[发明专利]富钛料的制备方法以及四氯化钛的制备方法

说明书

本发明涉及冶金及化工技术领域，具体而言，涉及富钛料的制备方法以及四氯化钛的制备方法。富钛料的制备方法包括：将钛精矿和还原剂混合熔炼后得到的熔融钛渣与水淬液混合，进行水淬，得到水淬渣；将水淬渣进行酸浸，然后固液分离，得到酸浸钛渣；将酸浸钛渣依次进行氧化焙烧和还原焙烧，得到焙烧料，将焙烧料进行酸浸，然后固液分离，得到富钛料。采用水淬对熔融钛渣进行破碎，极速冷却能改变钛渣的物相结构，将钛渣中的黑钛石转变为金红石相，恶化钛的酸溶性，使杂质钙、铝等转化为酸溶性好的Ca₃Al₂O₆，再经过酸浸、氧化及还原焙烧‑酸浸进行除杂，能够获得CaO≤0.15wt.％且CaO+MgO≤1.5wt.％的优质富钛料。

技术领域

本发明涉及冶金及化工技术领域，具体而言，涉及富钛料的制备方法以及四氯化钛的制备方法。

背景技术

钛白粉被认为是目前性能最好的白色颜料之一，被广泛应用于涂料、塑料、造纸、印刷油墨、化纤、橡胶、化妆品等工业。钛白粉的工业生产方法包括硫酸法和氯化法，硫酸法生产流程长、产品质量较差且容易造成污染；而氯化钛白环境友好性强。但氯化钛白对原料要求十分苛刻，追求高的TiO₂含量，因为杂质CaO和MgO在氯化过程中会生成低熔点高沸点的氯化物，从而恶化沸腾氯化炉床层的流动性。

目前，大型沸腾氯化用富钛料的工业化生产方法有三种：电炉法、酸浸法和还原锈蚀法，上述三种方法对原料要求较高，基本上为低杂质含量的优质砂矿资源。但是，我国富含钛铁矿岩矿资源，优质钛铁矿砂矿资源相对较少。因此，提升低品质钛资源利用价值，将其加工成优质氯化钛白或海绵钛原料具有重要意义。

对此，专利CN109338124A公开了一种利用高硅钙镁钛精矿制备氯化富钛料的方法，通过对入炉钛精矿采用浮选脱硅除杂，获得SiO₂1.5％的低硅钛精矿入炉熔炼得到酸渣。但是，其为了从高硅钙镁钛精矿中分选出较纯的低硅钛精矿会导致如下问题：精矿(低硅钛精)产率低，但SiO₂品位能满足硫酸法钛白粉使用的钛精矿尾矿，或者，精矿产率高，但由于钛精矿尾矿中含SiO₂品位过高，而不能满足用于生产硫酸法钛白粉。因此，该专利由于将低硅钛精矿中SiO₂含量确定为1.5％而限制了其经济性和实用性。

专利CN111534706A公开了一种攀西钛精矿制备富钛料的方法，包括钛精矿选矿、熔炼、筛分、焙烧、碱浸、酸浸、煅烧等步骤，得到的产品中的CaO和SiO₂含量更低。

但是，上述两个专利均涉及钛精矿再次浮选除杂，这会加剧钛精矿的粉化，从而给后续精矿入炉熔炼造成较大的困难，粉料入炉既造成了钛收率降低，同时会影响电炉的稳定运行。

专利CN106191428A公开了攀枝花钛精矿制备低钙镁钛渣的方法，是将攀枝花钛精矿通过球磨、氧化、酸浸后可选择性地去除大部分钙镁杂质，再经还原获得反应活性高的金属球团，从而获得TiO₂含量85％以上且较低钙镁含量的富钛料。然而，该专利通过球磨及氧化改性促进钛精矿中杂质的浸出，实现工业化的难度很大。

以上方法均涉及电炉熔炼，存在一定的地域限制，由于大型电炉熔炼技术的相对保密性及电炉相对高的投资成本，研究钛精矿直接升级人造金红石也很必要。

专利CN111676379A公开了一种攀西钛精矿制备氯化富钛料的方法，是向攀西钛精矿或由攀西钛精矿熔炼得到的钛渣中添加一定量的碱金属盐进行氧化焙烧，随后对焙烧后物料进行选择性氯化，然后筛分、水洗、过滤、干燥、煅烧。但是，该方法存在如下不足：引入碱金属会破坏钛精矿或钛渣的相结构，生成钛酸盐，提升钛的反应活性；且选择氯化过程中会造成较多的钛生成品质很差的四氯化钛，提纯难度大，整体钛收率较低。