專利名稱：可同時(shí)回收其它資源的以高爐渣生產(chǎn)鈦白粉的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋼鐵冶煉高爐渣資源回收技術(shù)，更具體地說(shuō)，是涉及一種鋼鐵冶煉含鈦高爐渣中的鈦資源與其它資源綜合回收利用的工藝方法。
背景技術(shù)：
鈦是攀西釩鈦磁鐵礦的主要成分之一，占全國(guó)總儲(chǔ)量的86％。釩鈦磁鐵礦中的鈦約50％通過(guò)選礦進(jìn)入鐵精礦，經(jīng)高爐熔煉后被富集在高爐渣中排掉。高爐渣含CaO28.80％、SiO224.16％、V2O50.25％、TiO222.56％、S 0.49％、Al2O313.31％、MgO 7.49％，經(jīng)X射線衍射發(fā)現(xiàn)，含鈦成分主要由鈣鈦礦和鈦輝石組成。目前攀鋼東西渣場(chǎng)堆存的高爐渣已達(dá)到6000多萬(wàn)噸，并且還以每年300萬(wàn)噸的速率增加。因爐渣堆場(chǎng)逐步擴(kuò)大，不僅污染了長(zhǎng)江上游的金沙江，已危及到金沙江的河床與周邊生態(tài)環(huán)境，已經(jīng)成為嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題。綜合回收利用攀枝花釩鈦磁鐵礦中的鈦及其它寶貴資源，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展和保護(hù)生態(tài)環(huán)境，具有極大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
目前攀鋼高爐渣主要用來(lái)作為建筑材料使用，其所含的大量貴重元素如鈦等都未能得到充分利用。含鈦高爐渣一般含TiO2約20-25％，另外還含有硅、鈣、釩、鋁、硫等原素。其中鈣、鋁、鎂的存在，對(duì)鈦的回收工藝具有重要影響，但同時(shí)也是可利用的重要資源。國(guó)內(nèi)已有一些單位對(duì)從高爐渣中提取鈦進(jìn)行了大量研究工作，并取得了一些研究成果，但大多研究成果由于從高爐渣中提取鈦的經(jīng)濟(jì)成本過(guò)高，以及高爐渣中所含的大量其它元素對(duì)提取鈦的制約，致使從高爐渣中提取鈦的處理過(guò)程極為困難，因而未能實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。本申請(qǐng)的發(fā)明人對(duì)攀鋼高爐渣的組成、酸解、水解等過(guò)程進(jìn)行了深入系統(tǒng)的研究，在此基礎(chǔ)上完成了以攀鋼高爐渣為原料生產(chǎn)富鈦料的工藝方法，取得了可工業(yè)化生產(chǎn)的突破性的成果，本申請(qǐng)的申請(qǐng)人就此完成的技術(shù)成果向中國(guó)專利局提出了發(fā)明專利申請(qǐng)，申請(qǐng)?zhí)枮?00510021390.1。但該申請(qǐng)只回收利用了高爐渣中的寶貴鈦資源與硅、鈣資源，高爐渣中所含的鋁、鎂等其它寶貴資源沒(méi)有得到回收利用。
三、本

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的含鈦高爐渣資源回收利用工藝技術(shù)的不足，本發(fā)明提出的可回收高爐渣其它資源的以含鈦高爐渣為原料生產(chǎn)鈦白粉的方法，在以含鈦高爐渣生產(chǎn)鈦白粉的同時(shí)還可以分別或同時(shí)解決以下技術(shù)問(wèn)題1、以硫酸鋁銨的形式回收含鈦高爐渣中的鋁資源，硫酸鋁銨可作為絮凝劑和生產(chǎn)鋁制品的材料；2、以氫氧化鎂的形式回收含鈦高爐渣中的鎂資源，氫氧化鎂可作為阻燃劑；3、以硅鈦石膏的的形式回收含鈦高爐渣中的硅、鈣與少量的鈦，作為新型墻體材料的原料；4、使太白粉生產(chǎn)工藝過(guò)程中的廢硫酸得以循環(huán)回收利用。
