專利名稱：制備二氧化鈦的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及從含鈦物質(zhì)制備二氧化鈦的方法。
應(yīng)理解本文中術(shù)語(yǔ)“含鈦”物質(zhì)指任何含鈦物質(zhì)，包括例如礦石、精礦(ore concentrates)和含鈦礦渣(slags)。
本發(fā)明特別涉及從含鈦物質(zhì)制備二氧化鈦的硫酸鹽法。
硫酸鹽法是從含鈦礦石，例如鈦鐵礦制備二氧化鈦的第一種商業(yè)化方法。
硫酸鹽法的明顯問(wèn)題是其產(chǎn)生了大量硫酸鐵廢料并消耗了大量硫酸。
氯化法(chloride process)通常避免了硫酸鹽法的硫酸鐵廢料問(wèn)題，并且在更大規(guī)模上比硫酸鹽法操作費(fèi)用低。
因此，氯化法是目前制備二氧化鈦，特別是制備用于顏料工業(yè)的二氧化鈦的優(yōu)選方法。
本發(fā)明的目的是提供改進(jìn)的硫酸鹽法。
一般來(lái)說(shuō)，本發(fā)明提供從含鈦物質(zhì)(例如鈦鐵礦)制備二氧化鈦的硫酸鹽法，該方法包括以下步驟(a)用含有硫酸的瀝濾溶液(leach solution)瀝濾固體含鈦物質(zhì)，并形成瀝濾液(leach liquor)，該瀝濾液包括硫酸氧鈦(TiOSO4)和硫酸亞鐵(FeSO4)的酸性溶液；(b)分離來(lái)自瀝濾步驟(a)的瀝濾液和殘余固相；(c)從來(lái)自步驟(b)的瀝濾液分離硫酸氧鈦；(d)水解經(jīng)分離的硫酸氧鈦并從硫酸氧鈦形成選擇粒度分布的水合的鈦氧化物；(e)分離在水解步驟(d)中產(chǎn)生的含有水合的鈦氧化物的固相和液相；和(f)煅燒來(lái)自步驟(e)的固相并形成二氧化鈦。
應(yīng)理解本文中術(shù)語(yǔ)“水合的鈦氧化物”包括例如具有通式TiO2·2H2O和TiO2·H2O的化合物。
此外，應(yīng)理解本文中術(shù)語(yǔ)“水合的鈦氧化物”包括在技術(shù)文獻(xiàn)中以氫氧化鈦(Ti(OH)4)描述的化合物。
上述方法的特征在于在水解步驟(d)中形成上述選擇粒度分布的水合的鈦氧化物，并更特別地控制該方法，以便有可能形成上述選擇粒度分布的水合的鈦氧化物。
優(yōu)選該方法包括控制水解步驟(d)，以產(chǎn)生選擇粒度分布的水合的鈦氧化物產(chǎn)物。
該方法可包括控制水解步驟(d)以產(chǎn)生粗糙的、水合的鈦氧化物，即粒度為至少0.005-0.01mm(即5-10微米)的氧化物。
在水解步驟(d)中水合的鈦氧化物粗粒的受控生長(zhǎng)明顯區(qū)別于常規(guī)硫酸鹽法，在常規(guī)硫酸鹽法中強(qiáng)烈優(yōu)選制備細(xì)顆粒以便制備滿足二氧化鈦主要用途的顏料工業(yè)的需要的精細(xì)二氧化鈦。
存在一些應(yīng)用，例如電化學(xué)還原二氧化鈦，其中優(yōu)選具有水合的鈦氧化物的粗給料或二氧化鈦的粗給料。
可選擇地，該方法可包括控制水解步驟(d)以制備精細(xì)的、水合的鈦氧化物，即粒度小于0.0003mm(即0.3微米)的氧化物。
存在其它應(yīng)用，例如制造顏料，其中優(yōu)選具有水合的鈦氧化物的精細(xì)給料或二氧化鈦的精細(xì)給料。
用于控制晶體生長(zhǎng)的一個(gè)重要參數(shù)是在反應(yīng)器11內(nèi)溶液中的鈦的濃度。具體地，優(yōu)選在反應(yīng)器11內(nèi)該濃度相對(duì)低，數(shù)量級(jí)為10g/l，以便獲得鈦氧化物顆粒增長(zhǎng)而不是成核。
優(yōu)選，該方法包括以下另外的瀝濾步驟用含有硫酸的瀝濾溶液瀝濾來(lái)自步驟(b)的殘余固相并形成瀝濾液和殘余固相，該瀝濾液包括硫酸氧鈦和硫酸鐵的酸性溶液。
優(yōu)選該另外的瀝濾步驟包括從該另外的瀝濾步驟中分離瀝濾液和殘余固相。
優(yōu)選該另外的瀝濾步驟包括將經(jīng)分離的瀝濾液供應(yīng)到瀝濾步驟(a)和/或混合經(jīng)分離的瀝濾液和來(lái)自步驟(b)的瀝濾液。
瀝濾步驟(a)和另外的瀝濾步驟可以在相同的容器中進(jìn)行。
在那種情況下，該另外的瀝濾步驟包括將來(lái)自步驟(b)的殘余固相返回到該容器中，其中該殘余固相形成在步驟(a)中進(jìn)行瀝濾的含鈦物質(zhì)的一部分。
可選擇地，瀝濾步驟(a)和該另外的瀝濾步驟可以單獨(dú)進(jìn)行，而來(lái)自步驟(b)的殘余固相被供應(yīng)到該用于該另外的瀝濾步驟的容器或多個(gè)容器中。
在那種情況下，優(yōu)選該方法包括分離在該另外的瀝濾步驟中形成的瀝濾液和另外的殘余固相。
經(jīng)分離的瀝濾液可以供應(yīng)到瀝濾步驟(a)。
可選擇地，經(jīng)分離的瀝濾液可以與來(lái)自步驟(b)的瀝濾液混合，并且之后混合瀝濾液可以在本方法的后續(xù)步驟中加工。
瀝濾步驟(a)和/或該另外的瀝濾步驟可以在連續(xù)基礎(chǔ)或間歇基礎(chǔ)上進(jìn)行。
本發(fā)明的發(fā)明人在試驗(yàn)工作中發(fā)現(xiàn)在本文后面描述的瀝濾條件下進(jìn)行瀝濾步驟(a)和/或該另外的瀝濾步驟是很重要的，該條件避免了不需要量的水合的鈦氧化物過(guò)早水解(premature hydrolysis)。
此外，本發(fā)明的發(fā)明人在試驗(yàn)工作中發(fā)現(xiàn)在瀝濾條件下進(jìn)行瀝濾步驟(a)和/或該另外的瀝濾步驟是很重要的，該條件避免了硫酸氧鈦的不需要量的過(guò)早沉淀。
