[发明专利]改进的金属提取

说明书

本发明涉及从含钛物质制备二氧化钛的方法。

应理解本文中术语“含钛”物质指任何含钛的物质，包括例如矿石、精矿(ore concentrate)和含钛矿渣(slag)。

本发明具体涉及从含钛物质制备二氧化钛的硫酸盐法(sulfate process)。

本申请人的国际申请PCT/AU2004/001421描述了本申请人做出的硫酸盐法的发明。该国际申请所披露的内容在此处引入作为相互参考。

一般来说，本发明提供从含钛物质(例如钛铁矿)制备二氧化钛的硫酸盐法，该方法包括以下步骤：

(a)用含有硫酸的沥滤溶液(leach solution)沥滤固态含钛物质，形成工艺溶液(process solution)，该工艺溶液包括硫酸氧钛(TiOSO₄)和硫酸亚铁(FeSO₄)的酸性溶液；

(b)分离来自沥滤步骤(a)的工艺溶液和残余固相；

(c)从来自步骤(b)的工艺溶液沉淀硫酸氧钛；

(d)从工艺溶液中分离沉淀的硫酸氧钛；

(e)处理沉淀的硫酸氧钛，生成含硫酸氧钛的溶液；

(f)水解溶液中的硫酸氧钛，形成液相和含有水合钛氧化物的固相；

(g)分离液相和含有水合钛氧化物的固相；

(h)煅烧来自步骤(g)的固相，形成二氧化钛；和

(i)从来自步骤(b)的工艺溶液和/或来自步骤(d)的贫化工艺溶液(depleted process solution)除去硫酸亚铁。

应理解本文中术语“水合钛氧化物”包括例如具有通式TiO₂·2H₂O和TiO₂·H₂O的化合物。

此外，应理解本文中术语“水合钛氧化物”包括在技术文献中描述为氢氧化钛(Ti(OH)₄)的化合物。

在这一点上也应注意，后文提及的酸浓度在本文中应理解为通过用氢氧化钠溶液滴定草酸盐缓冲溶液样品至pH7的终点来测定。

在这一点上也应注意，后文提及的金属浓度在本文中应理解为通过ICP(所有金属)或者通过滴定(在Ti和Fe(亚铁和三价铁)的情况下)来测定。

如上述国际申请中所述，Langmesser等人的美国专利3760058(转让给Farbenfabriken Bayer AK)披露了上述方法的一部分。

此处参考Bayer的美国专利并不意味着该专利所披露的内容是本发明领域的技术人员的公知常识部分。

自该国际申请的优先权日2003年10月17日以来，本申请人对上述方法进行了进一步的研究工作，并且为有效操作该方法确认了在上述国际申请中没有披露的许多特征，这些特征单独以及结合起来都是重要的，并且这些特征构成本发明的基础。

本发明基于后文描述的沥滤含钛物质的沥滤步骤(a)的特征，该特征在进一步的研究工作中确认了。

在进一步的研究工作中确认了的上述方法的其它特征描述于本申请人的澳大利亚临时申请2005901749的说明书中，并且该说明书所披露的内容通过相互参考并入本申请。

优选地，沥滤步骤(a)是多阶段沥滤步骤，包括(i)第一阶段，用含硫酸的沥滤溶液沥滤固态含钛物质，形成包括硫酸氧钛(TiOSO₄)和硫酸亚铁(FeSO₄)的酸性溶液的工艺溶液，(ii)分离工艺溶液和残余固相，(iii)在后续阶段中用沥滤溶液沥滤来自第一阶段的残余固相，形成包括硫酸氧钛和硫酸亚铁的酸性溶液的工艺溶液，(iv)分离工艺溶液和残余固相，和(v)将分离的工艺溶液供应到第一沥滤阶段和/或将分离的工艺溶液与来自第一沥滤阶段的工艺溶液混合。多阶段沥滤步骤的各个阶段可在多个罐中或单个罐中进行。

优选地，步骤(a)包括在控制的酸度进行沥滤，从沥滤步骤排出的工艺溶液中最大酸浓度为450g/L。

优选地，该方法包括将来自步骤(d)的分离的工艺溶液和/或来自步骤(g)的分离的液相供应到沥滤步骤(a)。

在上述进一步的研究工作中，本申请人发现，优选控制沥滤步骤(a)，以使得与沥滤溶液接触的固体在沥滤罐或多个沥滤罐中的停留时间最大，以及使得溶液(即沥滤溶液和/或工艺溶液)在沥滤步骤中的停留时间最小。

特别是，本申请人发现，优选使溶液尽可能快地移动通过沥滤罐的“热”区域，以避免硫酸氧钛的过早沉淀。