專利名稱：一種用含鈦高爐渣生產(chǎn)人造金紅石的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冶金資源利用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用含鈦高爐渣生產(chǎn)人造金紅石的方法。
背景技術(shù)：
我國蘊(yùn)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(shí)現(xiàn)渣-鐵分離，但大部分含鈦的氧化物以十分細(xì)小和分散狀態(tài)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(chǎn)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(fèi)，又污染環(huán)境。多年來，國家對(duì)含鈦高爐渣這一獨(dú)特資源的利用十分重視，已開展了大量研究，曾經(jīng)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(bào)告， 現(xiàn)簡述如下
(a).濕法冶金方法
中國專利申請(qǐng)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(zhì)，常壓浸出后固液分離，含鈦溶液生產(chǎn)鈦白；
中國專利申請(qǐng)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(jí)鈦白粉；
中國專利申請(qǐng)89105865. 6公開了用鹽酸分解含鈦高爐渣制取化工產(chǎn)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(qǐng)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(dá)到富集，同時(shí)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(chǎng)所的空氣凈化材料；
上述方法技術(shù)上可行，但從經(jīng)濟(jì)和環(huán)境來看，都有一個(gè)成本較高、處理后產(chǎn)生二次污染較嚴(yán)重的問題。硫酸法產(chǎn)生大量廢酸至今仍是難題，廢酸與廢水的排放量大，污染環(huán)境嚴(yán)重，難予經(jīng)濟(jì)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(yè)化的主要原因。(b).火法冶金方法_中間合金技術(shù)
中國專利申請(qǐng)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(shù)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(jìn)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(shè)備中進(jìn)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，本發(fā)明能提高含鈦高爐渣中鈦的收得率，其收得率可達(dá)85 90%，殘?jiān)械臍堚伜靠傻陀?% ；上述方法技術(shù)上可行，但存在產(chǎn)品市場(chǎng)容量小，處理成本高，處理量小等缺點(diǎn)，限制了該技術(shù)的推廣。(c).火法冶金方法-碳化、氯化、氧化技術(shù)
中國專利申請(qǐng)2008101805M. 9公開了一種含鈦爐渣制備TiCl4的方法。本方法特點(diǎn)在于將含鈦爐渣(TW2含量為30 45wt%)與還原劑和粘結(jié)劑混與制球，在高溫下直接還原后經(jīng)低溫沸騰氯化制備TiCl4 ；
中國專利申請(qǐng)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(chǎn)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(tài)高爐渣流入密閉式電爐進(jìn)行碳化，碳化率可達(dá)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(shù)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境來看，碳化或氯化的技術(shù)思想可行，但對(duì)經(jīng)濟(jì)成本與環(huán)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(qǐng)200410087636公開了一種還原氮化結(jié)合礦化劑處理含鈦高爐渣使TiN 