[发明专利]一种含钛高炉渣中有价组分钛高效提取的方法

说明书

本发明提出一种含钛高炉渣中钛的提取方法，具体工艺步骤为：含钛高炉渣破碎至小于106微米以后，将渣、还原剂金属粉、辅助物质盐按照一定的质量比配料；物料混合均匀并在特定气氛中反应后，水洗除盐、弱酸溶解钛，得到含低价钛的酸性溶液；含钛的酸性溶液经氧化/水解/洗涤/煅烧而获得二氧化钛，水解后液则经喷雾热水解获得氧化物残渣及盐酸溶液，再生的盐酸溶液返回至溶解钛的过程。本发明的重要关键点之一是金属热还原过程实现对含钛高炉渣的改性，极大提高其在弱酸介质中的酸溶性能，然后经水解工艺实现从酸性溶液中选择性提钛。

技术领域

本发明属于化工冶金领域，涉及一种含钛高炉渣中有价组分钛高效提取的方法。

背景技术

我国蕴藏丰富的钛资源，以TiO₂计达9.65亿吨，占世界总储量的38.85％，居世界首位，其中90.5％分布在攀枝花-西昌地区，是国家重大特色金属资源。钛主要以钛铁矿的形式存在，经选矿后约有54％钛进入钛精矿，成为高炉炼铁的原料；经高炉冶炼回收Fe和V资源之后，绝大部分的钛以TiO₂的形式进入高炉渣中，TiO₂含量在25％左右，并与氧化硅、氧化镁、氧化铝等共存。由于高炉渣中TiO₂含量低，矿相结构复杂，难以作为提钛的原料。目前，仅攀钢一家，每年含钛高炉渣的排放量达3000Kt，大部分以废弃堆存处理，不仅造成环境污染，而且造成资源浪费。

针对含钛高炉渣中钛资源的回收，研究者开展了大量的工作，主要形成了如下的处理方法：(1)酸法提取TiO₂，包括硫酸法和盐酸法，由于含钛高炉渣矿相结构稳定，需采用高酸分解，且反应不彻底，TiO₂提取代价高；(2)碱法提取TiO₂，即用NaOH或Na₂CO₃等碱焙烧处理含钛高炉渣，促进钛的结构转型、强化酸分解性能，但该法碱介质循环代价高，且设备腐蚀严重；(3)用于制备建筑材料，但因含钛高炉渣的强结晶性能，使得水泥活性较差；(4)制备钛铁、硅钛合金，但这些合金的需求量较低，与高炉渣的产生量严重不匹配，该法应用受限。可见，采用已有技术来处理含钛高炉渣，会显得不偿失。

因此，寻求一种环保经济的方法来处理含钛高炉渣是面向企业急切需求的方向。本发明提出了一种新的含钛高炉渣中有价组分钛高效提取的方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种技术可行的含钛高炉渣中有价组分钛高效提取的方法，通过对含钛高炉渣进行改性处理，实现钛的高效提取回收。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的，通过金属热还原完成对高炉渣的改性处理，提高其酸解性能，然后经稀酸溶解得到含钛酸浸液，再经水解、煅烧得到二氧化钛。其特征在于该方法的操作过程包括：

(a)将含钛高炉渣进行破碎、球磨，使80％以上的颗粒小于106μm；

(b)步骤(a)结束后，将含钛高炉渣、还原剂金属粉和辅助物质盐按照一定的质量比进行混合；

(c)步骤(b)结束后，将混合物料转移至坩埚中，然后将坩埚置于气氛炉的高温区中；

(d)步骤(c)结束后，用惰性气体对炉体进行气体交换，保证炉体升温前空气已被惰性气体置换干净，而后切换气流至特定的反应气体，启动升温程序，使反应物料在一定温度和特定气氛中保温反应一定时间，程序结束后炉体在反应气氛或惰性气氛保护下自然降温；

(e)步骤(d)结束后，待炉体降温至80℃以下时，若反应气体为惰性气体，则直接关闭反应气流，将物料取出；若反应气体为易燃易爆气体，则先将气流切换至惰性气体，待炉体内反应气体被惰性气体置换干净后，关闭气流，取出物料；

(f)步骤(e)结束后，将反应后物料进行水洗，并进行液固分离，获得水洗物料；