優(yōu)選，瀝濾步驟(a)和/或該另外的瀝濾步驟包括選擇和/或控制瀝濾步驟(a)和/或該另外的瀝濾步驟中的瀝濾條件，以避免水合的鈦氧化物不需要量的過(guò)早水解和硫酸氧鈦的不需要量的過(guò)早沉淀。
相關(guān)的瀝濾條件包括酸濃度、瀝濾溫度和瀝濾時(shí)間中的任意一個(gè)或多個(gè)。
通常，當(dāng)在瀝濾溫度為95℃至沸點(diǎn)的范圍內(nèi)操作時(shí)，整個(gè)瀝濾步驟(a)和/或該另外的瀝濾步驟中，瀝濾步驟(a)和/或該另外的瀝濾步驟中的酸濃度應(yīng)該至少為350g/l硫酸，以便避免過(guò)早水解。
通常，當(dāng)在瀝濾溫度為95℃至沸點(diǎn)的范圍內(nèi)操作時(shí)，在瀝濾步驟(a)和/或該另外的瀝濾步驟結(jié)束時(shí)的酸濃度應(yīng)該小于450g/l，以便避免硫酸氧鈦的不需要量的過(guò)早沉淀。
應(yīng)該指出在瀝濾步驟開(kāi)始時(shí)的酸濃度應(yīng)該更高，通常高達(dá)700g/l。
通常，應(yīng)該選擇和/或控制瀝濾條件，以使在瀝濾步驟(a)和/或該另外的瀝濾步驟結(jié)束時(shí)的瀝濾液中，瀝濾液中的鈦離子濃度小于50g/l。
優(yōu)選瀝濾液中的鈦離子濃度為40-50g/l。
優(yōu)選該方法包括在加快含鈦物質(zhì)瀝濾速率的添加劑存在下進(jìn)行瀝濾步驟(a)。
優(yōu)選該方法包括在加快含鈦物質(zhì)瀝濾速率的添加劑存在下進(jìn)行該另外的瀝濾步驟。
使用瀝濾促進(jìn)劑使得濃硫酸的用量有可能比常規(guī)硫酸鹽法所需量少。
優(yōu)選瀝濾促進(jìn)劑選自鐵、鈦(III)鹽、硫代硫酸鹽、二氧化硫或任何其它還原性含硫物質(zhì)(reduced sulfur containing species)。
優(yōu)選該方法包括在還原劑存在下進(jìn)行瀝濾步驟(a)，該還原劑將在瀝濾步驟(a)中產(chǎn)生的硫酸氧鈦和硫酸鐵的酸性溶液中的鐵離子還原成亞鐵離子。
優(yōu)選該方法包括在還原劑存在下進(jìn)行該另外的瀝濾步驟，該還原劑將在瀝濾步驟(a)中產(chǎn)生的硫酸氧鈦和硫酸鐵的酸性溶液中的鐵離子還原成亞鐵離子。
還原劑可以為任何合適的還原劑。
優(yōu)選還原劑選自鐵、鈦(III)鹽、硫代硫酸鹽、二氧化硫或任何其它還原性含硫物質(zhì)。
如上所述，還原劑的目的是使在瀝濾步驟(a)和/或該另外的瀝濾步驟產(chǎn)生的瀝濾液中的三價(jià)鐵形式的鐵離子量最小化，并使二價(jià)鐵形式的鐵離子的量最大化。通過(guò)促進(jìn)硫酸亞鐵例如FeSO4·7H2O的沉淀，使二價(jià)鐵形式的鐵離子量最大最小化了回路(circuit)中鐵的平衡濃度。
優(yōu)選該方法包括以下步驟在硫酸氧鈦分離步驟(c)之前從來(lái)自步驟(b)的瀝濾液中沉淀硫酸鐵和從瀝濾液分離沉淀的硫酸鐵。
優(yōu)選該方法包括使用在步驟(c)中分離硫酸氧鈦后殘余的瀝濾液的至少一部分作為在瀝濾步驟(a)和/或該另外的瀝濾步驟中的瀝濾溶液的至少一部分。
使用來(lái)自硫酸氧鈦分離步驟(c)的貧化(depleted)瀝濾液作為用于瀝濾步驟(a)和/或該另外的瀝濾步驟中的瀝濾溶液是本方法的優(yōu)勢(shì)，這是因?yàn)檫@最大化了工藝中酸的有效利用。
優(yōu)選硫酸氧鈦分離步驟(c)包括以下的溶劑萃取步驟從來(lái)自步驟(b)的瀝濾液將硫酸氧鈦萃取到溶劑中，之后從該溶劑汽提(stripping)硫酸氧鈦并形成含有硫酸氧鈦的溶液，并且之后在水解步驟(d)中水解含硫酸氧鈦的溶液。
在硫酸氧鈦分離步驟(c)為溶劑萃取步驟的情況下，優(yōu)選該方法包括使用來(lái)自溶劑萃取步驟的萃余液的至少一部分作為在瀝濾步驟(a)和/或該另外的瀝濾步驟中的瀝濾溶液的至少一部分。
優(yōu)選瀝濾步驟(a)和該另外的瀝濾步驟中的瀝濾溶液包括萃余液和補(bǔ)足的新鮮硫酸。
優(yōu)選來(lái)自溶劑萃取步驟的萃余液的酸濃度為至少250g/l硫酸。
優(yōu)選來(lái)自溶劑萃取步驟的萃余液的酸濃度為至少350g/l硫酸。
優(yōu)選溶劑萃取步驟包括使來(lái)自步驟(b)的瀝濾液與包含改性劑的溶劑接觸。
應(yīng)該理解本文中術(shù)語(yǔ)“溶劑”指試劑和稀釋劑的組合(in combination)。
應(yīng)該理解本文中術(shù)語(yǔ)“改性劑”指一種化學(xué)品，其改變了溶劑的溶解性質(zhì)，使得含鈦物質(zhì)以可能更高濃度的濃度溶解在該溶劑中。
優(yōu)選該方法包括使用在水解步驟(d)中產(chǎn)生的液相作為該方法中的其它步驟中的酸或水源。通常，該液相含有100-500g/l硫酸。例如，通過(guò)直接加入到瀝濾液、貧化瀝濾液或步驟(a)和(b)和該另外的瀝濾步驟中的任意一步驟中，該液相可以用作酸源(和鈦值)。再例如，該液相可以作為水源用于洗滌來(lái)自步驟(b)和(e)任意一步驟的固體產(chǎn)物。
可選擇地，該方法可包括通過(guò)用石灰(CaO)和/或石灰石(CaCO3)中和液相中的酸，并制造清潔的石膏(CaSO4·2H2O)而處理水解步驟(d)中產(chǎn)生的液相。
在常規(guī)硫酸鹽法中已知通過(guò)中和水解步驟的液相中的硫酸制造石膏。但是，石膏產(chǎn)物包括降低石膏商業(yè)價(jià)值的各種(levels of)雜質(zhì)。在水解步驟(d)中產(chǎn)生的液相還含有可以被中和以制造石膏的硫酸。然而，有利地是，該液相相對(duì)不含污染物，這是因?yàn)榱蛩嵫踱伋恋聿襟E不回收顯著量的(如果有的話)的物質(zhì)(例如鐵、鉻、錳和鈮)，這些物質(zhì)將作為污染物以溶液形式存在于瀝濾液中。因此，從該瀝濾液制造的石膏比較純。