富集長大的方法，本發(fā)明可使TiN和TiC晶粒明顯長大，粒度可達(dá)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(chǎn)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(diǎn)鈣鈦礦精礦品位低，TiO2含量僅為35 40wt%Ti& ；產(chǎn)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(chǎn)過程中，環(huán)境污染嚴(yán)重；T^2回收率低，整個(gè)過程TiO2的回收率僅為40 50%，造成鈦資源的浪費(fèi)；生產(chǎn)過程中的溫度難以控制，影響鈣鈦礦的粗化長大，進(jìn)一步影響鈣鈦礦的選礦指標(biāo)；市場(chǎng)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(chǎng)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(shù)是可行的，但存在處理成本高，產(chǎn)品附加值低，鈦回收率低，工藝流程復(fù)雜，產(chǎn)品市場(chǎng)容量小等缺點(diǎn)；
總體而言，現(xiàn)有處理方法還限于實(shí)驗(yàn)室研發(fā)階段，處理方法具有以下缺點(diǎn)在高溫下酸解浸出，勞動(dòng)強(qiáng)度大，污染環(huán)境；設(shè)備投資大，操作復(fù)雜，產(chǎn)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。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種用含鈦高爐渣生產(chǎn)人造金紅石的方法，本發(fā)明方法反應(yīng)時(shí)間短、鈦回收率高、生產(chǎn)成本低、環(huán)境友好，產(chǎn)品附加值高，處理量大、易工業(yè)化，可實(shí)現(xiàn)資源清潔、高效利用。本發(fā)明按如下步驟進(jìn)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(tài)10 30分鐘；(3 )氧化向熔煉爐內(nèi)混合熔渣噴吹氧化性氣體，或?qū)⑷蹮挔t內(nèi)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(zhuǎn)化到金紅石相中，噴吹氧化性氣體的時(shí)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(jié)束后，向混合熔渣中加入晶種，加入量為0. 2 8wt%，促進(jìn)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(jìn)一步長大；
(5)分離最后將混合凝渣破碎、磨細(xì)到粒度為38 550μ m，采用選礦分離或選礦分離-濕法冶金聯(lián)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(xù)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, Na2O, MnO, Cr2O3> TiO2, Al2O3,B203、P2O5, CaF2, Na2B4O7 以及 Na3PO4 中一種或多種；
所述的步驟(2)中的熔煉爐是等離子爐、直流電弧爐、交流電弧爐、礦熱爐或電爐； 所述的步驟(3)中的氧化性氣體是空氣、純氧、富氧空氣中的一種或多種，其中氧氣的分壓為1 102kPa ；
所述的步驟(3)中的晶種是銳鈦型TiO2、金紅石型Ti02、TiC，高鈦渣、CaO, MgO, BaO, Na20、Mn0、Cr203、Al203、B203、Si02、P205、CaF2、Na2B4O7 以及 Na3PO4 的一種或多種化合物中的一種或多種；
