[发明专利]含钛材料细粒的团聚

说明书

一种主要为二氧化钛材料的细粒的微团聚体，其中细粒通过多糖胶或纤维素衍生物结合在微团聚体中，并且其中微团聚体已在250‑600℃的温度范围内加热，使得当微团聚体经受与氯化方法中相当的高温气流条件时，多糖胶或纤维素衍生物是细粒的有效主要粘合剂。还公开了一种团聚主要是二氧化钛的材料的细粒的方法。

发明领域

本发明一般涉及含钛材料细粒的团聚，并且特别涉及主要是二氧化钛的材料的团聚，例如金红石和合成金红石。

感兴趣的一种应用是金红石或合成金红石的细粒组分与氯化方法(通常也称为氯化颜料方法)的团聚，用于氯化加工钛矿石，在本文中也称为颜料氯化方法；本文详细讨论的主题正是基于这个背景。

本文的合成金红石(SR)是指主要是二氧化钛且是通过加工含钛矿石而得到的材料，例如提高钛含量的钛铁矿。

在本说明书的上下文中，“通过加工得到”包括通过物理过程，湿法冶金过程或火法冶金过程或其组合得到的材料。

背景技术

氯化过程需要用碳和氯气对钛矿石原料(例如金红石，合成金红石，钛铁矿或钛渣)进行氯化，得到四氯化钛TiCl4。在后处理中，通过蒸馏纯化TiCl4，然后可以在氧气火焰或等离子体中氧化TiCl4，得到纯的TiO₂，或者例如用Mg还原得到钛金属。在钛颜料氯化器的进料中存在细粒材料(＜100μm)是氯化处理的生产率的已知问题。例如，典型的合成金红石含有从钛颜料氯化器中吹扫(通常被称为淘洗)来的几乎没有转化为四氯化钛的5-10％的细粒物质：这可能导致氯化器中显著的钛损失并伴随相关的高残留处理成本。因此，基于SR细粒含量的惩罚条款和/或隐藏定价结构和氯化器钛回收率通常包含在氯化器操作员准备为他们的合成金红石进料支付的最大价格中。因此，SR罚款通常代表SR生产商的收入损失。

一些矿砂沉积物含有大量的细粒钛铁矿，如果加工成合成金红石，不适合作为颜料氯化器的原料。

先前提出的钛矿物团聚技术包括通过焦化将细粒的含TiO₂的材料、沥青焦化煤和水溶性粘合剂的混合物制备成复合团聚颗粒的过程。发现该过程是不可接受的，因为颜料氯化方法本身是还原氯化，因此进料材料中的碳必须以与含TiO₂材料特定的比例存在，这可能不适合复合材料强度的发展。此外，碳在氯化过程中受到侵蚀，并且团聚体因此在完全氯化发生之前分解，因此细小粒度的材料仍然通过夹带在气流中而损失。

在另一种先前提出的过程中，沥青的水乳液用作含细粒的钛材料的球团挤出成形中的粘合剂。然而，该过程需要在1000℃下缓慢固化以从球团中除去水并将有机材料转化为碳。固化导致粘合剂在颗粒周围和孔隙中结块，形成良好的粘合；粘合剂和含钛材料之间没有化学键。除了在1000℃下固化之外，该过程还包括将挤出材料破碎成接近所需进料尺寸的尺寸范围的步骤。

国际专利公开文本WO 90/010073公开了一种团聚细粒钛合金材料的过程，其中将细粒矿物与粘合剂和水混合以产生团聚体，然后将其干燥和烧结。多种粘合剂建议使用，但仅特别举例膨润土和木质素磺酸盐。据说烧结步骤将含钛颗粒直接键合在一起并除去粘合剂。

美国专利7,931,886公开了使用各种粘合剂(包括有机粘合剂)的用于氯化过程的二氧化钛矿渣进料的团聚颗粒或球团。优选的粘合剂是胶凝的玉米淀粉，但也例举了包装成商业产品佩利多(Peridur)的羧基甲基纤维素。空气干燥球团，例如，在80℃下，没有后续的煅烧或其他高温处理是有利的，或者，球团可以在更高的温度下处理，通常在约160℃至200℃甚至250℃，以获得球团的干燥和硬化。