專利名稱：一種從含鈦爐渣中制取富鈦料的方法
技術領域：
本發明公開了一種從含鈦爐渣中制取富鈦料的方法，特別是一種以直接煉鐵法產 出的含鈦熔分渣為原料生產富鈦料的工藝方法；屬于鈦資源回收利用技術領域。
背景技術：
鈦是重要的戰略資源，廣泛用于航空、航天、電子、電力、化工、環保和日常生活等 領域。鈦的資源十分豐富且分布很廣，現已發現1102含量大于1%的鈦礦物就有140多種， 但具有利用價值的只有少數幾種礦物，主要是金紅石和鈦鐵礦，其次是白鈦石、銳鈦礦和紅 鈦鐵礦，其它含鈦礦物則需先制備成富鈦料再冶煉成鈦金屬。 中國的鈦資源儲量十分豐富，但主要是鈦鐵礦資源，金紅石礦甚少。中國的鈦礦 主要有三種類型，即釩鈦磁鐵礦、鐵鈦砂礦和金紅石礦，而儲量最多的是釩鈦磁鐵礦，由于 釩鈦磁鐵礦中的鈦很難提取，目前主要用作冶煉生產鋼鐵的鐵礦石。攀枝花一西昌(攀西) 地區蘊藏著極其豐富的釩鈦磁鐵礦，已探明的二氧化鈦的儲量達3. 8億噸，占全國鈦資源 的90%以上，經選礦后約一半的鈦進入磁選鐵精礦中。以前磁選鐵精礦經高爐熔煉后，鐵 精礦中的鈦幾乎全部進入高爐渣，形成富含Ti02的富鈦高爐渣，其Ti02的含量約為21 % — 25%，目前該地區已累計產出高鈦型高爐渣6000萬噸，并且還以每年約300萬噸的速度遞 增，主要采取渣場堆放的方式處理，部分高爐渣作為鋪路用碎石及混凝土骨料。但是這些處 理方式使得其中的鈦無法回收利用，造成了鈦資源的極大浪費。因此，無論從戰略資源、環 保要求還是經濟效益考慮，開展高爐渣提取鈦及相關的工藝技術研究都具有重要意義。此 前對釩鈦磁鐵礦中鈦的綜合回收研究主要集中在高爐煉鐵所產生的含鈦高爐渣，由于含鈦 高爐渣中還含有硅、鈣、釩、鋁、硫等多種元素，使得鈦的提取困難。近年來攀枝花地區開發 出一種直接煉鐵新工藝，采用該工藝冶煉攀枝花釩鈦磁鐵礦時產出的冶煉渣——含鈦熔分 渣具有Ti02含量高和CaO含量低的特點，熔分渣中Ti02含量高達30 % — 60 % ， CaO含量僅 1%，這種含鈦熔分渣可大大降低鈦的回收難度。由于直接煉鐵法系新開發的煉鐵技術，在 本發明的發明人完成本發明之前，從公開的文獻中未檢索到從釩鈦磁鐵礦直接煉鐵法產出 的含鈦熔分渣生產富鈦料的報道。

發明內容
本發明的目的是提供一種工藝方法簡單、操作方便、環境友好、經濟效益顯著、資 源利用率高的從含鈦爐渣中制取富鈦料的方法。
本發明一種從含鈦爐渣中制取富鈦料的方法，包括下述工藝步驟
第一步將1102含量為30% 60%的含鈦熔分渣球磨至50 300目，加入渣量10%
50 %的Na2C03、 NaHC03或NaOH中的一種，混合均勻；
第二步將第一步所得混合物于900°C 125(TC焙燒2 10小時，隨爐冷卻； 第三步將第二步所得產物按固液體積比1 :(5 IO)加入濃度為1% 10X的HC1溶
液，于50°C IO(TC浸出2 10小時；
第四步將第三步所得混合物過濾，得濾液和濾渣；濾液經濃縮后返回循環使用；濾渣
經30(TC— 45(TC煅燒3 — 6小時后即得Ti02品位大于90%的富鈦料。 本發明中，所述熔分渣為直接煉鐵法產出的爐渣，其中Ti02含量高達30 %
60%。 本發明第一步中，將含鈦熔分渣球磨至50 300目后，粒徑小于120目的不少于
80% ;加入渣量10% 50%的Na2C03、NaHC03或NaOH中的一種，均勻混合0. 5 3小時。 本發明第二步中，焙燒前對物料進行干燥以除去游離水。 本發明第二步中，所述焙燒過程中需對煙氣進行收塵后排放。 本發明第三步中，所述第二步所得產物需球磨至50 300目。 本發明第四步中，所述濾渣需加水洗滌后干燥。 本發明第四步中，所述濾液經濃縮后，返回第三步循環使用。 發明的優點和積極效果