所述的步驟(5)中的濕法冶金是堿浸-酸洗聯(lián)合法或酸浸法，其中酸浸法選用硫酸、鹽酸、硝酸、磷酸、氫氟酸的一種或多種酸的混合物，濃度為5 45vol%，浸出時(shí)間10 120 分鐘，浸出溫度30 90 °C,粒度為38 106 μ m,攪拌速度100 600轉(zhuǎn)/min ；所述的堿浸_酸洗聯(lián)合法的堿浸選用氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、碳酸鉀、氨水的一種或多種堿的混合物，濃度為2 25wt%，浸出時(shí)間1 12小時(shí)，浸出溫度40 100 °C，粒度為38 106 μ m，攪拌速度100 600轉(zhuǎn)/min，酸洗選用硫酸、鹽酸、硝酸、磷酸、氫氟酸的一種或多種酸的混合物，濃度2 10vol%，酸洗時(shí)間2 10分鐘，酸洗溫度30 90 °C，粒度為38 106 μ m，攪拌速度6 100轉(zhuǎn)/ min ；
所述的步驟(5)中的選礦分離采用重選、浮選或重選結(jié)合浮選聯(lián)合的方法，將金紅石相分離出來。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的特點(diǎn)及其有益效果是
1.加入含鈦物料，硅石礦物，調(diào)整混合渣組成，在氧化作用下，控制混合熔渣中含鈦組分的走向和形貌，使混合熔渣組成變得簡單，混合熔渣中鈦組分進(jìn)入金紅石相，雜質(zhì)成分進(jìn)入基體相，因此，混合熔渣中僅有兩相金紅石相與基體相，為金紅石相的分離創(chuàng)造了條件；2.加入晶種，促進(jìn)熔渣中金紅石相的粗化，為金紅石相分離創(chuàng)造條件；
3.熔渣中鈦存在多種價(jià)態(tài)(Ti2+，Ti3+和Ti4+)，它們分散地分布在多種礦物相中，其中， 低價(jià)鈦(Ti2+和Ti3+)主要賦存在攀鈦透輝石、黑鈦石或富鈦透輝石礦物相中，氧化過程中， 低價(jià)鈦(Ti2+，Ti3+)氧化為高價(jià)鈦(Ti4+)，使混合熔渣中含鈦礦物相轉(zhuǎn)化為金紅石相；
4.本發(fā)明在混合熔渣中加入添加劑，使混合熔渣粘度減小，促進(jìn)氧化，促進(jìn)金紅石相析出反應(yīng)(TiO2)= TiO3⑸向右進(jìn)行，有利鈦組分進(jìn)入金紅石相中，同時(shí)也促進(jìn)金紅石相的粗化與長大；
5.本發(fā)明采用選礦分離、選礦分離-濕法冶金聯(lián)合法、濕法冶金中的一種，實(shí)現(xiàn)金紅石相的高效分離；
6.本發(fā)明選礦分離用重選、或浮選，或重選結(jié)合浮選聯(lián)合的方法將凝渣中的金紅石相分離出來，處理量大，環(huán)境友好；
7.本發(fā)明采用堿浸-酸洗聯(lián)合法先用無機(jī)堿浸出，過濾后，浸出物用酸液洗滌，環(huán)境友好，回收率高；
8.本發(fā)明產(chǎn)品附加值高，產(chǎn)品為高品位金紅石，直接作為氯化法鈦白的原料；
9.本發(fā)明工藝流程簡單，可操作性強(qiáng)，生產(chǎn)成本低。


圖1.本發(fā)明的工藝流程方框示意圖2.實(shí)施例1含鈦高爐渣的顯微形貌，其中1鈣鈦礦相，2富鈦透輝石相，3尖晶石，4 攀鈦透輝石；
圖3.實(shí)施例1氧化處理后渣的顯微形貌，其中1金紅石相，2基體相。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例和

對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不僅限于下述的實(shí)施例
實(shí)施例1
配料含鈦高爐 S, IOOg,其成分為 22. 30wt% Ti02、19. 89wt% Ca0、8. 92wt% MgO, 12. 98wt% Al2O3,4. 23wt% FeO 和 18. 74wt% Si02。高鈦■，40g,其成分 76. 81wt% TiO2, 4. 25wt% Ca0、8. 65wt% Mg0、3. 20wt% Al2O3>3. 38wt% FeO。硅石礦，40 g，其成分，95wt% Si02。CaF2, 5 g。將以上原料加入熔煉爐；熔融氧化熔煉爐加熱，使渣熔化，繼續(xù)升溫， 溫度達(dá)到1550°C時(shí)，恒定溫度，保溫10分鐘，在熔融狀態(tài)下通入氧氣，氣體流量為10 L/ (min · kg)，同時(shí)加入晶種CaO，加入量為0. 2wt%，氧化時(shí)間5 min ；冷卻在1550°C 1000 °C溫度范圍內(nèi)降溫，冷卻速度10 V /min ；分離冷卻后的氧化凝渣破碎、磨細(xì)，粒度38 74 μ m。用20 vol %鹽酸浸出，浸出溫度55 °C，攪拌速率400轉(zhuǎn)/min，浸出時(shí)間120min。 經(jīng)過濾、烘干，最后得到含92.31wt% TiO2的人造金紅石。如圖2所示含鈦高爐渣的顯微形貌，其中1鈣鈦礦相，2富鈦透輝石相，3尖晶石，4攀鈦透輝石；如圖3所示氧化處理后渣的顯微形貌，其中1金紅石相，2基體相，可見含鈦高爐渣經(jīng)過本發(fā)明處理后渣中只含有金紅石相和基體相兩相。