一種利用鈦鐵礦制備高品位富鈦料的清潔工藝方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于化工及冶金領(lǐng)域，尤其涉及一種利用鈦鐵礦制備高品位富鈦料的清潔工藝方法。
【背景技術(shù)】
[0002]世界上約90%以上的鈦礦是用于生產(chǎn)鈦白，約4%?5%的鈦鐵礦用于冶煉金屬鈦，其余鈦礦用于制造鈦合金、碳化物、陶瓷、玻璃、焊條和化學(xué)品等。我國(guó)鈦資源儲(chǔ)存量非常豐富，主要存在形式為鈦鐵礦，金紅石礦甚少。我國(guó)的鈦礦主要分布在四川、云南、海南、廣東、廣西等地，經(jīng)開(kāi)采后主要產(chǎn)品為鈦鐵精礦，也有少許的金紅石精礦。
[0003]由于鈦鐵礦精礦中二氧化鈦的品位較低，經(jīng)常需要經(jīng)過(guò)富集處理后獲得高品位的富鈦料-高鈦渣或人造金紅石，使得富鈦料中二氧化鈦的含量達(dá)到80%?90%，才能進(jìn)一步的應(yīng)用，例如用作氯化法制備鈦白粉的生產(chǎn)原料。氯化法鈦白生產(chǎn)工藝要求富鈦料中二氧化鈦的含量在90%以上，雜質(zhì)(CaO+MgO) ( 1.5%。對(duì)鈦鐵礦以及高鈦渣進(jìn)行處理制備富鈦料時(shí)，一般選用無(wú)煙煤、焦炭等碳質(zhì)材料作為還原劑，所得富鈦料質(zhì)量很難達(dá)到要求，如CN 103898264A發(fā)明中所述，采用碳質(zhì)材料煤作為還原劑，但是還存在一定程度上的環(huán)境污染、能耗高、能量有效利用率低的問(wèn)題。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)由鈦鐵礦清潔無(wú)污染低能耗地制備出富鈦料，CN 103031433A提出了一種鈦鐵精礦流態(tài)化氧化焙燒-流態(tài)化還原焙燒系統(tǒng)及焙燒工藝，發(fā)現(xiàn)在預(yù)氧化后的鈦鐵礦，再經(jīng)還原劑還原時(shí)，可以降低還原溫度，但同時(shí)存在工序繁多、能源消耗量大的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服現(xiàn)有鈦鐵礦制備富鈦料生產(chǎn)工藝的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種利用鈦鐵礦低溫還原制備高品位富鈦料的清潔工藝方法，它具有還原過(guò)程清潔無(wú)污染、還原溫度低，能耗低，還原過(guò)程中鐵的金屬化率高，分離效果徹底，所得富鈦料二氧化鈦品位高達(dá)90%以上的特點(diǎn)。
[0006]為達(dá)到上述的目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0007]一種還原鈦鐵礦制備高品位富鈦料的清潔工藝方法，包括以下步驟:
[0008](I)鈦鐵礦經(jīng)還原劑還原后，得到含有金紅石型二氧化鈦和單質(zhì)鐵的還原料；
[0009](2)將步驟(I)所得還原料，經(jīng)分離后，得到富鈦料和尾渣。
[0010]作為優(yōu)選技術(shù)方案，本發(fā)明所述的方法，步驟⑴中所述鈦鐵礦經(jīng)球磨、篩分、還原。
[0011]優(yōu)選地，篩分后的粒度小于74 μ m?
[0012]優(yōu)選地，所述還原劑為氣體還原劑，優(yōu)選為一氧化碳、氨氣、氫氣、甲烷、天然氣、煤氣其中的一種或多種的混合氣，進(jìn)一步優(yōu)選為一氧化碳、氫氣中的一種或其混合氣，更優(yōu)選氫氣。
[0013]優(yōu)選地，所述還原的溫度為600 0C -1200。。，例如 630 °C、700 °C、750 °C、800 °C、850°C、900°C、950°C、1000°C、1150°C等，優(yōu)選為 700°C -1000°C，更優(yōu)選 750°C -950°C ;所述還原的時(shí)間 30min_7h，如 30min、45min、lh、1.5h、3h、5h、6.5h 等，優(yōu)選 3h_4h。
[0014]本發(fā)明還原過(guò)程中所選用的還原劑、還原溫度以及還原時(shí)間，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)污染的過(guò)程，具有還原溫度低、還原時(shí)間短的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了能耗低、能量利用率高的目的，所得還原料為金紅石型二氧化鈦和單質(zhì)鐵，還原過(guò)程中鐵的金屬化率高，從而使分離時(shí)可以獲得更尚的收率和更尚的品位。
[0015]作為優(yōu)選技術(shù)方案，本發(fā)明所述的方法，步驟(2)中所述分離的方法為浮選、磁選、酸溶、熔分、銹蝕中的任意一種，優(yōu)選為磁選、酸溶、熔分、銹蝕中的任意一種。
[0016]優(yōu)選地，所述酸溶分離法中所用酸為鹽酸和/或硫酸，優(yōu)選為鹽酸。
[0017]優(yōu)選地，所述酸溶分離法中酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5% -30%，例如為5%、10%、12%、15%、18%、20%、25%、28%、30%等，優(yōu)選為 5% -25%，更優(yōu)選 10% -20%。
[0018]優(yōu)選地，所述酸溶分離法中還原料與酸的固液質(zhì)量比為例如1:1、1:2、1:3、1:4、1:6 等，優(yōu)選為 1:2-1:6，更優(yōu)選 1:3-1:5。
[0019]優(yōu)選地，所述酸溶分離法中的酸溶溫度為20°C _100°C，例如20°C、25°C、40°C、60°C、80°C、100°C等，優(yōu)選地為 20°C -80°C，更優(yōu)選 20°C -60°C ;酸溶時(shí)間為 30min_10h，例如，30min、lh、2h、4h、8h、1h 等，優(yōu)選為 30min_6h，更優(yōu)選 lh_4h。
