[发明专利]一种含钛高炉渣铝热法提钛工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种冶金化工技术领域，具体为一种含钛高炉渣提钛工艺。

背景技术

我国钛资源丰富，占世界第一位，但是钛资源的利用率却很低。目前主要是采用高炉流程冶炼钒钛磁铁矿(如攀枝花钢铁和承德钢铁)，回收了铁和钒，而钛以TiO₂形式进入高炉渣(质量分数25％左右)，由于矿相结构复杂，难以回收利用。大量堆积的含钛高炉渣不仅占用宝贵的土地资源，更是钛资源的严重浪费。因此，如何更好地处理含钛高炉渣对于我国钛资源的综合利用具有非常重大的意义。

目前处理含钛高炉渣的主要有以下几种方法。(1)制备水泥和混凝土等建筑材料。但是文献1(徐楚韶,陈光碧.矿冶工程,1985,3:51-54.)报道，含TiO₂高炉渣的强的结晶能力，使得生产的水泥活性较差。(2)酸法处理。文献2(刘晓华,隋智通.中国有色金属学报,2002,6:1281-1284.)报道使用硫酸或盐酸浸出含钛高炉渣分离提取TiO₂。但是渣中较高的杂质含量(75％左右)，使得该工艺酸耗量大，成本高，产生的废酸和尾渣多，对环境污染严重。(3)碱法处理。文献3(周志明,张丙怀.钢铁钒钛,1999,4:37-40.)报道使用NaOH或Na₂CO₃分离提取TiO₂。但是碱法处理工艺复杂，钠盐的回收成本高，高温下钠盐的挥发严重腐蚀实验设备。(4)高温碳化低温氯化法。文献4(黄守华,潘竟业.钢铁钒钛,1994,2:17-21.)报道通过碳化反应使高炉渣中的TiO₂转化为TiC，然后通过氯化反应使之氯化成TiCl₄，作为制备海绵钛或钛白的原料。但是过程中大量生成的CaCl₂和MgCl₂具有沸点高、粘性强、以液相存在的特点，使得氯化设备难以长期正常运转。(5)高温选择性结晶法。将含钛高炉渣中分散的钛富集于某一种含钛物相中(钙钛矿或黑钛石)，然后通过选矿方法实现含钛相与杂质相的分离，但是目前仍无法成功做到这一点。(6)制备铁合金。文献5(侯世喜,柯昌明.铁合金,2007,5:20-23.)报道采用硅铁、文献6(李祖树,徐楚韶.重庆大学学报,1996,4:82-86.)报道采用硅铝铁作为还原剂在熔融状态下还原含钛高炉渣，制备硅钛、硅铝钛铁合金。但是同时需要钛、硅和铝作为合金化剂的钢种很少，限制了该法的大规模使用。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种含钛高炉渣提钛工艺。所要解决的技术问题是，传统酸法处理中由于钙钛矿及其他矿物的存在，酸浸很难彻底，无法得到纯净的钛的矿物。本发明先采用过量碳粉对含钛高炉渣进行碳化，使钛转化为TiC，再通过酸浸和碱煅烧处理，得到TiC以及实现渣中其他元素的有效分离提取。

本发明的技术方案为：一种含钛高炉渣提钛工艺，该工艺步骤包括：

(1)预处理：将含钛高炉渣主要成分为TiO₂、SiO₂、CaO、Al₂O₃、MgO，进行破碎并磨至180目±10目，备用；

(2)配料：以含钛高炉渣为原料，将渣、碳粉按照一定的质量比配料；

(3)碳热还原：在氩气保护气氛下，将管式电炉炉温升至给定温度，将混好的配料放入氧化铝坩埚，高温下放进管式电炉，保温一定时间；

(4)水冷：保温结束，在高温下取出，直接放入水中冷却，再放入干燥箱干燥。

(5)酸浸：利用HCl酸浸碳化后的渣，CaO，MgO和Al₂O₃进入滤液，通过过滤分离滤渣和滤液。

(6)碱煅烧：经过酸浸处理后，TiC和SiO₂成为滤渣中的主要成分。利用NaOH(或Na₂CO₃)对滤渣进行碱煅烧处理，使滤渣中的含Si组分生成Na₂SiO₃，通过水洗过滤实现Na₂SiO₃与TiC的分离。得到TiC滤渣，通过对滤渣做干燥处理，最终得到较纯净的TiC。

所述步骤(2)中的配料质量比比例为渣：C＝100：6.53～13.06。

所述步骤(3)中的碳化温度为1400℃～1750℃，操作压力为常压，保温时间为1～10h。

所述步骤(5)中的HCl浓度为36％±1％，HCl与渣的液固比为5～10：1。