優(yōu)選該方法包括分離瀝濾液的排放流(bleed stream)以使以溶液形式存在于瀝濾液中的物質(zhì)(例如釩、鉻和鈮)的堆積(build-up)最小化。
上述方法可以作為連續(xù)法和間歇法進(jìn)行。
優(yōu)選含鈦物質(zhì)為鈦鐵礦或蝕變(altered)鈦鐵礦。
根據(jù)本發(fā)明，還提供水合的鈦氧化物，其已經(jīng)通過(guò)以下步驟制備用硫酸瀝濾含鈦物質(zhì)(例如鈦鐵礦)并形成包括硫酸氧鈦和硫酸鐵的酸性溶液的瀝濾液，和之后水解硫酸氧鈦，并且特征在于水合的鈦氧化物包括至少為0.005mm(5微米)的粗粒。
本發(fā)明的方法包括下面的典型反應(yīng)。
瀝濾
三價(jià)鐵還原
硫酸亞鐵結(jié)晶
溶劑萃取物載入(loading)
溶劑萃取物汽提
水解
煅燒
參考附圖進(jìn)一步描述本發(fā)明改進(jìn)的硫酸鹽法，附圖中

圖1為說(shuō)明本發(fā)明方法的一個(gè)實(shí)施方式的流程圖；和圖2為說(shuō)明本發(fā)明方法的一個(gè)實(shí)施方式的流程圖。
參考圖1的流程圖，在階段1瀝濾步驟中，將鈦鐵礦、來(lái)自階段2瀝濾步驟的含400至700g/l硫酸的瀝濾液和鐵屑(scrap iron)形式的還原劑供應(yīng)到浸煮器(digester)3。該方法在連續(xù)基礎(chǔ)上操作，給料材料連續(xù)供應(yīng)到浸煮器3并且反應(yīng)和未反應(yīng)的材料連續(xù)地從浸煮器3排出。
階段1瀝濾步驟溶解了供應(yīng)到浸煮器3的鈦鐵礦的大部分成分(substantial component)，并產(chǎn)生含有硫酸氧鈦和硫酸鐵的瀝濾液。通常，在瀝濾結(jié)束時(shí)，瀝濾液含有20-100和優(yōu)選40-50g/l鈦以及50-100g/l鐵。
連續(xù)地從浸煮器3排出的瀝濾液以及部分和未反應(yīng)的鈦鐵礦進(jìn)行固/液分離步驟。
來(lái)自固/液分離步驟的、含有未反應(yīng)和部分反應(yīng)鈦鐵礦的固相轉(zhuǎn)移到階段2瀝濾步驟。在下面進(jìn)一步討論階段2瀝濾步驟。
來(lái)自固/液分離步驟的瀝濾液經(jīng)過(guò)換熱器5a轉(zhuǎn)移到硫酸鐵結(jié)晶反應(yīng)器7。
換熱器5a將瀝濾液從110℃的數(shù)量級(jí)的溫度冷卻到60℃。由換熱器5a提取的熱量可以如下面描述的在該方法的其它部分使用。
將瀝濾液在硫酸鐵結(jié)晶反應(yīng)器7中進(jìn)一步冷卻，通常冷卻到10-30℃。冷卻瀝濾液從硫酸鐵結(jié)晶反應(yīng)器7中的瀝濾液沉淀硫酸鐵。通常，結(jié)晶步驟將瀝濾液中鐵離子的濃度降低到40-50g/l。
含有沉淀的硫酸鐵的瀝濾液進(jìn)行從瀝濾液分離沉淀的硫酸鐵的另外的固/液分離步驟，該沉淀的硫酸鐵從結(jié)晶反應(yīng)器7排出。
來(lái)自固/液分離步驟的固相含有硫酸鐵。該固相還可以含有某些物質(zhì)，例如鐵、錳和鋁。固相是該方法的副產(chǎn)物。
來(lái)自固/液分離步驟的瀝濾液經(jīng)過(guò)換熱器5b轉(zhuǎn)移到溶劑萃取反應(yīng)器9并接觸從瀝濾液萃取硫酸氧鈦的合適溶劑。通常，來(lái)自固/液分離步驟的瀝濾液的溫度在30℃的數(shù)量級(jí)，并且換熱器5b將瀝濾液的溫度加熱到更高的溫度，通常為50℃。方便地，換熱器5b的熱輸入為通過(guò)換熱器5a從瀝濾液回收的熱量。
合適的溶劑披露于Solex美國(guó)專利5277816中。該溶劑包括三辛基氧化膦和丁基二丁基膦酸酯。本發(fā)明并不限于這些萃取劑。
在溶劑萃取步驟該溶劑與改性劑結(jié)合使用。合適的改性劑包括甲基異丁基酮(MIBK)、二異丁基酮(DIBK)和異十三醇(ITA)。
溶劑/硫酸氧鈦混合物從瀝濾液分離，之后通過(guò)水從溶劑中汽提硫酸氧鈦。
將回收的溶劑返回到溶劑萃取反應(yīng)器9中。
所得硫酸氧鈦的水溶液通常包括10-100g/l的溶液形式的鈦和50-200g/l硫酸，將該水溶液轉(zhuǎn)移到水解反應(yīng)器11。
在啟動(dòng)時(shí)，反應(yīng)器11含有硫酸和固體的起始溶液。通常，該溶液含有10-200g/l酸，并且固體密度為10-200g/l。
硫酸氧鈦溶液以受控的速率加入到起始溶液中。加入該溶液導(dǎo)致反應(yīng)器充滿到其容積，并且之后溢流，隨后來(lái)自反應(yīng)器11的溢流的速率匹配(matching)硫酸氧鈦溶液的供應(yīng)速率。
在反應(yīng)器11中，在硫酸氧鈦溶液中的硫酸根離子被氫氧根離子代替，結(jié)果從溶液中沉淀出水合的鈦氧化物。
在起始溶液中的固體作為沉淀的種晶。通常該固體為水合的鈦氧化物或二氧化鈦顆粒。
通常，硫酸氧鈦溶液在反應(yīng)器11中的停留時(shí)間在3和12小時(shí)之間變化。
在經(jīng)受溫度和時(shí)間條件并控制溶液濃度下，在水解反應(yīng)器11中存在受控的晶體生長(zhǎng)。受控的晶體生長(zhǎng)提供了生產(chǎn)從細(xì)到粗粒度的二氧化鈦的機(jī)會(huì)。具體地，受控的晶體生長(zhǎng)提供了生產(chǎn)大于0.005mm(5微米)的粗糙的二氧化鈦的機(jī)會(huì)，該二氧化鈦可以用于例如二氧化鈦的電化學(xué)還原以制備鈦。