本發(fā)明的主要思路是根據(jù)含鈦高爐渣的組成和反應(yīng)的難易性，通過(guò)以不同濃度的硫酸對(duì)高爐渣進(jìn)行選擇性反應(yīng)逐次分離出鋁、鎂、鈦組分，含有硅以及少量鈦的反應(yīng)殘?jiān)鼮殁伖枋啵晒┙ㄖ牧鲜褂?。同時(shí)通過(guò)實(shí)施電磁波激發(fā)輻射，促進(jìn)高爐渣的選擇性反應(yīng)與強(qiáng)化水解過(guò)程，從而獲得較高的鈦收率，經(jīng)煅燒成為富鈦料或鈦白粉。
本發(fā)明要解決的上述技術(shù)問(wèn)題可通過(guò)具有以下技術(shù)方案的可回收爐渣其它資源的含鈦高爐渣生產(chǎn)鈦白粉的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)可回收爐渣其它資源的以含鈦高爐渣生產(chǎn)鈦白粉的方法，主要包括以下工藝步驟1、粒度為80-200目的含鈦高爐渣用重量濃度為3％-25％硫酸在55～80℃條件下對(duì)鋁、鎂進(jìn)行選擇性的初步酸解反應(yīng)，充分酸解反應(yīng)后對(duì)料漿進(jìn)行固液分離，作為二次渣的固相與液相分別進(jìn)入下一道工序；2、對(duì)初步酸解工序1固液分離得到的固相二次渣用濃度為25％-60％硫酸在80～120℃條件下進(jìn)行二次酸解反應(yīng)，酸解料漿經(jīng)固液分離，所得固相即為鈦硅石膏，液相進(jìn)入下一道水解工序；3、在二次酸解工序2所得的液相中加入水在100～115℃的條件下進(jìn)行水解結(jié)晶反應(yīng)，結(jié)晶反應(yīng)析出相為鈦的水合物偏鈦酸，充分水解結(jié)晶反應(yīng)后對(duì)偏鈦酸進(jìn)行分離，偏鈦酸進(jìn)入下一道工序；4、對(duì)進(jìn)入水解結(jié)晶反應(yīng)工序前的液相料漿實(shí)施電磁波激發(fā)輻射；5、水解結(jié)晶反應(yīng)工序3分離得到的偏鈦酸經(jīng)脫水洗滌后，用鹽處理劑進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。所述鹽處理劑可選自碳酸鉀、硫酸鋁、TiO2溶膠和磷酸等中的至少一種；
6、經(jīng)鹽處理后的偏鈦酸在800～1100℃下進(jìn)行煅燒，制得成品鈦白粉；7、對(duì)初步酸解工序1分離所得的液相分別單獨(dú)或共同先后實(shí)施以下處理工序(1)加入鋁脫出劑與進(jìn)入液相的鋁反應(yīng)生成硫酸銨鋁，經(jīng)固液分離、干燥制備硫酸鋁銨產(chǎn)品；鋁脫出劑可以為硫酸銨、氨等。
(2)加入水并升溫至沸點(diǎn)進(jìn)行水解反應(yīng)，使進(jìn)入液相的鈦結(jié)晶析出，經(jīng)固液分離、干燥、煅燒制備富鈦料產(chǎn)品；(3)加入堿與進(jìn)入液相的鎂反應(yīng)生成氫氧化鎂，經(jīng)固液分離、干燥制備氫氧化鎂產(chǎn)品。所述堿堿可選自氫氧化鈉、氫氧化鉀、氨水等中的至少一種。
在上述方案中，工序1是為了回收含鈦高爐渣中的鋁、鎂等組分而設(shè)計(jì)的一道工序，是初步酸解反應(yīng)工序。該工序硫酸的用量取決于高爐渣中的鋁、鎂等組分的含量與硫酸濃度。硫酸的用量至少應(yīng)能將高爐渣浸沒(méi)，使高爐渣中的鋁、鎂等組分能充分地溶解于硫酸。通常為高爐渣用量的1～5倍。酸解反應(yīng)時(shí)間取決于硫酸的濃度、反應(yīng)溫度、鋁鎂等組分的分布與含量、高爐渣的粒度以及工藝要求，以使高爐渣中的鋁、鎂等組分得以充分地溶解于硫酸。酸解反應(yīng)時(shí)間通常為20～90min。高爐渣的粒度一般控制為約0.08～0.18mm(200～80目)，最好是其中80％的粒度小于180目。
