[发明专利]改性及高压浸出处理直接还原熔分渣制备富钛料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钒钛磁铁矿直接还原熔分渣的应用方法，具体涉及一种改性及高压浸出处理直接还原熔分渣制备富钛料的方法。

背景技术

直接还原熔分渣是钒钛磁铁矿经转底炉直接还原-电炉熔分得到的副产品，本申请简称为熔分渣，其TiO₂含量为50%左右，与钛精矿品位相似。岩相由黑钛石、金红石、硅酸盐相、金属铁和硫化铁组成，主要物相是黑钛石和硅酸盐相，与酸溶性钛渣的岩相相似。

熔分渣岩相由黑钛石、金红石、硅酸盐相、金属铁和硫化铁组成，主要物相是黑钛石和硅酸盐相。黑钛石等物相呈大小不等的粒状结构为主，次为厚板状及薄片状结构，一般粒径为0.03～0.15mm左右，大者可达0.2～0.3mm左右。晶粒上有的可见到细粒铁粒，金红石为细粒状结构，分布在部分黑钛石的边部，硅酸盐相为不规则的粒状结构，次为柱状结构，少许填充在黑钛石的间隙中外，多为独立相存在。

熔分渣中Fe在黑钛石、新生钛铁矿、金属铁以及硅酸盐类矿物中均有一定的分布，但主要分布在黑钛石中；Al的主要分布在黑钛石固溶体中，其次分布在硅酸盐类矿物中；黑钛石是熔分渣中最主要的含镁矿物，Mg集中分布在黑钛石中；Ca的主要载体为硅酸盐类矿物，其次是黑钛石；Si的主要分布在硅酸盐类矿物中；TiO₂主要分布在黑钛石中，很难通过机械选矿的方法将熔分渣中黑钛石矿物与其它脉石矿物分开。

以攀枝花红格矿区钒钛铁精矿为原料，采用转底炉直接还原得到的熔分渣与攀枝花酸溶性钛渣、钛精矿为例，其化学成分的比较见表1。

表1熔分渣和酸溶性钛渣、钛精矿主要成分（%）

从表1中可以看出，钒钛磁铁矿直接还原得到的熔分渣具有以下特点：

（1）TiO₂的品位与钛精矿相当或稍高，而远低于酸溶性钛渣（72%～74%）；

（2）铁的含量比较少，铁的含量大大低于钛精矿，接近酸溶性钛渣。由于铁含量少，会导致反应放出的热量减少，因而在酸解反应的初始阶段还需提供部分热量。

（3）钒和铬含量是普通钛矿的5～10倍以上，而钒、铬是影响钛白质量的主要有害元素。

（4）铝、镁的含量也是普通钛矿的10倍以上，铝、镁含量过高，不仅影响钛液的沉降和净化效果，而且当黑钛液温度降低时，会导致浓钛液凝聚成膏状，使生产难以连续进行。

（5）硅、钙含量是钛精矿和酸溶性钛渣的几倍，虽然两者对酸解反应影响不太明显，但会影响酸解沉降效果以及增加酸解后的堆渣。

熔分渣杂质含量高，TiO₂品位较低，不宜直接作为氯化法钛白生产及海绵钛制取原料。由于富钛料作为海绵钛或沸腾氯化法生产钛白粉的原料，具有单位产品的原料消耗少、工艺流程简化、设备产能高、生产过程“三废”量少等优点。因此在生产中，如何将熔分渣进一步处理，以获得TiO₂含量较高的富钛料，对钛工业的发展极为重要。

目前，已有采用硫酸法制钛白路线回收熔分渣中钛的相关报道，但由于熔分渣中的CaO、MgO、SiO₂、Al₂O₃等杂质含量较高，导致熔分渣的酸解率偏低，给提钛造成困难，提钛结果并不理想，未能制备出合格的钛白初品。即使制得合格的钛白初品，但由于工艺路线、生产成本的原因，要真正实现产业化，也同样存在较大的困难。

现有的资料表明，有关新流程熔分渣制取富钛料的报道较少，目前基本上都是以高炉渣、钛精矿或酸溶性钛渣为原料进行富钛料的研究工作。熔分渣作为钒钛磁铁矿直接还原工艺副产品中钛含量较高的钛资源，其进一步利用研究变得尤为重要。

申请号201010119110.1的中国专利公开了一种从含钛炉渣中制取富钛料的方法,其主要步骤包括：1.将含钛熔分渣（TiO₂30%～60%）球磨至50～300目，加入渣量10%～50%的Na₂CO₃、NaHCO₃或NaOH的一种，混合均匀；2.将1所得混合物于900℃～1250℃焙烧2～10h后，加入浓度为1%～10%的HCl溶液，于50℃～100℃浸出2～10h；3.将浸出后的混合物过滤，滤液经浓缩后返回循环使用，滤渣煅烧3～6h后既得TiO₂品位大于90%的富钛料。但该工艺焙烧、酸解、煅烧时间较长；工艺流程较长，产品成本较高；产品粒度较小，无法应用于氯化法钛白生产；常压浸出对黑钛石的固溶体的破坏较差，不能较好的改变其岩相成分。