[其他]用含钛炼铁高炉渣制取钛白粉的方法

说明书

本发明属于用湿法生产二氧化钛领域，即用硫酸分解炼铁高炉渣，从中制取钛白粉。所使用的炼铁高炉渣为一种高碱性含钛高炉渣，含TiO₂21-26%，以冶炼过程产生的钛透辉石、钙钛矿形态存在的TiO₂占TiO₂总含量的80%以上，和含CaO21-27%，SiO₂21-25%，Al₂O₃9-15%，MgO4-8%，及少量其它杂质，其化学成份和矿相组成与普通的炼铁高炉渣有本质的差别。作为水泥原料，含钛嫌高，从而导致水泥强度降低;作为提钛原料，含钛又甚低，而且渣中含钙、镁、硅、铝等杂质甚高，是一种低品位的劣质提钛原料。

日本专利昭39-19958中提出一种方法，以砂铁矿炉渣为原料制取硫酸钛溶液。这种炉渣含TiO₂23.19%，SiO₂23.89%，CaO24.22%，Al₂O₃13.04%，MgO8.26%等。他们处理砂铁矿炉渣的原则流程如附图1所示。它采用稀硫酸反复多次处理砂铁矿炉渣，搅拌过滤，使钛和硅进入溶液，然后加入浓硫酸，从溶液中沉淀出SiO₂，达到硅钛分离，得到硫酸钛溶液。此流程冗长，必须有除硅工序。

除该日本专利是以砂铁矿炉渣为原料制取硫酸钛溶液外，目前国内外一般都以钛铁矿精矿或高钛渣为原料制取硫酸钛溶液，从中制取钛白粉。

本发明的目的是提供一种从含钛炼铁高炉渣中制取钛白粉的方法。

本发明将前述高炉渣磨细到小于0.074毫米，加入浓度为10-96%的硫酸，以浓度50-85%硫酸为好，在常压下加热进行酸分解，硫酸用量一般为理论量的1.1-1.6%倍，以1.2-1.4倍为最好。酸分解过程控制的温度一般为160-280℃，以180-230℃为佳。经过1-3小时，酸分解率达到90%左右。然后在70-90℃用水及水解母液浸出钛硫酸盐，该过程控制的液固比为2.3-3.0，得到含有TiO₂50-70克/升，Al₂O₃25-30克/升，MgO10-20克/升的硫酸钛溶液，而硅等杂质留存在酸分解渣中，无需专门的除杂工序。本发明酸分解的原则流程如图2所示。此硫酸钛溶液杂质浓度高，而钛浓度远低于现工业制钛白的溶液浓度。本发明将浸出的硫酸钛溶液保持Ti（3价）2-3克/升，酸比值为4.0左右，不需要浓缩，在常压下，温度为60-90℃，加入1-2%按常规制作的晶种水解，得到偏钛酸沉淀。然后过滤，洗涤，烘干，高温焙解，得到完全符合目前中国使用标准的焊条级、搪瓷级和冶金级的钛白粉。

本发明为我国某钢铁公司数千万吨计的、堆积如山的含钛高炉渣找到了一条回收钛的可行技术途径，开辟了综合利用的广阔前景。本发明的生产流程简短，无需专门的除杂工序，一次性得到硫酸钛溶液。采用常规化工、冶金设备，即可实现工业化生产，高炉渣中的钛可回收80-90%。本发明钛白的概算成本低于用硫酸法从钛铁矿精矿中生产的上述级别的钛白粉的成本。

实例一：取小于0.074毫米的某钢铁公司高炉渣粉末500克，其中含TiO₂25.71%，Al₂O₃9.69%，CaO25.19%，SiO₂21.42%，MgO4.38%，Fe（总）3.55%，且其中以冶炼过程中产生的钛透辉石和钙钛矿形态存在的钛占总含钛的80%以上，用浓度90%的硫酸分解，其用量为理论量的1.4倍，搅拌均匀，加热到230℃，保温2小时，冷却后用液固比为2.5的水及水解母液在70℃浸出1小时，其钛分解率为90.05%。

实例二：取小于0.074毫米的某钢铁公司含钛高炉渣粉末20克，其中含TiO₂24.40%，Al₂O₃13.43%，CaO26.17%，SiO₂22.55%，MgO7.34%，Fe（总）2.00%，且其中以冶炼过程中产生的钛透辉石和钙钛矿形态存在的钛占总含钛的80%以上，用浓度10%的硫酸分解，其用量为理论量1.6倍，在200℃保温3小时，用液固比为2.5的水及水解母液在70℃的条件下搅拌浸出1小时，其钛分解率为87.5%。

实例三：取与例二相同的高炉渣粉末20克，用浓度为60%的硫酸分解，其用量为理论量的1.6倍，其余按实例二的工艺条件酸分解、浸出，其钛分解率为94.02%。

将上述方法制得的硫酸钛溶液混合，控制Ti（3价）为2-3克/升，酸比值为4.0左右，在加入晶种后，能使硫酸钛溶液水解成偏钛酸沉淀。分别量取上述硫酸钛溶液400毫升，600毫升和2000毫升，加热至50-70℃，分别加入1-2%按常规制作的晶种，煮沸2.5-3小时，过滤、洗涤、烘干、在850℃-950℃焙解2-4小时，得到完全符合目前中国使用标准的焊条级、搪瓷级和冶金级的钛白粉，其钛白收得率分别为86%，91.6%和92.1%。