[0020]通過(guò)酸溶分離法，二氧化鈦收率高，同時(shí)可以得到高品位的富鈦料。
[0021]優(yōu)選地，所述磁選分離方法中還原料經(jīng)破碎、球磨處理，優(yōu)選處理后的還原料粒度小于74 μ m0
[0022]優(yōu)選地，所述磁選分離為兩段磁選，一段磁場(chǎng)強(qiáng)度為0.01T-0.4T，優(yōu)選為0.1T-0.3T，更優(yōu)選0.15T-0.2T ; 二段磁場(chǎng)強(qiáng)度為0.3T-1.2T，優(yōu)選為0.4T-1.0T,更優(yōu)選0.4T-0.8T。
[0023]通過(guò)磁選分離法，可以得到高品位的富鈦料，簡(jiǎn)單易操作、流程短、無(wú)污染。
[0024]優(yōu)選地，所述熔分方法中熔分溫度為1400 0C -1800 V，例如1400 V、1500 °C、1550°C、1600°C、1650°C、1700°C、1750°C、1800°C等，優(yōu)選為 1500°C -1650°C ;所述熔分的時(shí)間為 Ih-1OhjD 211、311、411、611、811、1011等，優(yōu)選為 2h_8h，更優(yōu)選為 2h_6h。
[0025]優(yōu)選地，所述熔分方法中外加配碳量為還原料質(zhì)量的3% -10%，例如為4%、
5.5%,7%,8.6%,9.8%等，優(yōu)選為 5% _8%。
[0026]優(yōu)選地，所述銹蝕分離法中銹蝕劑為NH4Cl的水溶液或NH4Cl的鹽酸溶液，優(yōu)選NH4Cl的鹽酸溶液。
[0027]優(yōu)選地，所述NH4Cl的水溶液中NH4Cl質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2 % -0.8 %，優(yōu)選為0.4% -0.
[0028]優(yōu)選地，所述NH4Cl的鹽酸溶液中NH4Cl質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2% -0.8%，例如為0.3%、0.5%,0.7%等，優(yōu)選為 0.4% -0.6% ；HC1 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 0.5% _3%，優(yōu)選為 1% _2%。
[0029]優(yōu)選地，所述銹蝕的溫度為20°C -90°C，例如為30°C、50°C、66°C、78°C、89°C等，優(yōu)選65°C -80°C ;所述銹蝕的時(shí)間為6h-15h，優(yōu)選6h_12h。
[0030]與已有技術(shù)方案相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0031](I)還原過(guò)程能量利用率高、能耗低、清潔無(wú)污染。
[0032](2)還原過(guò)程鐵的金屬化率高:金屬化率大于95%。
[0033](3)全過(guò)程鈦收率高，所得富鈦料品位高:富鈦料中金紅石型二氧化鈦品位大于93 %，全流程鈦收率大于90 %。
[0034]本發(fā)明的工藝方法具有能耗低，能量利用率高，清潔無(wú)污染，分離過(guò)程二氧化鈦回收率尚，品位尚等特點(diǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0035]為更好地說(shuō)明本發(fā)明，便于理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。但下述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的簡(jiǎn)易例子，并不代表或限制本發(fā)明的權(quán)利保護(hù)范圍，本發(fā)明的保護(hù)范圍以權(quán)利要求書(shū)為準(zhǔn)。
[0036]本發(fā)明的典型但非限制性的實(shí)施例如下:
[0037]實(shí)施例1
[0038]本實(shí)施例使用的鈦鐵礦Ti 27.67wt %，TFe 22.91wt %, Si 2.09wt %，Al0.91wt % ? Mg 0.78wt%。
[0039](I)取10g的鈦鐵礦，平鋪于料舟中，放入管式爐中，在750°C，通入氫氣還原5h，得到還原料。
[0040](2)還原料與質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的鹽酸按照固液質(zhì)量比為1:3混合均勻，在95°C下酸溶4h，液固分離、干燥后得到富鈦料。
[0041]經(jīng)檢測(cè)和計(jì)算，所得富鈦料金紅石型二氧化鈦的品位為93.96%，全流程鈦的回收率為 98.33%。
[0042]實(shí)施例2
[0043]本實(shí)施例使用的鈦鐵礦Ti 37.91wt %, TFe 13.28wt %, Si 0.928wt %,All.27wt%, Mn 0.795wt%。
[0044](I)取10g的鈦鐵礦，平鋪于料舟中，放入管式爐中，在850°C下氫氣還原4h，得到還原料。
[0045](2)還原料與15%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的鹽酸按照固液質(zhì)量比為1:4混合均勻，在20°C下酸溶3h，液固分離、干燥后得到富鈦料。
[0046]經(jīng)檢測(cè)和計(jì)算，所得富鈦料二氧化鈦的品位為96.86%，全流程鈦的回收率為
97.16%。
[0047]實(shí)施例3
[0048]本實(shí)施例使用的鈦鐵礦Ti 42.43wt %，TFe 10.164wt %, Si 0.952wt %，A10.951wt%, Mn 0.44wt%。
[0049](I)取10