在上述方案中，酸解反應(yīng)工序2是本方法的一個(gè)基本工序，是為了回收含鈦高爐渣中的鈦組分，硫酸的用量取決于高爐渣中的鈦組分的含量與硫酸濃度，至少應(yīng)能將初步酸解反應(yīng)工序分離出的作為二次渣的固相浸沒(méi)，使高爐渣中的鈦等能充分地溶解于硫酸，通常為高爐渣用量的1～5倍。酸解反應(yīng)時(shí)間取決于硫酸的濃度、反應(yīng)溫度、鈦組分的分布與含量，以及工藝要求，以使高爐渣中的鈦組分得以充分地溶解于硫酸。酸解反應(yīng)時(shí)間通常為60～120min。
在上述方案的水解反應(yīng)工序中，水的加入量多少主要取決于液相中鈦組分的濃度，以使鈦組分在比較合理的時(shí)間內(nèi)得以充分地結(jié)晶析出為準(zhǔn)。水的加入量對(duì)工藝不會(huì)產(chǎn)生很大的影響。水的加入量，以重量計(jì)，一般為液相50％～400％。
在上述方案中對(duì)液相料漿實(shí)施電磁波激發(fā)輻射，從初步酸解工序1到酸解料漿進(jìn)入水解結(jié)晶反應(yīng)工序之前任一處對(duì)含鈦液相料漿實(shí)施電磁波激發(fā)輻射，既可在酸解反應(yīng)過(guò)程中實(shí)施電磁波激發(fā)輻射，如在用濃度為3％-25％硫酸在55～80℃條件下對(duì)含鈦高爐渣進(jìn)行初步酸解反應(yīng)的同時(shí)實(shí)施電磁波激發(fā)輻射，也可對(duì)酸解反應(yīng)后的酸解料漿實(shí)施電磁波激發(fā)輻射，如在用濃度為25％-60％硫酸在80～120℃條件下對(duì)二次渣酸解反應(yīng)后的料漿實(shí)施電磁波激發(fā)輻射。所實(shí)施的電磁波，其頻率可為0.1～7.0GH，輻射強(qiáng)度可為1000～3200KW/cm3。
在上述方案中，如果電磁波激發(fā)輻射是在進(jìn)行初步酸解反應(yīng)時(shí)實(shí)施，由于電磁波激發(fā)輻射可抑制高爐渣中的鈦組分進(jìn)入液相，因此對(duì)工序1分離所得的液相可分別單獨(dú)或共同先后實(shí)施以下工序進(jìn)行進(jìn)一步處理a、加入硫酸銨與進(jìn)入液相的鋁反應(yīng)生成硫酸銨鋁，經(jīng)固液分離、干燥制備出硫酸鋁銨產(chǎn)品；b、加入氫氧化鈉與進(jìn)入液相的鎂反應(yīng)生成氫氧化鎂，經(jīng)固液分離、干燥制備出氫氧化鎂產(chǎn)品。
對(duì)液相處理，當(dāng)進(jìn)入液相的鎂組分也比較少，不回收鎂組分時(shí)，可僅實(shí)施處理工序a，反之當(dāng)進(jìn)入液相的鋁組分也比較少，不回收鋁組分時(shí)，可僅實(shí)施處理工序b。對(duì)以攀鋼高爐渣為原料生產(chǎn)太白粉，通常是兩個(gè)工序都實(shí)施，或者先對(duì)液相實(shí)施處理工序a，再對(duì)處理工序a分離出的液相實(shí)施施處理工序b，或者先對(duì)液相實(shí)施處理工序b，再對(duì)處理工序b分離出的液相實(shí)施施處理工序a。
如果電磁波激發(fā)輻射是在初步酸解反應(yīng)完結(jié)后實(shí)施，如在酸解料漿進(jìn)入水解結(jié)晶反應(yīng)工序之前實(shí)施，在高爐渣進(jìn)行初步酸解反應(yīng)時(shí)，高爐渣中的鈦組分會(huì)有一部分的進(jìn)入液相，因此，對(duì)工序1分離所得的液相除可分別單獨(dú)或共同先后實(shí)施處理工序a與b外，還需要對(duì)進(jìn)入液相的鈦實(shí)施回收處理，即通過(guò)向液相加入水并升溫至沸點(diǎn)，使進(jìn)入液相的鈦結(jié)晶析出，經(jīng)固液分離、干燥、煅燒制備出富鈦料產(chǎn)品。
在上述方案中，用處理劑對(duì)水解結(jié)晶反應(yīng)析出的鈦的水合物偏鈦酸進(jìn)行鹽處理，以提高鈦白粉的產(chǎn)品品質(zhì)，進(jìn)行鹽處理的時(shí)間與鈦白粉的產(chǎn)品品質(zhì)要求有關(guān)，鹽處理的時(shí)間一般不少于60min。