本發明利用直接煉鐵法產生的含鈦熔分渣為原料生產富鈦料，原料中Ti02品位較高， 可用以直接生產富鈦料，通過加入Na2C03、NaHC03或NaOH中的一種，在高溫下與熔分渣中含 量高的Si02、 A1203等雜質反應生成易溶的NaSi03和NaAl(^，焙燒產物經1% 10%的HC1 溶液于50°C IO(TC浸出2 10小時后，其中的S叫、AlA及Mg0等主要雜質均浸出到溶 液中，最終使浸出渣中的Ti02品位得到大幅提高。該工藝產生的廢氣量少、稍作處理即可 達標排放，使用的鹽酸廢液可循環利用，不會產生二次污染，可達到環保經濟地回收含鈦熔 分渣中鈦資源的目的。 綜上所述，本發明工藝方法簡單、操作方便、環境友好、經濟效益顯著、資源利用率 高，適于工業化生產，特別適用于直接煉鐵法所產生的含鈦熔分渣中鈦資源的回收。
實施例
在以下實施例中，所述份數為重量份數，濃度為重量濃度，百分比為重量百分比，最終 產物中Ti02采用硫酸高鐵銨滴定法，Si(^采用比色法，八1203采用醋酸鋅滴定法，Mg0采用 EDTA滴定法檢測。
實施例1
以重量份數為100份的Ti02含量為30%的含鈦熔分渣為原料生產富鈦料，熔分渣的粒 度為50 300目，其中粒徑小于120目的不少于80%。制備工藝方法如下
(1) 在含鈦熔分渣中加入渣量30%的Na2C03后混合0. 5小時后； 將混合物放入焙燒爐中90(TC焙燒2小時，焙燒物球磨至50目；
(2) 將球磨后的焙燒料按固液體積比為1 :5加入濃度為1%的HC1溶液浸出2小時，浸 出溫度為50°C ;
(3) 將(2)所得固液混合物過濾，濾液經濃縮后返回循環使用；濾渣經洗滌干燥后送入煅燒爐，在30(TC條件下煅燒3小時，制得Ti02品位大于90%的成品富鈦料。
實施例2
以重量份數為100份的Ti02含量為40%的含鈦熔分渣為原料生產富鈦料，熔分渣的粒 度為50 300目，其中粒徑小于120目的不少于80%。制備工藝方法如下
(1) 在含鈦熔分渣中加入渣量50%的Na2HC03后混合1小時后； 將混合物放入焙燒爐中100(TC焙燒5小時，焙燒物球磨至100目；
(2) 將球磨后的焙燒料按固液體積比1 :8加入濃度5%的HC1溶液浸出5小時，浸出溫 度為70°C ;
(3) 將(2)所得固液混合物過濾，濾液經濃縮后返回循環使用；濾渣經洗滌干燥后送入 煅燒爐，在38(TC條件下煅燒4. 5小時，制得Ti02品位大于90%的成品富鈦料。 實施例3
以重量份數為100份的Ti02含量為50%的含鈦熔分渣為原料生產富鈦料，熔分渣的粒 度為50 300目，其中粒徑小于120目的不少于80%。制備工藝方法如下
(1) 在含鈦熔分渣中加入渣量10%的NaOH后混合1小時后； 將混合物放入焙燒爐中IIO(TC焙燒10小時，焙燒物球磨至300目；
(2) 將球磨后的焙燒料按固液體積比1 :10加入濃度為10%的HC1溶液浸出10小時， 浸出溫度為IO(TC ;
(3) 將(2)所得固液混合物過濾，濾液經濃縮后返回循環使用；濾渣經洗滌干燥后送入 煅燒爐，在45(TC條件下煅燒3小時，制得Ti02品位大于90%的成品富鈦料。 實施例4
生產原料的品質與數量，制備工藝與實施例1相同。本實施例的工藝條件如下 Na2C03的加入量為渣量的50%;焙燒溫度為105(TC，焙燒時間5小時，焙燒物球磨至50
目；酸解HC1濃度為5X，固液比為1 :6，酸解溫度8(TC，酸解時間5小時；濾渣煅燒溫度為
45(TC，煅燒時間5小時，制得Ti02品位為90%的成品富鈦料。 實施例5
生產原料含鈦熔分渣中的1102含量為50%，制備工藝與實施例l相同。本實施例的工 藝條件如下
Na2C03的加入量為渣量的50% ;焙燒溫度為125(TC，焙燒時間5小時，焙燒物球磨至 100目；酸解HC1濃度為10%，固液比為1 :9，酸解溫度IO(TC，酸解時間10小時；濾渣煅燒 溫度為45(TC，煅燒時間5小時，制得Ti02品位為92%的成品富鈦料。
