一種用含鈦高爐渣生產人造金紅石的方法技術

本發明專利技術提供了一種以含鈦高爐渣為原料，生產人造金紅石的方法，該方法反應時間短、鈦回收率高、生產成本低、處理量大、環境友好，產品附加值高。該方法包括以下步驟：配料：將熔融或冷凝含鈦高爐渣、含鈦物料、硅石礦、添加劑加入熔煉爐；熔煉：利用熔煉爐進行熔煉，使其保持熔融狀態；氧化：向熔煉爐內熔渣噴吹氧化性氣體，或將熔渣倒入保溫渣罐或保溫地坑，向保溫渣罐或保溫地坑中熔渣噴吹氧化性氣體，使渣中含鈦物相轉化為金紅石相中；冷卻：將氧化后熔渣在保溫渣罐或保溫地坑中保溫，控制降溫速率使熔渣冷卻至室溫，使金紅石相長大；分離：最后將氧化改性凝渣經破碎、磨細，將金紅石相分離出來，得到TiO2品位高的人造金紅石。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及冶金資源利用
，具體涉及。
技術介紹
我國蘊藏著豐富的釩鈦磁鐵礦，多金屬共生礦之一，其中含鐵12_45wt%，TiO2 3-15wt%。釩鈦磁鐵礦在高溫冶煉過程中，實現渣-鐵分離，但大部分含鈦的氧化物以十分細小和分散狀態賦存到渣相，成為含鈦的高爐渣。我國每年有300萬噸以上的含鈦高爐渣產出，其中含Ti0260余萬噸。但長期以來該渣并未得到有效利用，目前，已累積堆放5000多萬噸。既造成資源浪費，又污染環境。多年來，國家對含鈦高爐渣這一獨特資源的利用十分重視，已開展了大量研究，曾經有采用火法冶金、水法冶金或選礦分離等工藝方法從含鈦高爐渣中分離鈦的研究報告， 現簡述如下(a).濕法冶金方法中國專利申請200710034843. 3公開了一種含鈦冶金爐渣綜合利用的方法。該方法用稀硫酸作為浸出介質，常壓浸出后固液分離，含鈦溶液生產鈦白；中國專利申請200510021747. 6公開了一種含鈦冶金爐渣綜合利用的方法。該方法水淬高爐渣研磨后常壓硫酸酸解，水解，煅燒獲粗鈦白；粗鈦白再邊研磨邊酸解，浸出液水解、煅燒和表面處理獲顏料級鈦白粉；中國專利申請89105865. 6公開了用鹽酸分解含鈦高爐渣制取化工產品的方法。該方法將含鈦高爐渣與稀鹽酸共磨，加入濃鹽酸加熱酸解，濾除二氧化硅后蒸餾掉鹽酸，在草酸液中水解，得偏鈦酸，煅燒得氧化鈦；中國專利申請201010176450. 8公開了一種用含鈦高爐渣制備高效吸附劑方法。該方法通過將含鈦高爐渣酸浸處理，使含鈦高爐渣中的TiO2達到富集，同時使得處理后的渣具有更好的吸附特性，借助于TiO2的光催化特性，制備出吸附性能良好的高效吸附劑，用作居家、工作、公共休閑等封閉場所的空氣凈化材料；上述方法技術上可行，但從經濟和環境來看，都有一個成本較高、處理后產生二次污染較嚴重的問題。硫酸法產生大量廢酸至今仍是難題，廢酸與廢水的排放量大，污染環境嚴重，難予經濟治理，這是用濕法冶金方法處理含鈦高爐渣至今尚無一例工業化的主要原因。(b).火法冶金方法_中間合金技術中國專利申請200510019664. 3公開了一種利用含鈦爐渣(包括含鈦高爐渣等)制備鈦金屬的方法。其技術方案將TiO2含量為10 90wt%的含鈦爐渣，外加0 50襯％的碳、0 40wt%金屬鋁、0 40wt%的鐵、0 20wt%的鎂，混合均勻后進行熔融熱還原。