水解反應(yīng)器11可以以間歇模式操作。更優(yōu)選地，反應(yīng)器以連續(xù)模式操作。
此外，如果需要，補(bǔ)足水和固體可以加入到反應(yīng)器11中。
收集來(lái)自反應(yīng)器11的溢流作為反應(yīng)器11的產(chǎn)物。
來(lái)自水解反應(yīng)器11的產(chǎn)物進(jìn)行固/液分離步驟，該步驟通過(guò)提供洗滌水而促進(jìn)。
將來(lái)自固/液分離步驟的、含有水合的鈦氧化物的固相轉(zhuǎn)移到煅燒爐(未示出)并煅燒以制備二氧化鈦。取決于情況(circumstances)，固相可以在1000℃下煅燒以制備二氧化鈦。
考慮到在將萃取基本限制在鈦化合物的溶劑萃取步驟的效率，通常該方法制備非常高純度，即至少99wt.％的二氧化鈦。
如總體水平衡允許，來(lái)自固/液分離步驟的部分或全部液相可以在該工藝中重新使用，例如作為階段2瀝濾步驟的酸源和/或在工藝中的洗滌步驟的水源。
可選擇地，來(lái)自固/液分離步驟的含有硫酸的液相用石灰和/或石灰石中和，由此制造石膏產(chǎn)物?？紤]到在將萃取限制在鈦化合物的溶劑萃取步驟的效率，液相含有最小水平的污染物(例如鐵、釩和鉻)并因此該石膏是“清潔”石膏，其在應(yīng)用(例如制造水泥)中具有商業(yè)價(jià)值。
來(lái)自溶劑萃取步驟9的萃余液含有較高水平的硫酸(250-700g/l)。萃余液轉(zhuǎn)移到上述階段2瀝濾步驟，并用作瀝濾液。實(shí)際上，溶劑萃取步驟回收硫酸，并且該硫酸可以在工藝中有生產(chǎn)能力地使用。當(dāng)與常規(guī)硫酸鹽法相比時(shí)，這使得能夠大大降低廢料。此外，使用萃余液作為工藝的酸給料的一部分降低了工藝中所需新鮮酸的量。
階段2瀝濾步驟在浸煮器13中進(jìn)行。
萃余液和也供應(yīng)到浸煮器13的補(bǔ)足濃硫酸瀝濾來(lái)自階段1瀝濾的未反應(yīng)和部分反應(yīng)的鈦鐵礦并溶解大約50％的殘余鈦鐵礦。可以使用換熱器5c在供應(yīng)到浸煮器13之前預(yù)熱萃余液。
來(lái)自階段2瀝濾的產(chǎn)物進(jìn)行固/液分離步驟。
如上所述，來(lái)自固/液分離步驟的通常含有400-700g/l硫酸的瀝濾液轉(zhuǎn)移到階段1瀝濾。
來(lái)自固/液分離步驟的固相基本上包括硅酸鹽殘余物，并且是工藝的廢產(chǎn)物。
該工藝需要補(bǔ)足酸，這是因?yàn)樵趶臑r濾液分離硫酸鐵中和在溶劑萃取步驟中萃取硫酸氧鈦時(shí)存在酸損失。
補(bǔ)足酸可以在流程圖的任何點(diǎn)添加。
在階段2瀝濾步驟加入酸是優(yōu)選的加入點(diǎn)，這是因?yàn)閾?jù)信在該點(diǎn)導(dǎo)入濃酸將使瀝濾鈦鐵礦的機(jī)會(huì)最大化，并且有益于保持有效的熱平衡。
圖2的流程圖與圖1所顯示的流程圖非常相似，并且在兩流程圖中使用相同的標(biāo)號(hào)表示相同的特征。
兩個(gè)流程圖之間的主要區(qū)別在于圖1流程圖描述了來(lái)自溶劑萃取步驟9的萃余液轉(zhuǎn)移到階段2瀝濾步驟并作為該步驟中的瀝濾溶液，同時(shí)在圖2流程圖中來(lái)自溶劑萃取步驟9的萃余液分為2個(gè)單獨(dú)的流，并經(jīng)過(guò)該兩個(gè)單獨(dú)流分別轉(zhuǎn)移到階段1瀝濾步驟和階段2瀝濾步驟，并在兩個(gè)步驟中用作瀝濾溶液。此外，圖1流程圖描述了來(lái)自階段2瀝濾步驟的產(chǎn)物液相轉(zhuǎn)移到階段1瀝濾步驟，同時(shí)在圖2實(shí)施方式中，該液相轉(zhuǎn)移到階段1瀝濾步驟中產(chǎn)生的瀝濾液中。
以上述工藝的實(shí)驗(yàn)室規(guī)模和中試工廠規(guī)模，本發(fā)明的申請(qǐng)人進(jìn)行了試驗(yàn)工作。
總體來(lái)說(shuō)，本申請(qǐng)人在實(shí)驗(yàn)性規(guī)模的工作中具有下列發(fā)現(xiàn)
·在促進(jìn)劑，例如鐵屑、硫代硫酸鈉和二氧化硫存在下，通過(guò)瀝濾鈦鐵礦獲得了快速瀝濾速率。
·制備了含有高達(dá)100g/l鈦的瀝濾液。
·溶劑萃取步驟導(dǎo)致二氧化鈦純度的大大提升，該二氧化鈦?zhàn)罱K從溶劑萃取步驟中萃取的硫酸氧鈦制備。
·從溶劑萃取步驟中的溶劑汽提的液體含有高水平的(至少30g/l)硫酸氧鈦。
·萃余液可以用于在起始和該另外的瀝濾步驟中瀝濾鈦鐵礦，有或沒(méi)有補(bǔ)足酸。
·兩階段瀝濾是有效的瀝濾選擇，并且該兩(或兩個(gè)以上)階段瀝濾可以在單一容器中進(jìn)行，同時(shí)將殘余固相返回到容器中并加入新鮮鈦鐵礦；或該兩(或兩個(gè)以上)階段瀝濾可以在多個(gè)容器中進(jìn)行，同時(shí)將在第一容器中產(chǎn)生的殘余固相供應(yīng)到一個(gè)或多個(gè)其它容器中。
·存在瀝濾窗(其取決于條件，例如酸濃度、瀝濾溫度和瀝濾時(shí)間；和因素例如鈦離子濃度)，其中可能避免水合的鈦氧化物的過(guò)早水解和硫酸氧鈦的過(guò)早沉淀。
實(shí)驗(yàn)室規(guī)模和中試工廠規(guī)模工作包括瀝濾含有大于50％鈦鐵礦的重質(zhì)礦物砂濃縮物的樣品。
