[发明专利]一种利用改性添加剂去除钛渣中钙镁杂质的方法

说明书

技术领域

本发明属于钛渣除杂技术领域，具体涉及一种利用改性添加剂去除钛渣中钙镁杂质的方法。

背景技术

钛是理想的结构材料和优良的耐蚀材料，被广泛应用于航空、航天、舰船、兵器、化工、冶金、电力、海洋工程、医药、汽车体育用品等行业。钛白粉具有优异的颜料性能，可以说是一种最好的白色颜料。钛白颜料主要用于涂料、油墨、塑料、造纸、化纤和橡胶等领域。钛及钛白粉由TiCl₄生产而来，因此TiCl₄是钛工业生产的重要原料。

攀枝花西昌地区蕴藏着丰富的钒钛磁铁矿资源，其中钛资源储量（以TiO₂计）6.01亿吨，占世界储量的35.17%，中国储量的90.54%。目前，攀西地区的钛铁矿中，只有粒状钛铁矿可单独回收。粒状钛铁矿（矿结构致密，MgO和CaO含量较高）经电炉还原冶炼得到的钛渣，MgO和CaO含量较高。

现行钛工业生产主要包括海绵钛的制取和钛白生产，而海绵钛的制取和氯化钛白的生产都以TiCl₄为原料。生产TiCl₄有熔盐氯化和流态化氯化两种方法，流态化氯化是生产TiCl₄的主流工艺。热力学软件FactSage计算表明，在氯化条件下钛渣中的MgO和CaO优先于TiO₂氯化。在氯化条件下，MgCl₂和CaCl₂呈熔融状态，严重影响流态化氯化炉的顺行。因此，流态化氯化法制备TiCl₄对钛原料中的钙镁杂质要求较高（ω(CaO+MgO)＜1.5%/2.5%）。由此可见，使用攀西地区钛铁矿生产的钛渣只有去除钙镁杂质，才能应用流态化氯化工艺。

目前，去除钛渣中钙镁杂质主要通过添加剂改性来实现。董海刚等和刘水石等分别采用ω(CaO+MgO)为9.57%的钛渣，分别添加42.9%的Na₂CO₃和7.5%的H₃PO₄进行焙烧改性，并分别经过3.5h的酸浸出，分别得到ω(CaO+MgO)为0.78%和0.42%的钛渣。李永刚等采用ω(CaO+MgO)为10.1%的钛渣，加入50%的添加剂[其中40%为C（添加剂代号），10%为Na₂CO₃]进行焙烧改性，得到了很好的改性效果。蒋祉刚等采用酸溶性钛渣，添加30%的Na₅P₃O₁₀进行焙烧改性，并经过1.5h的酸浸出，得到ω(CaO+MgO)＜1.5%的钛渣。Basil Jarish等和Gerald.W.Elger等分别采用ω(CaO+MgO)为6.10%和9.70%的钛渣，分别添加42.9%的Na2CO₃和20.0%的Na₂SO₄进行焙烧改性，并分别经过3.5h和4h的酸浸出，分别得到ω(CaO+MgO)为0.57%和0.42%的钛渣。

去除钛渣中钙镁杂质还可以通过气体氧化还原或选择性氯化来实现。Krzysztof. Borowiec等采用ω(CaO+MgO)为6.03%的钛渣，通入O₂氧化后通入85%CO+15%H₂进行还原，并经过6h的酸浸出得到ω(CaO+MgO)为0.77%的钛渣。J.P.Van Dyk等和孙朝晖等分别向ω(CaO+MgO)为1.79%和5.21%的钛渣中通入空气氧化后通入CO还原，并分别经过12h和9h的酸浸出，分别得到ω(CaO+MgO)为0.77%和1.35%的钛渣。Michel.Gueguin等采用ω(CaO+MgO)为5.0%的钛渣，通入Cl₂进行选择性氯化，并经过4h的酸浸出，得到ω(CaO+MgO)为0.86%的钛渣。

可见现有技术中，通过添加剂改性去除钙镁杂质的方法，添加剂的加入量相对较大，最低的添加剂量也达到了7.5%；而通过气体氧化还原去除钛渣中钙镁杂质的方法，浸出过程的时间相对较长，最短的浸出时间也达到4h；而选择性氯化去除钛渣中钙镁杂质的方法对反应器材质和条件控制要求严格。这些因素制约了钛提纯工业的原料使用范围，也增加了运营成本。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种改性剂使用量少、除杂效果好且能缩短浸出时间的利用改性添加剂去除钛渣中钙镁杂质的方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：