所述的熔融熱還原是在等離子爐、直流電弧爐、交流電弧爐等設備中進行。通過熔融還原法將爐渣中含鈦化合物還原為金屬鈦或鈦合金，本專利技術能提高含鈦高爐渣中鈦的收得率，其收得率可達85 90%，殘渣中的殘鈦含量可低于4% ；上述方法技術上可行，但存在產品市場容量小，處理成本高，處理量小等缺點，限制了該技術的推廣。(c).火法冶金方法-碳化、氯化、氧化技術中國專利申請2008101805M. 9公開了一種含鈦爐渣制備TiCl4的方法。本方法特點在于將含鈦爐渣(TW2含量為30 45wt%)與還原劑和粘結劑混與制球，在高溫下直接還原后經低溫沸騰氯化制備TiCl4 ；中國專利申請87107488. 5公開了一種含鈦高爐渣制取四氯化鈦的方法。該方法是一種處理高爐冶煉鈦磁鐵精礦(或釩鈦磁鐵精礦)的副產品即含鈦高爐渣制取四氯化鈦的方法。高爐渣的二氧化鈦含量為15 35%。液態高爐渣流入密閉式電爐進行碳化，碳化率可達90%以上。碳化高爐渣在流化床中低溫氯化，氯化率大于85% ；從技術、經濟和環境來看，碳化或氯化的技術思想可行，但對經濟成本與環境影響考慮的不夠，如碳化過程電耗過高，大量氯化廢渣利用及處理量小等問題，均有待解決。(d).冶金改性-選礦方法中國專利申請200410087636公開了一種還原氮化結合礦化劑處理含鈦高爐渣使TiN 富集長大的方法，本專利技術可使TiN和TiC晶粒明顯長大，粒度可達10 30 μ m，而后通過磁選將其分離；中國專利CN200610134260. 3公開了 “從含鈦高爐渣中分離生產富鈦料的方法”。該方法通過冶金改性使鈣鈦礦長大，而后用選礦分離的方法，獲得鈣鈦礦精礦。該方法存在如下缺點鈣鈦礦精礦品位低，TiO2含量僅為35 40wt%Ti& ；產品附加值低，鈣鈦礦精礦僅適合作為硫酸法鈦白的原料，硫酸法鈦白生產過程中，環境污染嚴重；T^2回收率低，整個過程TiO2的回收率僅為40 50%，造成鈦資源的浪費；生產過程中的溫度難以控制，影響鈣鈦礦的粗化長大，進一步影響鈣鈦礦的選礦指標；市場容量小，由于鈣鈦礦精礦品位低，不適合作為氯化法鈦白的原料，因此，市場容量小；含鈦高爐渣使用范圍小，鈦的氧化物含量范圍為15 25% ；還原氮化或選擇性析出從技術是可行的，但存在處理成本高，產品附加值低，鈦回收率低，工藝流程復雜，產品市場容量小等缺點；總體而言，現有處理方法還限于實驗室研發階段，處理方法具有以下缺點在高溫下酸解浸出，勞動強度大，污染環境；設備投資大，操作復雜，產品附加值低；工藝流程長， 效果不理想；鈦回收率低，處理量較小，不足以處理每年一千多萬噸含鈦高爐渣。
技術實現思路
本專利技術的目的是針對現有技術存在的不足，提供，本專利技術方法反應時間短、鈦回收率高、生產成本低、環境友好，產品附加值高，處理量大、易工業化，可實現資源清潔、高效利用。本專利技術按如下步驟進行(1)配料將熔融或冷凝含鈦高爐渣、含鈦物料、硅氧化物含量>90wt%的硅石礦物和添加劑加入熔煉爐中，組成混合渣，其中硅氧化物<45wt9i)，鈦氧化物>25wt9i)，硅氧化物 鈦氧化物(1. 8，CaO =SiO2 ( 1. 