瀝濾工作包括在間歇基礎(chǔ)上以2階段在大氣壓下用30-50％w/w硫酸在95-120℃進(jìn)行瀝濾工作，每一階段3-5小時(shí)，同時(shí)在每一階段加入鐵、硫代硫酸鈉和二氧化硫形式的促進(jìn)劑/還原劑。
上述瀝濾工作在起始固體裝料500g/l和200g/l下進(jìn)行。
表1為上面瀝濾工作的總結(jié)。
表1固體裝料(在階段1中)階段1后階段2后500g/l 72％ 87％200g/l 63％ 82％表1顯示在上述條件下的2階段瀝濾是有效瀝濾選擇。
實(shí)驗(yàn)室規(guī)模和中試工廠規(guī)模工作還包括使用一定范圍的溶劑萃取試劑和改性劑對(duì)瀝濾的鈦鐵礦樣品進(jìn)行溶劑萃取試驗(yàn)，該溶劑萃取試劑和改性劑包括在Solex Research Corporation of Japan的美國(guó)專利5277816中的類型的試劑。
在過(guò)量硫酸鐵結(jié)晶后進(jìn)行溶劑萃取試驗(yàn)。
試劑包括例如Cyanex 923[(C8H17)3PO相當(dāng)物]和脂族稀釋劑ShellsolD100A。該改性劑包括例如甲基異丁基酮(MIBK)、二異丁基酮(DIBK)和異十三烷醇(ITA)。
表2提供了給料溶液的組成，和表3提供了在裝入有機(jī)物中的富鈦因素(factor)。
表2
表3
～inf.表示無(wú)限大。
表2顯示在上述條件下的溶劑萃取是從污染物中分離鈦(以硫酸氧鈦的形式)的有效方式。
上面的溶劑萃取試驗(yàn)還指出如果存在改性劑，溶劑萃取更加有效。改性劑對(duì)于鈦的萃取程度不顯示出任何效果。然而，改性劑顯示出防止了形成不需要的載鈦相(titanium-loaded phase)，該載鈦相不溶于稀釋劑中。因此，沒(méi)有改性劑，僅僅可能獲得較稀的鈦溶液。
下面的實(shí)施例進(jìn)一步解釋了本申請(qǐng)人進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)室規(guī)模和中試工廠規(guī)模工作。
實(shí)施例1-在恒定酸度下的間歇第一階段瀝濾在配備有擋板和Teflon攪拌器的玻璃反應(yīng)器中將1000mL的萃余液預(yù)熱到110℃，該萃余液含有402g/l游離H2SO4、24.6g/l Fe2+、2.0g/l Fe3+和3.3g/l Ti。在充分?jǐn)嚢柘聦?00g鈦鐵礦加入到該溶液中，以完全懸浮固體，該鈦鐵礦含有30.4％Ti和34.3％Fe并研磨到50％通過(guò)32微米。將6mm低碳鋼棒以0.5厘米/小時(shí)的速度浸入該淤漿中。進(jìn)行瀝濾6小時(shí)。始終加入等份的98％硫酸以將游離酸度控制到400g/l。6小時(shí)后，取樣并過(guò)濾。對(duì)該溶液的分析顯示其含有397g/l游離H2SO4、72.6g/l Fe2+、3.0g/l Fe3+和28g/l Ti。過(guò)濾該淤漿，用水洗滌固體并干燥。以該方式獲得252.2g殘余物，其含有31.9％Ti和32.7％Fe。
實(shí)施例2-在恒定酸度下的間歇兩階段瀝濾在配備有擋板和Teflon攪拌器的玻璃反應(yīng)器中將1000mL的含有402g/l游離H2SO4的合成萃余液預(yù)熱到105℃。在充分?jǐn)嚢柘聦?00g鈦鐵礦加入到該溶液中，以完全懸浮固體，該鈦鐵礦含有30.4％Ti和34.3％Fe并研磨到50％通過(guò)32微米。加入30g細(xì)鐵粉。進(jìn)行瀝濾5小時(shí)。始終加入等份的98％硫酸以將游離酸度控制到400g/l。5小時(shí)后，取樣并過(guò)濾。對(duì)該溶液的分析顯示其含有387g/l游離H2SO4、89.4g/l Fe2+、0.4g/l Fe3+和48g/l Ti。關(guān)閉加熱和攪拌，并使該淤漿沉降過(guò)夜。取出750mL澄清溶液并用等體積的新鮮合成萃余液代替。重新開(kāi)始加熱和攪拌，加入30g細(xì)鐵粉。在110℃進(jìn)行瀝濾5小時(shí)。始終加入等份的98％硫酸以將游離酸度控制到400g/l。5小時(shí)后，取樣并過(guò)濾。對(duì)該溶液的分析顯示其含有373g/l游離H2SO4、106g/l Fe2+、0.2g/l Fe3+和38g/l Ti。過(guò)濾該淤漿，用水洗滌固體并干燥。以該方式獲得57.5g殘余物，其含有33.0％Ti和23.7％Fe。
實(shí)施例3-降低酸度下的間歇第一階段瀝濾在配備有擋板和Teflon攪拌器的玻璃反應(yīng)器中將1000mL的酸化萃余液預(yù)熱到110℃，該萃余液含有598g/l游離H2SO4、31.3g/l Fe2+、2.4g/l Fe3+和9.2g/l Ti。在充分?jǐn)嚢柘聦?00g鈦鐵礦加入到該溶液中，以完全懸浮固體，該鈦鐵礦含有30.4％Ti和34.3％Fe并研磨到50％通過(guò)32微米。將6mm低碳鋼棒以0.5厘米/小時(shí)的速度浸入該淤漿中。進(jìn)行瀝濾6小時(shí)。6小時(shí)后，取樣并過(guò)濾。對(duì)該溶液的分析顯示其含有441g/l游離H2SO4、73.7g/l Fe2+、13.0g/l Fe3+和47g/l Ti。過(guò)濾該淤漿，用水洗滌固體并干燥。以該方式獲得223.6g殘余物，其含有32％Ti和32.8％Fe。