實施例6
生產原料含鈦熔分渣中的1102含量為40%，制備工藝與實施例l相同。本實施例的工 藝條件如下
Na2C03的加入量為渣量的30% ;焙燒溫度為1150°C ，焙燒時間4小時，焙燒物球磨至200 目；酸解HC1濃度為4% ，固液比為1 :8，酸解溫度70°C ，酸解時間4小時；濾渣煅燒溫度為 35(TC，煅燒時間3小時，制得Ti02品位為90%的成品富鈦料。
實施例7
生產原料含鈦熔分渣中的1102含量為50%，制 工藝與實施例l相同。本實施例的工 藝條件如下Na2C03的加入量為渣量的20% ;焙燒溫度為1250。C，焙燒時間4小時，焙燒物球磨至 300目；酸解HC1濃度為7%，固液比為1 :7，酸解溫度IO(TC，酸解時間6小時；濾渣煅燒溫 度為45(TC，煅燒時間4小時，制得Ti02品位為91%的成品富鈦料。
權利要求
一種從含鈦爐渣中制取富鈦料的方法，包括下述工藝步驟 第一步將TiO2含量為30％～60％的含鈦熔分渣球磨至50～300目，加入渣量10％～50％的Na2CO3、NaHCO3或NaOH中的一種，混合均勻；第二步將第一步所得混合物于900℃～1250℃焙燒2～10小時，隨爐冷卻；第三步將第二步所得產物按固液體積比1(5～10)加入濃度為1％～10％的HCl溶液，于50℃～100℃浸出2～10小時；第四步將第三步所得混合物過濾，得濾液和濾渣；濾液經濃縮后返回循環使用；濾渣經300℃－450℃煅燒3－6小時后即得TiO2品位大于90％的富鈦料。
2. 根據權利要求1所述的一種從含鈦爐渣中制取富鈦料的方法，其特征在于所述熔 分渣為直接煉鐵法產出的爐渣，其中Ti02含量高達30% 60% 。
3. 根據權利要求2所述的一種從含鈦爐渣中制取富鈦料的方法，其特征在于將含 鈦熔分渣球磨至50 300目后，粒徑小于120目的不少于80% ;加入渣量10% 50%的 Na2C03、 NaHC03或NaOH中的一種，均勻混合0. 5 3小時。
4. 根據權利要求3所述的一種從含鈦爐渣中制取富鈦料的方法，其特征在于焙燒前 對物料進行干燥以除去游離水。
5. 根據權利要求4所述的一種從含鈦爐渣中制取富鈦料的方法，其特征在于所述焙 燒過程中需對煙氣進行收塵后排放。
6. 根據權利要求5所述的一種從含鈦爐渣中制取富鈦料的方法，其特征在于所述第 二步所得產物需球磨至50 300目。
7. 根據權利要求6所述的一種從含鈦爐渣中制取富鈦料的方法，其特征在于所述濾 渣需加水洗滌后干燥。
8. 根據權利要求7所述的一種從含鈦爐渣中制取富鈦料的方法，其特征在于所述濾 液經濃縮后，返回第三步循環使用。
全文摘要
一種從含鈦爐渣中制取富鈦料的方法，包括下述步驟1將含鈦熔分渣球磨后，加入Na2CO3、NaHCO3或NaOH，混合均勻；2將1所得混合物焙燒后，加入HCl溶液，浸出；3將浸出后的混合物過濾，濾液經濃縮后返回循環使用；濾渣煅燒后即得TiO2品位大于90％的富鈦料。本發明通過對含鈦熔分渣中加入Na2CO3、NaHCO3或NaOH，使熔分渣中的SiO2、Al2O3轉換成NaSiO3和NaAlO2，然后，經HCl溶液浸出，使其中未轉換的SiO2、Al2O3及MgO浸出到溶液中，大幅提高提高了浸出渣中TiO2的品位。本發明工藝方法簡單、操作方便、環境友好、經濟效益好、資源利用率高，適于工業化生產，特別適用于直接煉鐵法產生的含鈦熔分渣中鈦資源的回收。
文檔編號C22B34/12GK101768673SQ201010119110
公開日2010年7月7日 申請日期2010年3月8日 優先權日2010年3月8日
發明者劉洪貴, 袁鐵錘 申請人:中南大學