實(shí)施例2配料含鈦高爐漁，IOOg,其成分為 22. 30wt% Ti02、19. 89wt% CaO、8. 92wt% MgO, 12. 98wt% Al2O3,4. 23wt% FeO和 18. 74wt% SiO2。高鈦漁，41g,其成分76. 81wt% TiO2,4. 25% wtCa0、8. 65wt% Mg0、3. 20wt% Al2O3>3. 38wt% FeO。硅石礦，45 g，其成分，95wt% SiO20BaO, 4 g。將以上原料加入熔煉爐；熔融氧化熔煉爐加熱，使渣熔化，繼續(xù)升溫，溫度達(dá)到1550°C 時(shí)，恒定溫度，保溫20分鐘，在熔融狀態(tài)下通入氧氣，氣體流量為3 L/(min · kg)，同時(shí)加入晶種P2O5，加入量為2wt%，氧化時(shí)間5 min ；冷卻在1550°C 1000 °C溫度范圍內(nèi)降溫，冷卻速度0. 1 V /min ；分離冷卻后的氧化凝渣破碎、磨細(xì)，粒度38 74 μ m。用20 vol %硫酸浸出，浸出溫度55 °C，攪拌速率400轉(zhuǎn)/min，浸出時(shí)間120min。經(jīng)過濾、烘干，最后得到含80. 98wt% TiO2的人造金紅石。實(shí) 施例3
配料含鈦高爐漁，IOOg,其成分為 22. 30wt% Ti02、19. 89wt% Ca0、8. 92wt% MgO, 12. 98wt% Al2O3,4. 23wt% FeO 和 18. 74wt% Si02。高鈦漁，35g,其成分 76. 81wt% TiO2, 4. 25wt% Ca0、8. 65wt% Mg0、3. 20wt% Al2O3>3. 38wt% FeO。硅石礦，45 g，其成分，95wt% SiO20 TiO2, 3 g。將以上原料加入熔煉爐；熔融氧化熔煉爐加熱，使渣熔化，繼續(xù)升溫，溫度達(dá)到1540°C時(shí)，恒定溫度，保溫30分鐘，在熔融狀態(tài)下通入氧氣，氣體流量為5L/ (min -kg)， 同時(shí)加入晶種MgO，加入量為2wt%，氧化時(shí)間5 min ；冷卻在1540°C 1000°C溫度范圍內(nèi)降溫，冷卻速度5 V /min ；分離冷卻后的氧化凝渣破碎、磨細(xì)，粒度38 74 μ m。用20 vol %磷酸浸出，浸出溫度55 °C，攪拌速率400轉(zhuǎn)/min，浸出時(shí)間120min。經(jīng)過濾、烘干，最后得到含79. 35wt% TiO2的人造金紅石。實(shí)施例4
配料含鈦高爐漁，100g,其成分為 22. 30wt% Ti02、19. 89wt% Ca0、8. 92wt% MgO、 12. 98wt% Al2O3,4. 23wt% FeO 和 18. 74wt% Si02。高鈦漁，40g,其成分 76. 81wt% TiO2, 4. 25wt% Ca0、8. 65wt% Mg0、3. 20wt% Al2O3>3. 38wt% FeO。硅石礦，40 g，其成分，95wt% Si02。Al2O3，5 g。將以上原料加入熔煉爐；熔融氧化熔煉爐加熱，使渣熔化，繼續(xù)升溫，溫度達(dá)到1550°C時(shí)，恒定溫度，在熔融狀態(tài)下通入空氣，氣體流量為12 L/(min · kg)，同時(shí)加入晶種BaO與Na2O,加入量分別為3wt%與5wt%，氧化時(shí)間6 min ；冷卻在1550°C "1000°C 溫度范圍內(nèi)降溫，冷卻速度5 V /min ；分離冷卻后的氧化凝渣破碎、磨細(xì)，粒度38 74 μ m。用20 vol %硝酸浸出，浸出溫度45 °C，浸出時(shí)間30 min，攪拌速率480轉(zhuǎn)/min。 經(jīng)過濾、烘干，最后得到含83. 29wt% TiO2的人造金紅石。實(shí)施例5
配料含鈦高爐漁，100g,其成分為 22. 30wt% Ti02、19. 89wt% Ca0、8. 92wt% MgO、 12. 98wt% Al2O3,4. 23wt% FeO 和 18. 74wt% Si02。高鈦漁，45g,其成分 76. 81wt% TiO2, 4. 25wt% Ca0、8. 65wt% Mg0、3. 20wt% Al2O3>3. 38wt% FeO。鈣鈦礦精礦，10g，其成分 36. 29wt% TiO2,44. 71wt% CaO。硅石礦，40 g，其成分，95% Si02。CaO 與 FeO 分別為 5 g 與 3 g。將以上原料加入熔煉爐；熔融氧化熔煉爐加熱，使渣熔化，繼續(xù)升溫，溫度達(dá)到1520°C 時(shí)，恒定溫度，在熔融狀態(tài)下通入空氣，氣體流量為15 L/(min*kg)，同時(shí)加入晶種銳鈦型 TiO2與TiC，加入量分別為1襯％與5wt%，氧化時(shí)間6 min ；冷卻在1520°C 1000°C溫度范圍內(nèi)降溫，冷卻速度2 V /min ；分離冷卻后的氧化凝渣破碎、磨細(xì)，粒度38 74 μ m。用 18 vol %鹽酸浸出，浸出溫度45 °C，浸出時(shí)間30 min，攪拌速率480轉(zhuǎn)/min。經(jīng)過濾、烘干，最后得到含86. 47wt% TiO2的人造金紅石。實(shí)施例6