實(shí)施例4-降低酸度下的間歇第二階段瀝濾在配備有擋板和Teflon攪拌器的玻璃反應(yīng)器中將1000mL含有593g/l游離H2SO4的合成萃余液預(yù)熱到105℃。在充分?jǐn)嚢柘聦?00g含有32.0％Ti和31.3％Fe的第一階段瀝濾殘余物加入該溶液中，以完全懸浮固體。將6mm低碳鋼棒以0.5厘米/小時(shí)的速度浸入該淤漿中。進(jìn)行瀝濾6小時(shí)。6小時(shí)后，取樣并過(guò)濾。對(duì)該溶液的分析顯示其含有476g/l游離H2SO4、29.0g/l Fe2+、10.4g/l Fe3+和32.5g/l Ti。過(guò)濾該淤漿，用水洗滌固體并干燥。以該方式獲得267g殘余物，其含有31.9％Ti和30.7％Fe。
實(shí)施例5-降低酸度下的中試工廠第一階段瀝濾在300L容積的、裝配有FRP軸流式氣輪機(jī)的纖維增強(qiáng)塑料(FRP)罐中，將39L的98％硫酸加入到243L含有358g/l游離H2SO4和7g/l Ti的萃余液中。將含有579g/l游離酸、27.9g/l Fe2+和5.6g/l Fe3+的所得溶液預(yù)熱到95℃。在充分?jǐn)嚢柘聦?16kg含31.1％Ti和34.1％Fe的未研磨鈦鐵礦加入到該溶液中，以完全懸浮固體。將一批10根(a group of ten)長(zhǎng)度為29mm的10mm低碳鋼棒浸入該淤漿中。在105℃進(jìn)行瀝濾6小時(shí)。使用壓濾機(jī)過(guò)濾該淤漿，以得到大約260L溶液。對(duì)該溶液的分析顯示其含有461g/l游離H2SO4、72.6g/l Fe2+、9.0g/l Fe3+和41g/l Ti。
實(shí)施例6-在恒定酸度下的中試工廠第一階段瀝濾組裝單階段瀝濾中試工廠，其包括5個(gè)攪拌FRP罐，每個(gè)罐的容積為10L，各自配備有FRP雙軸流式氣輪機(jī)和硅石夾套浸沒(méi)式電加熱器。以750克/小時(shí)的速度，使用螺桿進(jìn)料器將研磨至50％通過(guò)32μm的鈦鐵礦供入第一罐。以62.5mL/min的速率，將SX中試工廠萃余液也泵入第一罐，該萃余液的組成為404g/l游離H2SO4、36.1g/l Fe2+、3.2g/l Fe3+和10g/l Ti。在所有罐中溫度保持在110℃。將98％硫酸加入到前面的兩個(gè)罐中，以將酸度控制至400g/l。以1cm/hr的速率，將直徑為10mm的低碳鋼棒插入每個(gè)罐中。自此，使淤漿通過(guò)重力流到裝備有FRP耙(rakes)的FRP增稠器。收集并儲(chǔ)存增稠器溢流溶液和底流淤漿。連續(xù)操作中試工廠92小時(shí)。在最后的48小時(shí)操作時(shí)間過(guò)程中，在每個(gè)罐中的溶液的平均組成示于表4中。
表4連續(xù)中試工廠第一階段瀝濾結(jié)果
實(shí)施例7逆流萃取的SX小型試驗(yàn)進(jìn)行三組逆流小型試驗(yàn)，以模擬中試工廠操作的SX萃取回路。每組包括5個(gè)回路，并且數(shù)據(jù)顯示獲得了穩(wěn)態(tài)。有機(jī)相含有30％vol Cyanex 923作為萃取劑、5％vol DIBK作為改性劑和65％vol Shellsol D100A作為稀釋劑。在O/A比例分別為2、3和4時(shí)，有機(jī)供料分別為16、11和8g/l Ti；萃取效率分別為97.8、99.7和99.9％；萃余液的鈦濃度分別為450-910、80-120和24-28mg/l。在Ti和Cr、Mg、Mn、Ni之間的分離達(dá)到了完全，載入的有機(jī)物含有0mg/l Cr、Mg、Mn和Ni。在恒溫箱中的燒瓶振蕩器(flaskshaker)上進(jìn)行試驗(yàn)。主要試驗(yàn)條件示出如下溫度 50℃，混合時(shí)間 45-60分鐘，沉降時(shí)間 15分鐘，O/A比例 2、3、4。
結(jié)果總結(jié)在表5中。
表5在給定O/A比例下有機(jī)物、供料和萃余液的組成(mg/l)
實(shí)施例8SX小型汽提試驗(yàn)裝入的有機(jī)物含有30％vol Cyanex 923作為萃取劑、5％vol DIBK作為改性劑和65％vol Shellsol D100A作為稀釋劑，用水用各種O/A比例汽提該有機(jī)物。使用在恒溫箱中的燒瓶振蕩器進(jìn)行該試驗(yàn)。主要試驗(yàn)條件示出如下溫度50℃，混合時(shí)間60分鐘，沉降時(shí)間20分鐘，O/A比例1/3、1/1、3/1、5∶/1、1O/1、20/1和30/1。
結(jié)果總結(jié)在表6中。
表6在給定O/A比例下有機(jī)物和汽提溶液的組成(mg/l)
*在有機(jī)和水相中都形成的白色沉淀(n.a表示未獲得)實(shí)施例9SX中試工廠操作使用包括兩個(gè)萃取單元、一個(gè)洗滌單元和四個(gè)汽提單元的裝置進(jìn)行中試工廠操作。各個(gè)單元的混合器和沉降器的有效體積分別為1.675和8.000升。汽提包括兩個(gè)階段分別使用水解增稠器底流溢流的超(在)前汽提(leadstrip)和使用水的滯后汽提(lag stripping)。主要操作條件如下溫度50℃有機(jī)物組成25％v/v Cyanex 923、5％v/v異十三醇和70％v/v ShellSolD100A。有機(jī)物的容量(capacity)為15.7g/l Ti。
給料組成36g/l Ti、410g/l H2SO4、包括4.0g/l Fe3+的47g/l Fe，混合時(shí)間 5-10分鐘沉降時(shí)間40分鐘萃取的O/A流量比約5∶1。有機(jī)物流量165mL/min；給料流量33mL/min洗滌的O/A流量比約10∶1
有機(jī)物流量(Flow)165mL/min；含水物(aqu.)流量17mL/min超前汽提的O/A流量比約4∶1.