在上述方案的水解結(jié)晶反應(yīng)工序3，水解結(jié)晶反應(yīng)后經(jīng)固液分離所得的液相，可將其返回到初步酸解反應(yīng)工序，或經(jīng)濃縮后作為二次酸解硫酸循環(huán)使用，這既回收利用了硫酸資源，又避免了對(duì)環(huán)境的污染。
在上述方案的煅燒工序6，將經(jīng)鹽處理劑處理后的偏鈦酸置入煅燒爐在800～1100℃下進(jìn)行煅燒，煅燒的時(shí)間與煅燒的溫度有關(guān)，一般都不少于60min。
本發(fā)明還采取了其它一些技術(shù)措施。
高爐渣一般含TiO2約20-25％，另外還含有硅、鈣、釩、鋁、硫等原素。其中鈣、鋁、鎂的存在，不僅對(duì)鈦的回收工藝具有重要影響，而且也是可利用的重要資源。以本發(fā)明公開(kāi)的含鈦高爐渣生產(chǎn)鈦白粉的方法對(duì)高爐渣進(jìn)行處理，其所含的鋁以硫酸鋁銨的形式得以回收，硫酸鋁銨可作為絮凝劑和生產(chǎn)鋁制品的材料；所含的鎂以氫氧化鎂的形式得以回收，氫氧化鎂可作為阻燃劑；所含的硅、鈣以鈦硅石膏的形式得以回收，鈦硅石膏可作為新型墻體材料的原料；所含的鈦則以富鈦料、顏料級(jí)鈦白粉或非顏料級(jí)鈦白粉的形式得以回收，鈦白粉是一種用途很廣的工業(yè)原料。采用本發(fā)明的方法對(duì)含鈦高爐渣進(jìn)行處理，使高爐渣得到了完全利用，最大限度地實(shí)現(xiàn)了廢棄高爐渣的資源化，同時(shí)保護(hù)了環(huán)境。本發(fā)明將鈣、鋁、鎂全面回收同時(shí)，還實(shí)現(xiàn)了廢硫酸的回收利用，為鈦的提取創(chuàng)造了更好的條件。

本發(fā)明除了具有巨大的社會(huì)效益外，還具有很高經(jīng)濟(jì)效益。用本發(fā)明的方法以高爐渣生產(chǎn)鈦白粉，其成本主要取決于硫酸的消耗量，但硫酸可循環(huán)使用，或可采用現(xiàn)有硫酸法鈦白粉廠的廢酸進(jìn)行生產(chǎn)。每生產(chǎn)一噸鈦白粉約消耗4.2噸硫酸，其生產(chǎn)成本估算參見(jiàn)上表。由上表可見(jiàn)，生產(chǎn)一噸鈦白的成本約為841人民幣元，而市場(chǎng)上的顏料級(jí)銳鈦型鈦白粉價(jià)格9800元/噸，每生產(chǎn)一噸顏料級(jí)銳鈦型鈦白粉的效益是8900元。由此可見(jiàn)，本發(fā)明公開(kāi)的工藝方法，通過(guò)綜合利用后形成了一個(gè)良性的循環(huán)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)，除了具有很高的社會(huì)效益外還有很大的經(jīng)濟(jì)效益。建立一個(gè)年產(chǎn)1萬(wàn)噸的鈦白粉及多種產(chǎn)品的生態(tài)工業(yè)園區(qū)，設(shè)備投資約1500萬(wàn)元，年產(chǎn)值達(dá)1.22億元。利稅可達(dá)1億元人民幣。若不考慮綜合利用，則顏料級(jí)鈦白粉的利稅也可達(dá)到7000萬(wàn)元人民幣。
四

附圖1是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例工藝流程示意框圖。
附圖1是本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例工藝流程示意框圖。
五具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。在以下各本實(shí)施例中，除特別說(shuō)明外，濃度均為重量濃度，百分比均為重量百分比，份數(shù)均為重量份數(shù)。
實(shí)施例1。
本實(shí)施例的工藝流程如附圖1所示。