配料含鈦高爐■，IOOg,其成分為 22. 30wt% Ti02、19. 89wt% Ca0、8. 92wt% MgO, 12. 98wt% Al2O3,4. 23wt% FeO 和 18. 74wt% Si02。高鈦■，!35g，其成分 46. 79wt% TiO2, 8. 19wt% Ca0、18. 79wt% Mg0、5. 79wt% Al203、13. 17wt% FeO。白鈦石，10g，其成分 92. 18% Ti02。硅石礦，41 g，其成分，95wt% Si02。Fii2O3與MgO分別為2 g與3 g。將以上原料加入熔煉爐；熔融氧化熔煉爐加熱，使渣熔化，繼續(xù)升溫，溫度達(dá)到1530°C時(shí)，恒定溫度，在熔融狀態(tài)下通入富氧空氣(30vol%)，氣體流量為11 L/(min · kg)，同時(shí)加入晶種金紅石型 TiO2與TiC，加入量分別為2襯％與5wt%，氧化時(shí)間5 min ；冷卻在1530°C 1000°C溫度范圍內(nèi)降溫，冷卻速度3°C /min ；分離冷卻后的氧化凝渣破碎、磨細(xì)，粒度38 74 μ m。用18 vol %鹽酸浸出，浸出溫度65 °C，浸出時(shí)間30 min，攪拌速率480轉(zhuǎn)/min。經(jīng)過濾、烘干， 最后得到含89. 59wt% TiO2的人造金紅石。實(shí)施例7
配料含鈦高爐■，IOOg,其成分為 22. 30wt% Ti02、19. 89wt% Ca0、8. 92wt% MgO, 12. 98wt% Al2O3,4. 23wt% FeO 和 18. 74wt% Si02。高鈦■，45g,其成分 76. 81wt% TiO2, 4. 25wt% Ca0、8. 65wt% Mg0、3. 20wt% Al2O3>3. 38wt% FeO。硅石礦，40 g，其成分，95wt% Si02。鈦精礦與MnO分別為6 g與1 g。將以上原料加入熔煉爐；熔融氧化熔煉爐加熱，使渣熔化，繼續(xù)升溫，溫度達(dá)到1480°C時(shí)，恒定溫度，在熔融狀態(tài)下通入富氧空氣(33vol%)， 氣體流量為10 L/(min · kg)，同時(shí)加入晶種MnO與Cr2O3，加入量分別為4wt%與，氧化時(shí)間4 min ；冷卻在1480°C 1000°C溫度范圍內(nèi)降溫，冷卻速度3°C /min ；分離冷卻后的氧化凝渣破碎、磨細(xì)，粒度48 550 μ m,經(jīng)重選、浮選，最后得到含75. 00wt% TiO2的人造金紅石。實(shí)施例8
配料含鈦高爐■，IOOg,其成分為 22. 30wt% Ti02、19. 89wt% Ca0、8. 92wt% MgO, 12. 98wt% Al2O3,4. 23wt% FeO 和 18. 74wt% Si02。高鈦■，40g,其成分 76. 81wt% TiO2, 4. 25wt% Ca0、8. 65wt% Mg0、3. 20wt% Al2O3>3. 38wt% FeO。硅石礦，40 g，其成分，95wt% Si02?；?3與SiA分別為2 g與1 g。將以上原料加入熔煉爐；熔融氧化熔煉爐加熱，使渣熔化，繼續(xù)升溫，溫度達(dá)到1460°c時(shí)，恒定溫度，在熔融狀態(tài)下通入空氣，氣體流量為18 L/ (min -kg)，同時(shí)加入晶種Nei2B4O7及Nei3PO4,加入量分別為7wt%與5wt%，氧化時(shí)間6min ； 冷卻在1460°C 1000°C溫度范圍內(nèi)降溫，冷卻速度3°C /min ；分離冷卻后的氧化凝渣破碎、磨細(xì)，粒度48 550 μ m,經(jīng)重選分離，最后得到含69. 38wt% TiO2的人造金紅石。實(shí)施例9