有機(jī)物流量165mL/min；含水物流量41mL/min滯后汽提的O/A流量比約8∶1有機(jī)物流量165mL/min；含水物流量21mL/min結(jié)果，總結(jié)于表7中。
表7含水液體和有機(jī)液體的平均組成
實(shí)施例10中試工廠操作使用包括兩個(gè)萃取單元、一個(gè)洗滌單元和四個(gè)汽提單元的裝置進(jìn)行中試工廠操作。各個(gè)單元的混合器和沉降器的有效體積分別為1.675和8.000升。汽提包括兩個(gè)階段分別使用水解增稠器溢流的超前汽提和使用50g/lH2SO4的滯后汽提。主要操作條件如下溫度50℃有機(jī)物組成25％v/v Cyanex 923、5％v/v異十三醇和70％v/v ShellSolD100A。有機(jī)物的容量為15.7g/l Ti。
給料組成36g/l Ti、410g/l H2SO4、包括4.0g/l Fe3+的47g/l Fe混合時(shí)間5-10分鐘沉降時(shí)間40分鐘萃取的O/A流量比約5∶1有機(jī)物流量165mL/min；給料流動(dòng)32mL/min洗滌的O/A流量比約10∶1有機(jī)物流量165mL/min；含水物流量17mL/min超前汽提的O/A流量比約4∶1有機(jī)物流量165mL/min；含水物流量41mL/min滯后汽提的O/A流量比約8∶1有機(jī)物流量165mL/min；含水物流量21mL/min結(jié)果總結(jié)于表8中。
表8 含水液體和有機(jī)液體的平均組成
實(shí)施例11-間歇水解用1g鋁箔在室溫下預(yù)處理1000mL SX中試工廠裝入的汽提液體過(guò)夜，該液體含有123g/l游離H2SO4、0g/l Fe2+、0.26g/l Fe3+和12g/l Ti。用二苯基胺磺酸鈉作為指示劑，用重鉻酸鹽滴定顯示所得溶液含有2.4g/lTi3+。將500mL含有100g/l游離H2SO4和0.5g TiO(OH)2晶種的水在配備有擋板和Teflon攪拌器的玻璃反應(yīng)器中預(yù)熱到95℃。然后將該經(jīng)處理的載入的反萃液(strip liquor)以2.8mL/min的速率在6小時(shí)內(nèi)泵入反應(yīng)器。使反應(yīng)混合物另外攪拌30分鐘，然后取樣并過(guò)濾。對(duì)該溶液的分析顯示，其含有147g/l游離H2SO4、0.24g/l Fe和2.3g/l Ti。過(guò)濾該淤漿，用水清洗固體并干燥。發(fā)現(xiàn)過(guò)濾非?？?。以這種方式獲得22.6g殘余物，其含有45.0％Ti、3.9％S和小于0.02％Fe，d50粒度大約為8.5微米。
實(shí)施例12-中試工廠水解組裝單階段水解中試工廠，其包括2個(gè)攪拌FRP罐，各自為5L容積，配備有FRP雙軸流式氣輪機(jī)和硅石夾套浸沒(méi)式電加熱器。SX中試工廠裝入的反萃液含有206g/l游離H2SO4、0g/l Fe2+、0.2g/l Fe3+和25g/l Ti，將該液體以10mL/min的速率泵入第一罐。在每個(gè)罐中保持溫度為95℃。將水加入第一罐以將酸度控制到140g/l，所需流量為8.5mL/min。以5mL/min的速率將額外的水加入第二罐以將酸度控制到100g/l。然后使淤漿通過(guò)重力流動(dòng)到配備有FRP耙的FRP增稠器中。收集并儲(chǔ)存增稠器的溢流溶液。收集增稠器底流淤漿并通過(guò)吸濾器過(guò)濾。發(fā)現(xiàn)底流過(guò)濾非?？?。發(fā)現(xiàn)d50粒度為7.2微米。連續(xù)操作中試工廠42小時(shí)。在最后的30小時(shí)操作過(guò)程中，在每個(gè)罐中的溶液的平均組成如下表9連續(xù)中試工廠水解結(jié)果游離酸g/lFe g/lTi g/l罐1136 0.13 4.6罐2105 0.09 1.0增稠器底流 109 0.09 1.0實(shí)施例13-實(shí)驗(yàn)室規(guī)模煅燒在氧化鋁坩堝中，使用馬弗爐在1000℃煅燒根據(jù)實(shí)施例11制造的2.6g干燥TiO(OH)2樣品1小時(shí)。在從爐內(nèi)取出后，用XRF分析發(fā)現(xiàn)冷卻的煅燒產(chǎn)物含有59.8％Ti、0.07％Fe、＜0.02％S且Si、Al、Mn、Mg、Cr、V和Zn小于檢出限。
可以對(duì)上面描述的本發(fā)明的方法進(jìn)行多種改進(jìn)，而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。
作為舉例，雖然上述流程圖描述了階段1和階段2瀝濾步驟分別在單一浸煮器3和13中進(jìn)行，本發(fā)明并不局限于此，并擴(kuò)展到對(duì)每個(gè)階段含有多個(gè)浸煮器的布置。
此外，雖然上述流程圖描述了階段1和階段2瀝濾步驟分別在獨(dú)立的浸煮器3和13中進(jìn)行，本發(fā)明并不局限于此，并擴(kuò)展到以下布置，其中在單一浸煮器中瀝濾含鈦物質(zhì)，同時(shí)將殘余固相返回到浸煮器，和將來(lái)自溶劑萃取步驟9的萃余液直接供應(yīng)到浸煮器。
權(quán)利要求
1.用于從含鈦物質(zhì)制備二氧化鈦的硫酸鹽法，其包括以下步驟(a)用含有硫酸的瀝濾溶液瀝濾固體含鈦物質(zhì)，并形成瀝濾液，該瀝濾液包括硫酸氧鈦(TiOSO4)和硫酸鐵(FeSO4)的酸性溶液；(b)分離來(lái)自瀝濾步驟(a)的瀝濾液和殘余固相；(c)從來(lái)自步驟(b)的瀝濾液分離硫酸氧鈦；(d)水解經(jīng)分離的硫酸氧鈦并從硫酸氧鈦形成選擇粒度分布的水合的鈦氧化物；(e)分離在水解步驟(d)中產(chǎn)生的含有水合的鈦氧化物的固相和液相；和(f)煅燒來(lái)自步驟(e)的固相并形成二氧化鈦。
2.權(quán)利要求1的方法，包括控制水解步驟(d)以制備選擇粒度分布的、水合的鈦氧化物產(chǎn)物。
3.權(quán)利要求1的方法，包括控制水解步驟(d)以制備粗糙的水合的鈦氧化物，即制備粒度為至少0.005-0.01mm(即5-10微米)的氧化物。