(1)含TiO2約為22％的攀鋼高爐渣100份，粒度為0.08～0.18mm，置入1號(hào)槽酸解反應(yīng)器中，加入濃度約為12％的硫酸220份，在約65℃下進(jìn)行初步酸解反應(yīng)，反應(yīng)約120min。反應(yīng)過(guò)程中，用電磁波激發(fā)輻射，輻射時(shí)間約5分鐘，強(qiáng)度約為2500KW/m3，頻率約為5.45GH。
(2)初步酸解反應(yīng)完成后經(jīng)離心機(jī)分離洗滌后，液相進(jìn)入2號(hào)反應(yīng)槽，加入硫酸銨脫去鋁，硫銨的加入量由鋁的含量計(jì)算決定。沉淀后經(jīng)真空過(guò)濾機(jī)過(guò)濾洗滌，在約70℃下干燥1小時(shí)左右，得到硫酸鋁銨產(chǎn)品。
(3)工序(2)過(guò)濾洗滌清液再進(jìn)入3號(hào)反應(yīng)槽，用氫氧化鈉調(diào)整pH值約為9(pH調(diào)整范圍為8～14)，結(jié)晶沉淀約12個(gè)小時(shí)后，經(jīng)過(guò)濾、干燥得到工業(yè)級(jí)氫氧化鎂，可作為阻燃劑產(chǎn)品。
(4)由工序(1)初步酸解反應(yīng)得到的二次渣再送入4號(hào)酸解反應(yīng)槽，用濃度約為50％的硫酸，在溫度約為80℃的條件下進(jìn)行二次酸解反應(yīng)，時(shí)間約為120min。酸解后的料漿經(jīng)過(guò)濾和洗滌，所得殘?jiān)礊殁伖枋?，可作高?qiáng)度建筑材料。
(5)工序(4)過(guò)濾洗滌清液進(jìn)入5號(hào)水解反應(yīng)槽，加入水150份，在108℃左右的條件下進(jìn)行水解結(jié)晶反應(yīng)，結(jié)晶析出鈦的水合物偏鈦酸。水解結(jié)晶反應(yīng)約3小時(shí)左右，由真空過(guò)濾機(jī)進(jìn)行脫水和洗滌，送入下一道工序進(jìn)行處理。
(6)經(jīng)脫水洗滌后的料漿送入鹽處理槽進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，鹽處理劑為碳酸鉀和磷酸，依次先后加入，碳酸鉀(K2O)約為TiO2的0.5％(在0.2～1.5％的范圍都可)，磷酸(P2O5)約為TiO2的0.1％(在0.08～0.35％的范圍都可)，固相量控制在260g/L左右(固相量在250～320g/L范圍都可)，調(diào)質(zhì)處理約120min。
(7)用鹽處理劑調(diào)質(zhì)處理后的偏鈦酸在840℃左右下煅燒約2小時(shí)，即制備得顏料級(jí)銳鈦型鈦白粉。
實(shí)施例2本實(shí)施例的工藝流程與實(shí)施例1的工藝流程基本相同，所不同的是將實(shí)施例1水解結(jié)晶反應(yīng)工序(5)中的過(guò)濾洗滌清液返回到初步酸解工序(1)循環(huán)使用。
實(shí)施例3本實(shí)施例的工藝流程與實(shí)施例1的工藝流程基本相同，所不同的是只對(duì)實(shí)施例1中的初步酸解反應(yīng)工序(1)得到的液相實(shí)施工序(2)的處理，即將液相送入2號(hào)反應(yīng)槽，加入硫酸銨脫去鋁，硫銨的加入量根據(jù)鋁的含量計(jì)算決定。沉淀后經(jīng)真空過(guò)濾機(jī)過(guò)濾洗滌，在約90℃下干燥1小時(shí)左右，得到硫酸鋁銨產(chǎn)品。
實(shí)施例4本實(shí)施例的工藝流程與實(shí)施例1的工藝流程基本相同，所不同的是只對(duì)實(shí)施例1中的初步酸解反應(yīng)工序(1)得到的液相不實(shí)施工序(2)的處理，而直接實(shí)施工序(3)的處理，即將液相送入3號(hào)反應(yīng)槽，用氫氧化鈉調(diào)整pH值約為12，(pH調(diào)整為8～14之間都可以)，結(jié)晶沉淀約12個(gè)小時(shí)后，經(jīng)過(guò)濾得到工業(yè)級(jí)氫氧化鎂，可作為阻燃劑產(chǎn)品。