配料含鈦高爐■，100g,其成分為 22. 30wt% Ti02、19. 89wt% Ca0、8. 92wt% MgO, 12. 98wt% Al2O3,4. 23wt% FeO 和 18. 74wt% Si02。高鈦■，40g,其成分 76. 81wt% TiO2, 4. 25wt% Ca0、8. 65wt% Mg0、3. 20wt% Al2O3>3. 38wt% FeO。金紅石選礦中礦，10g，其成分為 49. 81wt% TiO2,38. 76wt% SiO20 硅石礦，40 g，其成分，95wt% SiO20 CaF2 與 Nei2B4O7 分別為 4 g與3 g。將以上原料加入熔煉爐；熔融氧化熔煉爐加熱，使渣熔化，繼續(xù)升溫，溫度達(dá)到1470°C時(shí)，恒定溫度，在熔融狀態(tài)下通入氧氣，氣體流量為8 L/(min *kg)，同時(shí)加入晶種 P2O5與CaF2,加入量分別為3襯％與2wt%，氧化時(shí)間5 min ；冷卻在1470°C 1000°C溫度范圍內(nèi)降溫，冷卻速度3°C /min ；分離冷卻后的氧化凝渣破碎、磨細(xì)，粒度48 550 μ m,經(jīng)浮選分離，最后得到含63. 52wt% TiO2的人造金紅石。實(shí)施例10
配料 含鈦高爐漁，IOOg,其成分為 22. 30wt% Ti02、19. 89wt% Ca0、8. 92wt% MgO, 12. 98wt% Al2O3,4. 23wt% FeO 和 18. 74wt% Si02。高鈦漁，36g,其成分 76. 81wt% TiO2, 4. 25wt% Ca0、8.65wt% Mg0、3. 20wt% Al203、3. 38wt% FeO。硅石礦，40g，其成分，95wt% SiO20 鈦精礦與P2O5分別為3 g與4 g。將以上原料加入熔煉爐；熔融氧化熔煉爐加熱，使渣熔化，繼續(xù)升溫，溫度達(dá)到1490°C時(shí)，恒定溫度，在熔融狀態(tài)下通入氧氣，氣體流量為9 L/ (min · kg)，同時(shí)加入晶種B2O3> SiO2,加入量分別為2wt%與5wt%，氧化時(shí)間5 min ；冷卻 在1490°C 1000°C溫度范圍內(nèi)降溫，冷卻速度3°C /min ；分離冷卻后的氧化凝渣破碎、磨細(xì)，粒度48 550 μ m,經(jīng)選礦-濕法冶金(堿浸-酸洗聯(lián)合法)分離，最后得到含98. 00wt% TiO2的人造金紅石。實(shí)施例11
配料含鈦高爐漁，IOOg,其成分為 22. 30wt% Ti02、19. 89wt% Ca0、8. 92wt% MgO, 12. 98wt% Al2O3,4. 23wt% FeO 和 18. 74wt% Si02。高鈦漁，45g,其成分 76. 81wt% TiO2, 4. 25wt% Ca0、8.65wt% Mg0、3. 20wt% Al203、3. 38wt% FeO。硅石礦，40g，其成分，95wt% SiO20 CaO與P2O5分別為4 g與3 g。將以上原料加入熔煉爐；熔融氧化熔煉爐加熱，使渣熔化，繼續(xù)升溫，溫度達(dá)到1450°C時(shí)，恒定溫度，在熔融狀態(tài)下通入氧氣，氣體流量為10 L/ (min -kg)，同時(shí)加入晶種B2O3，加入量為4%，氧化時(shí)間5 min ；冷卻在1450°C 1000°C溫度范圍內(nèi)降溫，冷卻速度3°C /min ；分離冷卻后的氧化凝渣破碎、磨細(xì)，粒度48 550 μ m,經(jīng)濕法冶金(堿浸_酸洗聯(lián)合法)分離，最后得到含93. 65wt% TiO2的人造金紅石。實(shí)施例12
配料含鈦高爐漁，80g，其成分為 22. 30wt% Ti02、19. 89wt% Ca0、8. 92wt% MgO, 12. 98wt% Al2O3,4. 23wt% FeO 和 18. 74wt% Si02。白鈦石，60g,其成分 92. 18% Ti02。硅石礦，42g，其成分，95wt% Si02。CaO與P2O5分別為4 g與3 g。將以上原料加入熔煉爐；熔融氧化熔煉爐加熱，使渣熔化，溫度達(dá)到1530°C時(shí)，恒定溫度，在熔融狀態(tài)下通入氧氣，氣體流量為6L/(min · kg)，同時(shí)加入晶種B2O3，加入量為4%，氧化時(shí)間5 min ；冷卻在 15300C 1000°C溫度范圍內(nèi)降溫，冷卻速度3°C /min ；分離冷卻后的氧化凝渣破碎、磨細(xì)， 粒度38 74 μ m,經(jīng)濕法冶金(堿浸-酸洗聯(lián)合法)分離，最后得到含96. 19wt% TiO2的人造金紅石。實(shí)施例13