1，添加劑加入量為1 8wt% ；(2)熔煉加熱熔煉爐到溫度>1430°C，使混合渣熔化后，保持熔融狀態10 30分鐘；(3 )氧化向熔煉爐內混合熔渣噴吹氧化性氣體，或將熔煉爐內混合熔渣倒入保溫渣罐或保溫地坑，再向保溫渣罐或保溫地坑的混合熔渣中噴吹氧化性氣體，使渣中含鈦物相轉化到金紅石相中，噴吹氧化性氣體的時間與流量依渣量而定，為2 100 L/(min · kg)，在氧化過程中保證熔煉爐或保溫渣罐或保溫地坑的溫度> 1430°C，在氧化過程中或氧化結束后，向混合熔渣中加入晶種，加入量為0. 2 8wt%，促進金紅石相長大；(4)冷卻將氧化后的混合熔渣在保溫渣罐或保溫地坑中保溫，控制降溫速率在 0. 1 10°C /min，使混合熔渣冷卻至室溫，形成混合凝渣，其中的金紅石相進一步長大； (5)分離最后將混合凝渣破碎、磨細到粒度為38 550μ m，采用選礦分離或選礦分離-濕法冶金聯合法或濕法冶金的方法，將金紅石相分離出來，得到75 98wt%Ti02的人造金紅石；人造金紅石選礦中礦返回步驟(1)中的配料，繼續熔煉；余下的貧鈦尾渣可做水泥摻和料；所述的步驟(1)的含鈦高爐渣中的鈦氧化物含量為8 30 wt%,配料后，混合渣中鈦氧化物含量> 25wt% ；所述的步驟(1)中含鈦物料是鈦精礦、打02>30襯％的高鈦渣、白鈦石、金紅石礦、 Ti02>32wt%的鈣鈦礦精礦中的一種或多種；所述的步驟(1)的硅石礦中的硅氧化物> 90wt% ；所述的步驟(1)中的的添加劑是鈦精礦、CaO, FeO, Fe2O3、MgO, BaO, 本文檔來自技高網...

【技術保護點】
１．一種用含鈦高爐渣生產人造金紅石的方法，其特征在于按如下步驟進行：（１）配料：將熔融或冷凝含鈦高爐渣、含鈦物料、硅氧化物含量≥９０ｗｔ％的硅石礦物和添加劑加入熔煉爐中，組成混合渣，　其中硅氧化物≤４５ｗｔ％，鈦氧化物≥２５ｗｔ％，硅氧化物：鈦氧化物　≤　１．８，ＣａＯ：ＳｉＯ２≤１．１，添加劑加入量為１～８ｗｔ％；（２）熔煉：加熱熔煉爐到溫度≥１４３０℃，使混合渣熔化后，保持熔融狀態１０～３０分鐘；（３）氧化：向熔煉爐內混合熔渣噴吹氧化性氣體，或將熔煉爐內混合熔渣倒入保溫渣罐或保溫地坑，再向保溫渣罐或保溫地坑的混合熔渣中噴吹氧化性氣體，使混合熔渣中含鈦物相轉化到金紅石相中，噴吹氧化性氣體的時間與流量依渣量而定，為２～１００　Ｌ／（ｍｉｎ·ｋｇ），在氧化過程中保證熔煉爐或保溫渣罐或保溫地坑的溫度≥１４３０℃，在氧化過程中或氧化結束后，向混合熔渣中加入晶種，加入量為０．２～８ｗｔ％，促進金紅石相長大；（４）冷卻：將氧化后的混合熔渣在保溫渣罐或保溫地坑中保溫，控制降溫速率在０．１～１０℃／ｍｉｎ，使混合熔渣冷卻至室溫，形成混合凝渣，其中的金紅石相進一步長大；（５）分離：最后將混合凝渣破碎、磨細到粒度為３８～５５０μｍ，采用選礦分離或選礦分離－濕法冶金聯合法或濕法冶金的方法，將金紅石相分離出來，得到７５～９８ｗｔ％ＴｉＯ２的人造金紅石；人造金紅石選礦中礦返回步驟（１）中的配料，繼續熔煉；余下的貧鈦尾渣作為水泥摻和料。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：張力，
申請(專利權)人：喀左縣釩鈦資源綜合開發利用工程技術研究中心，東北大學，
類型：發明
國別省市：21