實(shí)施例5本實(shí)施例的工藝流程如附圖2所示(1)含TiO2約為20％的攀鋼高爐渣100份，粒度為0.08～0.18mm，置入1號(hào)槽酸解反應(yīng)器中，加入濃度約為20％的硫酸150份，在約80℃下進(jìn)行初步酸解反應(yīng)，反應(yīng)約60min。經(jīng)過(guò)濾后，得到二次渣。
(2)液相進(jìn)入2號(hào)反應(yīng)槽，加入硫酸銨脫去鋁。硫銨的加入量根據(jù)液相中鋁的含量計(jì)算決定。沉淀后經(jīng)真空過(guò)濾機(jī)過(guò)濾洗滌，在80℃左右下干燥1.2小時(shí)，得到硫酸鋁銨產(chǎn)品。
(3)工序(2)得到的清液進(jìn)入6號(hào)連續(xù)反應(yīng)槽，將溫度升至沸點(diǎn)，通過(guò)連續(xù)水解結(jié)晶得到的初級(jí)偏鈦酸，經(jīng)過(guò)濾洗滌在500℃左右下煅燒約1小時(shí)得到富鈦料。
(4)工序(3)中的過(guò)濾洗滌液體送入3號(hào)反應(yīng)槽，用氫氧化鉀調(diào)整pH值為12左右(pH調(diào)整范圍為8～14)，沉淀后經(jīng)過(guò)濾、干燥得到工業(yè)級(jí)氫氧化鎂，可作為阻燃級(jí)產(chǎn)品。
(5)工序(1)初步酸解反應(yīng)得到的二次渣再送入4號(hào)反應(yīng)槽進(jìn)行二次酸解反應(yīng)，硫酸濃度約為60％，溫度為100℃，時(shí)間為90min左右，經(jīng)過(guò)濾所得殘?jiān)礊殁伖枋啵?jīng)處理可得到高強(qiáng)度建筑材料，液相進(jìn)入下一道工序。
(6)對(duì)工序(5)所得的液相實(shí)施電磁波激發(fā)輻射，輻射強(qiáng)度為1400KW/m3，頻率為4.25GH。
(7)經(jīng)電磁波激發(fā)輻射后的液體進(jìn)入5號(hào)水解結(jié)晶反應(yīng)槽，在沸點(diǎn)溫度下進(jìn)行水解，結(jié)晶反應(yīng)物為鈦的水合物偏鈦酸。加入沸水約128份，時(shí)間約4個(gè)小時(shí)。偏鈦酸料漿經(jīng)真空過(guò)濾、洗滌、漂白進(jìn)入下一道工序。
(8)經(jīng)過(guò)濾脫水、洗滌、漂白后的偏鈦酸料漿送入鹽處理槽進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，鹽處理劑為碳酸鉀、硫酸鋁、TiO2溶膠和磷酸。碳酸鉀K2O約為TiO2的0.2～0.8％，硫酸鋁Al2O3為TiO2的約為0.7～1.1％，TiO2溶膠為TiO2的1.5～2.2％，磷酸P2O5為TiO2的0.05～0.1％，調(diào)質(zhì)處理約120min。，固相量控制在300g/L左右(固相量的范圍在250～320g/L)。
(9)用鹽處理劑調(diào)質(zhì)處理后的偏鈦酸在1050℃左右下煅燒約2小時(shí)，即制備得顏料級(jí)金紅石型鈦白粉。
實(shí)施例6本實(shí)施例的工藝流程與實(shí)施例5的工藝流程基本相同，所不同的是只對(duì)實(shí)施例1中的初步酸解反應(yīng)工序(1)得到的液相只實(shí)施工序(2)與工序(3)的處理，即將液相送入2號(hào)反應(yīng)槽，加入硫酸銨脫去鋁，硫銨的加入量根據(jù)鋁的含量計(jì)算決定。沉淀后經(jīng)真空過(guò)濾機(jī)過(guò)濾洗滌，在約90℃下干燥1小時(shí)左右，得到硫酸鋁銨產(chǎn)品，再將工序(2)得到的清液進(jìn)入6號(hào)水解反應(yīng)槽，將溫度升至沸點(diǎn)，通過(guò)連續(xù)水解結(jié)晶得到的初級(jí)偏鈦酸，經(jīng)真空過(guò)濾洗滌在500℃左右下煅燒約1小時(shí)得到富鈦料。