配料含鈦高爐漁，80g，其成分為 22. 30wt% Ti02、19. 89wt% Ca0、8. 92wt% MgO, 12. 98wt% Al203、4. 23wt% FeO 和 18. 74wt% SiO20 鈦精礦，20g,其成分 52. 20wt% TiO20 白鈦石，40g，其成分92. 18wt% TiO20硅石礦，40g，其成分，95wt% SiO20 CaO與P2O5分別為5 g與3 g。將以上原料加入熔煉爐；熔融氧化熔煉爐加熱，使渣熔化，溫度達(dá)到1500°C時(shí)， 恒定溫度，在熔融狀態(tài)下通入氧氣，氣體流量為7 L/(min · kg)，同時(shí)加入晶種B2O3，加入量為4wt%，氧化時(shí)間5 min ；冷卻在1500°C 1000°C溫度范圍內(nèi)降溫，冷卻速度1°C /min ；分離冷卻后的氧化凝渣破碎、磨細(xì)，粒度48 550 μ m,經(jīng)選礦-濕法冶金(堿浸-酸洗聯(lián)合法)分離，最后得到含95. 31wt% TiO2的人造金紅石。
實(shí)施例14
配料含鈦高爐渣，800g,其成分為 22. 30wt% Ti02、19. 89wt% Ca0、8. 92wt% MgO, 12. 98wt% Al203、4. 23wt% FeO 和 18. 74wt% SiO20 鈦精礦，200g,其成分 52. 20wt% TiO20 白鈦石，45g，其成分92. 18wt% TiO20硅石礦，400g，其成分，95wt% SiO20 Nei2O與P2O5分別為 40 g與30 g。將以上原料加入熔煉爐；熔融氧化熔煉爐加熱，使渣熔化，溫度達(dá)到1530°C 時(shí)，恒定溫度，在熔融狀態(tài)下通入氧氣，氣體流量為80 L/(min · kg)，同時(shí)加入晶種高鈦渣， 加入量為3wt%，氧化時(shí)間5 min ；冷卻在1530°C 1000°C溫度范圍內(nèi)降溫，冷卻速度1°C / min ；分離冷卻后的氧化凝渣破碎、磨細(xì)，粒度48 550 μ m,經(jīng)選礦-濕法冶金(酸浸)分離，最后得到含93. 18wt% TiO2的人造金紅石。實(shí)施例15
配料含鈦高爐渣，800g,其成分為 22. 30wt% Ti02、19. 89wt% Ca0、8. 92wt% MgO, 12. 98wt% Al2O3,4. 23wt% FeO 和 18. 74wt% Si02。鈦精礦，280g,其成分 52. 20wt% TiO20 白鈦石，480g，其成分 92. 18wt% TiO20 硅石礦，420g，其成分，95wt% SiO20 CaO 與 Na3PO4 分別為50 g與30 g。將以上原料加入熔煉爐；熔融氧化熔煉爐加熱，使渣熔化，溫度達(dá)到 1510°C時(shí)，恒定溫度，在熔融狀態(tài)下通入空氣，氣體流量為100 L/(min · kg)，同時(shí)加入晶種 B2O3，加入量為4wt%，氧化時(shí)間5 min ；冷卻在1510°C 1000°C溫度范圍內(nèi)降溫，冷卻速度 I0C/min ；分離冷卻后的氧化凝渣破碎、磨細(xì)，粒度48 550μπι，經(jīng)選礦-濕法冶金(酸浸) 分離，最后得到含94. 26wt% TiO2的人造金紅石。
權(quán)利要求
1.一種用含鈦高爐渣生產(chǎn)人造金紅石的方法，其特征在于按如下步驟進(jìn)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(tài)10 30分鐘；(3)氧化向熔煉爐內(nèi)混合熔渣噴吹氧化性氣體，或?qū)⑷蹮挔t內(nèi)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(zhuǎn)化到金紅石相中，噴吹氧化性氣體的時(shí)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(jié)束后，向混合熔渣中加入晶種，加入量為0. 2 8wt%，促進(jìn)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 IO0C /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(jìn)一步長大；(5)分離最后將混合凝渣破碎、磨細(xì)到粒度為38 550μ m，采用選礦分離或選礦分離-濕法冶金聯(lián)合法或濕法冶金的方法，將金紅石相分離出來，得到75 98wt%Ti&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(xù)熔煉；余下的貧鈦尾渣作為水泥摻和料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用含鈦高爐渣生產(chǎn)人造金紅石的方法，其特征在于所述的步驟(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彡 25wt%0
