焙烧-盐酸浸出除杂，SiO₂、Al₂O₃浸出率低，难以获得满足沸腾氯化要求的高品质钛原料。因此，研究熔分钛渣中钛资源的分离利用，对于直接还原-熔分流程产业化具有重要意义。熔分钛渣的TiO₂品位显著高于高炉钛渣，而熔化性能、结晶行为等理化性质与化学组成密切相关，因此，调控化学组成、熔融析晶条件等有望使熔分钛渣析出满足选择性富集分离技术的富钛相，从而通过选择性析出-选矿分离工艺获得高品位钛渣产品，解决钒钛磁铁矿精矿中钛利用难题。总之，对熔分过程的钛渣进行组成调控，并控制析晶过程，得到比钙钛矿更具优势的富钛相，是利用选择性富集分离技术进行钛资源富集分离的基础，是直接还原-熔分流程得以广泛应用的前提。

目前国内外对钛渣熔析结晶规律的研究多集中在高炉钛渣，提出了促进钛元素定向富集于钙钛矿相的调控方法。但是，熔分钛渣中TiO₂含量较高，除钙钛矿外，还有黑钛石富钛相析出，高炉钛渣的组成和析晶调控方法无法适用于熔分钛渣。研究表明，黑钛石是由Ti₃O₅、MgTi₂O₅、Al₂TiO₅等端元组成的固溶体，与钙钛矿相比，其TiO₂品位显著提高，以黑钛石为钛的主要富集相对于提高钛渣品位具有明显优势。因此，研究熔分钛渣的组成和析晶过程调控方法，使黑钛石成为钛渣的主要含钛晶相，并控制黑钛石富钛相的析晶、长大及晶界发育，对于熔分钛渣升级至关重要。