實(shí)施例7本實(shí)施例的工藝流程與實(shí)施例5的工藝流程基本相同，所不同的是只對(duì)實(shí)施例1中的初步酸解反應(yīng)工序(1)得到的液相只實(shí)施工序(3)與工序(4)的處理，即將工序(1)初步酸解反應(yīng)分離得到的液相送入6號(hào)水解反應(yīng)槽，將溫度升至沸點(diǎn)，通過(guò)連續(xù)水解結(jié)晶得到的初級(jí)偏鈦酸，經(jīng)過(guò)濾洗滌后的固相在600℃左右下煅燒約1.5小時(shí)得到富鈦料，液相送入3號(hào)反應(yīng)槽，用氫氧化鈉調(diào)整pH值為10左右(pH調(diào)整范圍為8～14)，沉淀后經(jīng)過(guò)濾、干燥得到工業(yè)級(jí)氫氧化鎂，可作為阻燃級(jí)產(chǎn)品。
實(shí)施例8本實(shí)施例的工藝流程與實(shí)施例5的工藝流程基本相同，所不同的是將實(shí)施例5水解結(jié)晶反應(yīng)工序(7)中的過(guò)濾洗滌清液，經(jīng)濃縮后返回到第二次酸解工序(5)作為第二次酸解酸循環(huán)使用。
權(quán)利要求
1.一種可同時(shí)回收其它資源的以高爐渣生產(chǎn)鈦白粉的方法，其特征在于包括以下工藝步驟(1)粒度為0.08～0.18mm的含鈦高爐渣用濃度為3％-25％硫酸在55～80℃條件下進(jìn)行初步酸解反應(yīng)，充分反應(yīng)后進(jìn)行固液分離，固相與液相分別進(jìn)入下一道工序；(2)工序(1)固液分離得到的固相二次渣用濃度為25％-60％硫酸在80～120℃條件下進(jìn)行二次酸解反應(yīng)，充分反應(yīng)后進(jìn)行固液分離，固相為可作為墻體材料的鈦硅石膏，液相進(jìn)入下一道工序；(3)在工序(2)所得的液相中加入液相量50％～400％的水在100～115℃的條件下進(jìn)行水解結(jié)晶反應(yīng)，結(jié)晶反應(yīng)析出相為偏鈦酸，充分水解結(jié)晶反應(yīng)后對(duì)偏鈦酸進(jìn)行分離，偏鈦酸進(jìn)入下一道工序；(4)對(duì)進(jìn)入水解結(jié)晶反應(yīng)工序前的液相料漿實(shí)施電磁波激發(fā)輻射；(5)工序(3)分離得到的固相偏鈦酸經(jīng)脫水洗滌后，用鹽處理劑進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理；(6)經(jīng)鹽處理后的偏鈦酸在800～1100℃下進(jìn)行煅燒，制得成品鈦白粉；(7)對(duì)工序(1)分離所得的液相分別單獨(dú)或共同先后實(shí)施以下工序a、加入鋁脫出劑與進(jìn)入液相的鋁反應(yīng)生成硫酸鋁銨，經(jīng)固液分離、干燥制備硫酸鋁銨產(chǎn)品；b、加入水并升溫至沸點(diǎn)進(jìn)行水解反應(yīng)，使進(jìn)入液相的鈦結(jié)晶析出，經(jīng)固液分離、干燥、煅燒制備富鈦料產(chǎn)品；c、加入堿與進(jìn)入液相的鎂反應(yīng)生成氫氧化鎂，經(jīng)固液分離、干燥制備氫氧化鎂產(chǎn)品。
2.如權(quán)利要求1所述的可同時(shí)回收其它資源的以高爐渣生產(chǎn)鈦白粉的方法，其特征在于所實(shí)施的電磁波的頻率為0.1～2.45GH，輻射強(qiáng)度為1500～3200KW/cm3。
3.如權(quán)利要求2所述的可同時(shí)回收其它資源的以高爐渣生產(chǎn)鈦白粉的方法，其特征在于在用濃度為3％-25％硫酸在55～80℃條件下對(duì)含鈦高爐渣進(jìn)行酸解反應(yīng)的同時(shí)實(shí)施電磁波激發(fā)輻射。
4.如權(quán)利要求3所述的可同時(shí)回收其它資源的以高爐渣生產(chǎn)鈦白粉的方法，其特征在于對(duì)工序(1)分離所得的液相分別單獨(dú)或共同先后實(shí)施以下工序處理a、加入硫酸銨與進(jìn)入液相的鋁反應(yīng)生成硫酸銨鋁，經(jīng)固液分離、干燥制備出硫酸鋁銨產(chǎn)品；b、加入堿與進(jìn)入液相的鎂反應(yīng)生成氫氧化鎂，經(jīng)固液分離、干燥制備出氫氧化鎂產(chǎn)品。