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用含鈦高爐渣生產(chǎn)人造金紅石的方法，其特征在于所述的步驟(1)中含鈦物料是鈦精礦、Ti02>30wt%的高鈦S、白鈦石、金紅石礦、Ti02>32wt%的鈣鈦礦精礦中的一種或多種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用含鈦高爐渣生產(chǎn)人造金紅石的方法，其特征在于所述的步驟(1)的硅石礦中的硅氧化物彡90wt%o
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用含鈦高爐渣生產(chǎn)人造金紅石的方法，其特征在于所述的步驟(1)中的的添加劑是鈦精礦、CaO、FeO、Fe2O3、MgO, BaO、Na2O, MnO, Cr2O3、TiO2、Al2O3, B2O3> P205> CaF2, Na2B4O7 以及 Na3PO4 中一種或多種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用含鈦高爐渣生產(chǎn)人造金紅石的方法，其特征在于所述的步驟(2)中的熔煉爐是等離子爐、直流電弧爐、交流電弧爐、礦熱爐或電爐。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用含鈦高爐渣生產(chǎn)人造金紅石的方法，其特征在于所述的步驟(3)中的氧化性氣體是空氣、純氧、富氧空氣中的一種或多種，其中氧氣的分壓為 1 102kPa。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用含鈦高爐渣生產(chǎn)人造金紅石的方法，其特征在于所述的步驟(3)中的晶種是銳鈦型TiO2、金紅石型Ti02、TiC,高鈦渣、CaO、MgO、BaO、Na2O, MnO, Cr2O3>A1203 B2O3>SiO2,P2O5,CaF2,Na2B4O7以及Na3PO4的一種或多種化合物中的一種或多種。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用含鈦高爐渣生產(chǎn)人造金紅石的方法，其特征在于所述的步驟(5)中的濕法冶金是堿浸-酸洗聯(lián)合法或酸浸法，其中酸浸法選用硫酸、鹽酸、硝酸、 磷酸、氫氟酸的一種或多種酸的混合物，濃度為5 45vd%，浸出時(shí)間10 120分鐘，浸出溫度30 90 °C,粒度為38 106 μ m,攪拌速度100 600轉(zhuǎn)/min ；所述的堿浸-酸洗聯(lián)合法的堿浸選用氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、碳酸鉀、氨水的一種或多種堿的混合物，濃度為2 25wt%，浸出時(shí)間1 12小時(shí)，浸出溫度40 100 °C，粒度為38 106 μ m，攪拌速度100 600轉(zhuǎn)/min，酸洗選用硫酸、鹽酸、硝酸、磷酸、氫氟酸的一種或多種酸的混合物， 濃度2 IOvoW,酸洗時(shí)間2 10分鐘，酸洗溫度30 90 °C，粒度為38 106 μ m,攪拌速度6 100轉(zhuǎn)/ min。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用含鈦高爐渣生產(chǎn)人造金紅石的方法，其特征在于所述的步驟(5)中的選礦分離采用重選、浮選或重選結(jié)合浮選聯(lián)合的方法，將金紅石相分離出來。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種以含鈦高爐渣為原料，生產(chǎn)人造金紅石的方法，該方法反應(yīng)時(shí)間短、鈦回收率高、生產(chǎn)成本低、處理量大、環(huán)境友好，產(chǎn)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(jìn)行熔煉，使其保持熔融狀態(tài)；氧化向熔煉爐內(nèi)熔渣噴吹氧化性氣體，或?qū)⑷墼谷氡卦藁虮氐乜?，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(zhuǎn)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(jīng)破碎、磨細(xì)，將金紅石相分離出來，得到TiO2品位高的人造金紅石。
文檔編號(hào)C22B34/12GK102154531SQ20111007257
公開日2011年8月17日 申請(qǐng)日期2011年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月25日
發(fā)明者張力 申請(qǐng)人:東北大學(xué), 喀左縣釩鈦資源綜合開發(fā)利用工程技術(shù)研究中心