尾矿脱水干排

钛渣制备二氧化钛和富钛材料

2024-06-13111

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钛是地球上第九大丰富的化学元素,在制造油漆、塑料、颜料、纸张、化妆品、飞机和宇宙飞船中起着至关重要的作用。电炉冶炼是钛铁矿的主要生产方式,钛铁矿电炉冶炼产生的钛渣含TiO 2 60~80%,是钛工业中重要的钛资源,其加工利用面临着矿物结构复杂、要求高、环境污染严重、添加剂和能耗大等诸多挑战。

钛渣一般含有氧化的钛、铁、铝、镁等、金红石、辉石、金属铁等物相,钛渣中的杂质不易通过浸出去除。

钛渣如何加工利用?

1.制备二氧化钛

钛渣制备二氧化钛的方法很多,主要有硫酸浸出法、盐酸浸出法、氟化物浸出法、氨分解法等。

方法

原料
   

反应
   
温度

废液
   
及残渣

试剂循环

产品晶体

2 SO 4浸出

钛精矿、钛渣

120~250

酸性水解残渣、废酸、酸性废水

部分硫酸可以回收利用

锐钛矿和金红石

盐酸浸出

钛铁矿及钛渣

80~100

酸性水解残渣、酸性废水

盐酸可回收利用

锐钛矿和金红石

氟化物浸出

钛铁矿、钙钛矿、金红石、高钛渣等。

100~140

热水解残渣

氟化试剂可以回收利用

锐钛矿和金红石

氨分解浸出

高钛渣

150 摄氏度

废渣及氨气

氨可以回收利用

锐钛矿

2. 优质富钛材料的制备

利用钛渣制备富钛材料的方法有很多,包括硫酸化焙烧浸出、碱性焙烧浸出、氧化焙烧浸出、氧化还原焙烧浸出和磷酸焙烧浸出

硫磺焙烧-浸出工艺最早由Elger 开发。混合料样品在高温下与SO 3或SO 2 -O 2 混合气体发生反应,生成杂质的硫酸盐,然后用水从反应产物中浸出硫酸盐,从而去除钛渣中的氧化物杂质。浸出的氧化钛硫酸盐经高温煅烧后发生水解转化,生成金红石。

碱性焙烧是通过加入碱或碱性盐在高温下重新组成钛渣的高温矿相,形成水溶性的钛酸盐,然后通过浸出与杂质元素分离。

氧化焙烧-浸出过程是从钛渣中合成金红石的相转变过程。氧化焙烧在高温下将钛渣中的黑色钛矿转化为稳定的金红石相。稳定的金红石不能被酸或碱溶解,而酸或碱可以溶解部分转化的黑色钛矿和硅酸盐相并与钛分离。

氧化还原焙烧-浸出工艺通过高温氧化焙烧对钛渣进行改性,使渣的结构发生变化,使其疏松多孔,然后进行还原处理,渣的多孔结构有利于与还原气体接触,增强渣的还原作用。最后采用酸浸法对还原渣进行提质,得到优质的富钛料。

磷化焙烧-浸出工艺是将一定量的磷酸与钛渣混合,经高温焙烧,在高温磷化焙烧过程中杂质元素与磷酸盐发生反应,生成水溶性磷酸盐,钛元素富集于金红石相中,反应结束后通过浸出将金红石与杂质磷酸盐分离,得到优质的富钛料。

3.总结

电炉钛渣加工利用的进展可分为两个方面,通过硫酸浸出、盐酸浸出、氟化物浸出和氨分解制备二氧化钛,通过硫化物焙烧浸出、碱性焙烧浸出、氧化还原焙烧浸出、磷酸焙烧浸出制备优质富钛料。


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