5.如權(quán)利要求1所述的可同時(shí)回收其它資源的以高爐渣生產(chǎn)鈦白粉的方法，其特征在于所說(shuō)的鹽處理劑選自鹽處理劑選自碳酸鉀、硫酸鋁、TiO2溶膠和磷酸中的至少一種。
6.如權(quán)利要求1所述的可同時(shí)回收其它資源的以高爐渣生產(chǎn)鈦白粉的方法，其特征在于與進(jìn)入液相中的鎂反應(yīng)生成氫氧化鎂的堿選自氫氧化鈉、氫氧化鉀、氨水中的至少一種。
7.如權(quán)利要求2所述的可同時(shí)回收其它資源的以高爐渣生產(chǎn)鈦白粉的方法，其征在于用濃度為25％-60％硫酸在80～120℃條件下對(duì)二次渣酸解反應(yīng)料漿實(shí)施電磁波激發(fā)輻射。
8.如權(quán)利要求7所述的可同時(shí)回收其它資源的藝高爐渣生產(chǎn)鈦白粉的方法，其特征在于對(duì)工序(1)分離所得的液相分別單獨(dú)或共同先后實(shí)施以下工序處理a、加入硫酸銨與進(jìn)入液相的鋁反應(yīng)生成硫酸銨鋁，經(jīng)固液分離、干燥制備出硫酸鋁銨產(chǎn)品；b、加入水并升溫至沸點(diǎn)，進(jìn)行水解反應(yīng)，使進(jìn)入液相的鈦的水合物結(jié)晶析出，經(jīng)固液分離、干燥、煅燒制備出富鈦料產(chǎn)品；c、加入堿與進(jìn)入液相的鎂反應(yīng)生成氫氧化鎂，經(jīng)固液分離、干燥制備出氫氧化鎂產(chǎn)品。
9.如權(quán)利要求1至8中的任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的可同時(shí)回收其它資源的以高爐渣生產(chǎn)鈦白粉的方法，其特征在于水解結(jié)晶反應(yīng)后經(jīng)固液分離所得的液相返回到初步酸解反應(yīng)工序或經(jīng)濃縮后返回到二次酸解反應(yīng)工序，作為酸解硫酸循環(huán)使用。
10.如權(quán)利要求1至8中的任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的可同時(shí)回收其它資源的以高爐渣生產(chǎn)鈦白粉的方法，其特征在于將含鈦高爐渣粉磨至其中粒徑小于180目的不少于80％。
全文摘要
本發(fā)明是一種可同時(shí)回收其它資源的以高爐渣為原料生產(chǎn)鈦白粉的方法。該方法先用循環(huán)酸對(duì)高爐渣中的鋁、鎂等組分進(jìn)行選擇性初步酸解，然后再用硫酸對(duì)二次渣進(jìn)行二次酸解，經(jīng)固液分離，固相為用作建筑材料的鈦硅石膏，液相加入水在沸點(diǎn)溫度下進(jìn)行水解結(jié)晶反應(yīng)，反應(yīng)析出相為偏鈦酸。在對(duì)液相實(shí)施加水解結(jié)晶反應(yīng)工序之前，可在酸解反應(yīng)過(guò)程或酸解反應(yīng)后對(duì)液相料漿實(shí)施電磁波激發(fā)輻射。結(jié)晶反應(yīng)析出的偏鈦酸經(jīng)脫水過(guò)濾、洗滌后，用鹽處理劑進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，之后經(jīng)高溫煅燒即制取顏料級(jí)鈦白粉。初步酸解反應(yīng)得到的液相經(jīng)進(jìn)一步處理，可以硫酸鋁銨的形式回收鋁資源，以氫氧化鎂的形式回收鎂資源，高爐渣中的寶貴資源得到全面回收。
文檔編號(hào)C01F5/14GK1850617SQ200610020838
公開(kāi)日2006年10月25日 申請(qǐng)日期2006年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月17日
發(fā)明者劉代俊, 徐程浩, 肖永華, 楊德建, 俞雪梅 申請(qǐng)人:四川大學(xué)