4.權(quán)利要求1的方法，包括控制水解步驟(d)以制備精細(xì)的水合的鈦氧化物，即制備粒度小于0.0003mm(即0.3微米)的氧化物。
5.前述任一項(xiàng)權(quán)利要求的方法，包括另外的瀝濾步驟，該步驟用含有硫酸的瀝濾溶液瀝濾來(lái)自步驟(b)的殘余固相并形成瀝濾液和殘余固相，該瀝濾液包括硫酸氧鈦和硫酸鐵的酸性溶液。
6.權(quán)利要求5的方法，其中該另外的瀝濾步驟包括分離瀝濾液和殘余固相。
7.權(quán)利要求5的方法，其中該另外的瀝濾步驟包括將經(jīng)分離的瀝濾液供應(yīng)到瀝濾步驟(a)和/或混合經(jīng)分離的瀝濾液和來(lái)自步驟(b)的瀝濾液。
8.權(quán)利要求5至7中任一項(xiàng)的方法，包括在相同的容器中進(jìn)行瀝濾步驟(a)和該另外的瀝濾步驟。
9.權(quán)利要求8的方法，包括將來(lái)自步驟(b)的殘余固相返回到該容器中，其中殘余固相形成在瀝濾步驟(a)中進(jìn)行瀝濾的含鈦物質(zhì)的一部分。
10.權(quán)利要求5至7中任一項(xiàng)的方法，包括在單獨(dú)的一個(gè)或多個(gè)容器中進(jìn)行瀝濾步驟(a)和該另外的瀝濾步驟。
11.權(quán)利要求10的方法，其中該另外的瀝濾步驟包括將來(lái)自步驟(b)的殘余固相供應(yīng)到該容器或多個(gè)容器中。
12.前述任一項(xiàng)權(quán)利要求的方法，其中瀝濾步驟(a)和/或該另外的瀝濾步驟包括選擇和/或控制在瀝濾步驟或多個(gè)瀝濾步驟中的瀝濾條件，以避免不需要量的水合的鈦氧化物的過(guò)早水解，和不需要量的硫酸氧鈦的過(guò)早沉淀。
13.權(quán)利要求12的方法，其中該瀝濾條件包括酸濃度、瀝濾溫度和瀝濾時(shí)間中的任一種或多種。
14.權(quán)利要求12或13的方法，包括當(dāng)在95℃至沸點(diǎn)的瀝濾溫度范圍內(nèi)操作時(shí)，在整個(gè)瀝濾步驟(a)和/或該另外的瀝濾步驟中，將酸濃度選擇和/或控制為至少350g/l硫酸，以便避免過(guò)早水解。
15.權(quán)利要求12至14中任一項(xiàng)的方法，包括當(dāng)在95℃至沸點(diǎn)的瀝濾溫度范圍內(nèi)操作時(shí)，將在瀝濾步驟(a)和/或該另外的瀝濾步驟結(jié)束時(shí)的酸濃度選擇和/或控制為小于450g/l，以便避免不需要量的硫酸氧鈦的過(guò)早沉淀。
16.權(quán)利要求12至15中任一項(xiàng)的方法，包括選擇和/或控制瀝濾條件，使得在瀝濾步驟(a)和/或該另外的瀝濾步驟結(jié)束時(shí)的瀝濾液中，瀝濾液中的鈦離子濃度小于50g/l。
17.權(quán)利要求16的方法，包括選擇和/或控制瀝濾條件使得在瀝濾步驟(a)和/或該另外的瀝濾步驟結(jié)束時(shí)的瀝濾液中，瀝濾液中的鈦離子濃度為40-50g/l。
18.前述任一項(xiàng)權(quán)利要求的方法，包括在加速含鈦物質(zhì)的瀝濾速率的添加劑存在下進(jìn)行瀝濾步驟(a)和/或該另外的瀝濾步驟。
19.權(quán)利要求18的方法，其中瀝濾促進(jìn)劑選自鐵、鈦(III)鹽、硫代硫酸鹽、二氧化硫或任何其它還原性含硫物質(zhì)。
20.前述任一項(xiàng)權(quán)利要求的方法，包括在還原劑存在下進(jìn)行瀝濾步驟(a)和/或該另外的瀝濾步驟，該還原劑將瀝濾步驟(a)中產(chǎn)生的硫酸氧鈦和硫酸鐵的酸性溶液或多種酸性溶液中的鐵離子還原成亞鐵離子。
21.權(quán)利要求20的方法，其中還原劑選自鐵、鈦(III)鹽、硫代硫酸鹽、二氧化硫或任何其它還原性含硫物質(zhì)。
22.前述任一項(xiàng)權(quán)利要求的方法，包括以下步驟在硫酸氧鈦分離步驟(c)之前從來(lái)自步驟(b)的瀝濾液沉淀硫酸鐵，和從該瀝濾液分離沉淀的硫酸鐵。
23.前述任一項(xiàng)權(quán)利要求的方法，包括使用在步驟(c)中分離硫酸氧鈦后殘余的瀝濾液的至少一部分作為瀝濾步驟(a)和/或該另外的瀝濾步驟中的瀝濾溶液的至少一部分。
24.權(quán)利要求23的方法，其中硫酸氧鈦分離步驟(c)包括以下的溶劑萃取步驟從來(lái)自步驟(b)的瀝濾液將硫酸氧鈦萃取到溶劑中，之后從該溶劑汽提硫酸氧鈦，并形成含有硫酸氧鈦的溶液，和之后在水解步驟(c)中水解含硫酸氧鈦的溶液。
25.權(quán)利要求24的方法，包括使用來(lái)自溶劑萃取步驟的萃余液的至少一部分作為瀝濾步驟(a)和/或該另外的瀝濾步驟中的瀝濾溶液的至少一部分。
26.權(quán)利要求25的方法，其中瀝濾步驟(a)和該另外的瀝濾步驟中的瀝濾溶液包括萃余液和補(bǔ)足的新鮮硫酸。
27.權(quán)利要求25或26的方法，其中來(lái)自溶劑萃取步驟的萃余液的酸濃度為至少250g/l硫酸。
28.權(quán)利要求24至27中任一項(xiàng)的方法，其中溶劑萃取步驟包括使瀝濾液與該溶劑和改性劑接觸。
29.水合的鈦氧化物，其通過(guò)以下步驟制備(a)用硫酸瀝濾含鈦物質(zhì)(例如鈦鐵礦)并形成包括硫酸氧鈦和硫酸鐵的酸性溶液的瀝濾液，和之后(b)從瀝濾液分離硫酸氧鈦，和之后(c)水解硫酸氧鈦，并且特征在于該水合的鈦氧化物包括至少0.005mm(5微米)的粗粒。
全文摘要
本發(fā)明披露了一種用于從含鈦物質(zhì)制備二氧化鈦的方法。該方法包括瀝濾含鈦物質(zhì)并形成瀝濾液，從瀝濾液分離硫酸氧鈦，水解萃取的硫酸氧鈦，并之后煅燒在水解步驟產(chǎn)生的固相。本方法的特征在于控制水解步驟并從硫酸氧鈦形成選擇粒度分布的水合的鈦氧化物。
文檔編號(hào)C22B3/00GK1729305SQ200380106951
公開(kāi)日2006年2月1日 申請(qǐng)日期2003年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月18日
發(fā)明者埃里克·G·羅奇, 艾倫·D·斯圖爾特, 菲利普·E·格雷齊爾, 劉后元 申請(qǐng)人:Bhp比利頓創(chuàng)新公司