專利名稱：：制取鈦液的方法及制取鈦白粉的方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及鈦冶金的方法，更具體地講，涉及制取鈦液和鈦白粉的方法。
背景技術：
：釩鈦-磁鐵礦在選礦、高爐冶煉過程中，約有50%的4太進入高爐渣，形成Ti02含量達17%28%的高爐渣而無法進一步使用，這種高爐渣的堆積既浪費資源又污染環(huán)境。現(xiàn)階段，對高鈦型高爐渣的利用主要采取以治理為主的方式進行，例如，用于鋪路、制磚和建筑骨料。在高鈦型高爐渣的綜合利用方面，有以下方法(1)通過高溫碳化、低溫選擇性氯化來制取四氯化鈦；(2)用濃度為89%93%的硫酸溶液酸解高爐渣，從而制取顏料級鈦白并從廢液中回收Sc203;(3)對高爐渣進行改性后釆用選礦方法將Ti〇2分離出來；(4)對含鈦高爐渣進行加壓酸解來制取富鈦料。以上提取高鈦型高爐渣中鈦的方法需要使用高溫處理方法或使用較高濃度的硫酸進行酸解反應。廢酸是硫酸法鈦白生產的最大隱患之一，國內主要的鈦白廢酸處理方法有濃縮再生、用擴散滲析膜技術提純、制取農用磷酸氫4丐、制取過磷酸4丐肥料、制取硫酸亞鐵銨、制取工業(yè)級硫酸鎂、制取聚鐵、制取人造金紅石等。此外，如果釆用中和處理方法來處理廢酸，將極大地增加生產成本。
發(fā)明內容本發(fā)明通過提供一種制取鈦液的方法，克服了上述技術問題中的一個或多個。該制取鈦液的方法包括以下步驟a、用無機酸對含鈥水淬高爐渣進行酸解；b、用無機酸對步驟a中酸解后的物料進行浸取，然后過濾得到濾液；c、用所述濾液對含鈦水淬高爐渣進行酸浸；d、對酸浸后的物料進行水解，并過濾，得到鈦富集后的物料；e、用無機酸對鈦富集后的物料進行酸解；f、用酸溶液對步驟e中酸解后的物料進行浸取，然后過濾，從而得到鈦液。含鈦水淬高爐渣4安重量百分數計可包含17%28%的Ti02、22%32%的CaO、22%28%的Si02、10%16%的A1203、5%8%的MgO以及3%5%的其它物質。無機酸可包括石克酸溶液和鹽酸溶液中的一種或其混合物。優(yōu)選地，無才幾酸為碌b酸:容液。根據本發(fā)明的一方面，在步驟a中無機酸的質量濃度為10%~70%,無機酸與含鈦水淬高爐渣的重量之比為1.5:16:1，酸解的溫度為200°C350°C,酸解的時間為120min300min。根據本發(fā)明的一方面，在步驟b中無機酸的質量濃度為10%70%，無機酸與步驟a中使用的含鈦水淬高爐渣的重量之比為2:16:1，浸取的溫度為5(TC卯。C，浸取時間為30min120min。根據本發(fā)明的一方面，在步驟c中所述濾液與含鈦水淬高爐渣的重量之比為3:110:1。根據本發(fā)明的一方面，在步驟d中，對酸浸后的物料進行水解的步驟包括以下步驟向酸浸后獲得的物料加水，控制溶液的pH值為04煮沸l(wèi)h4h,其中，加入的水與步驟c中使用的含鈦水淬高爐渣的重量之比為2:15:1。根據本發(fā)明的一方面，在步驟e中無機酸的質量濃度為50%以上，無機酸與鈦富集后的物料的重量之比為1.5:12.5:1，酸解的溫度為150°C350°C,酸解的時間為60min以上。根據本發(fā)明的一方面，在步驟f中酸溶液為辟u酸溶液、鹽酸溶液或其混合物，酸溶液的pH值為0~4,浸取的溫度為50°C90°C，浸取時間為30min120min。本發(fā)明還通過提供一種制取鈦白粉的方法，克服了上述技術問題中的一個或多個。該方法包括以下步驟由鈦精礦制取鈦液；根據本發(fā)明的由含鈦水淬高爐渣制取鈦液的方法來制取鈦液；按照鈦量比例為1:11:4來混合所述根據本發(fā)明的由含鈦水淬高爐渣制取的鈦液和所述由鈦精礦制取的鈦液，從而獲得水解鈦液；由水解鈦液作為原料，通過水解、過濾、洗滌、鹽處理、煅燒和研磨來制取鈦白粉。根據本發(fā)明的制取鈦液的方法和制取鈦白粉的方法具有以下優(yōu)點(l)可利用煉鐵生產過程中產生的含鈦水淬高爐渣，工藝簡單，實現(xiàn)了高爐渣中有價元素的有效利用；(2)可使用鈦白生產過程產生的廢酸、軋鋼過程中產生的廢酸對含鈦水淬高爐渣進行酸解、浸取，成功解決了廢酸難以處理的問題，減少了環(huán)境污染。通過下面結合附圖進行的詳細描述，本發(fā)明的上述和其它目的及特點將會變得更加清楚，其中圖1是根據本發(fā)明的制取鈦液的方法的流程圖；圖2是根據本發(fā)明的制取鈦白粉的方法的流程圖。具體實施例方式在下文中，將參照附圖更加充分地描述本發(fā)明。本領域技術人員將意識到，在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，可以以各種不同的方式修改描述的實施例?，F(xiàn)在參照附圖來描述根據本發(fā)明的制取鈦液的方法，圖1是根據本發(fā)明的制取鈦液的方法的流程圖。根據本發(fā)明的制取鈦液的方法采用含鈦水淬高爐渣作為原料。高爐渣在高溫下用水驟冷(即，水淬)后晶體的無序度增加，處于非晶態(tài)甚至無定形態(tài)，其物理化學性質都有很大的變化，導致其酸浸行為也隨之變化。含鈦水淬高爐渣具有非常好的化學活性，反應迅速。其化學組成如表l所示。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>根據本發(fā)明的制取鈦液的方法，首先，用無機酸對含鈦水淬高爐渣進行酸解。在該酸解步驟中使用的無機酸的濃度(質量濃度，下同)可為10%~70%,無機酸與含鈦水淬高爐渣的重量之比可為1.5:16:1，酸解的溫度可為200°C350°C,酸解的時間可為120min300min(分鐘)。在實際操作過程中，可將無機酸加入到含鈦水淬高爐渣中，待反應至不再產生氣泡后將反應物移至馬弗爐內保溫。本領域技術人員可以根據無機酸的用量、酸解的溫度來確定在馬弗爐內保溫的時間，優(yōu)選地，保溫150min280min。這里，所使用的無機酸可以為石克酸溶液、鹽酸溶液或其混合物。在實際生產過程中，可以采用以下酸中的一種或其混合物工業(yè)硫酸、工業(yè)鹽酸、軋鋼過程中產生的廢酸、鈦白生產過程中產生的廢酸。優(yōu)選地，使用廢硫酸、廢鹽酸或其混合物對含鈦水淬高爐渣進行酸解；更加優(yōu)選地，使用廢石克酸對含鈦水淬高爐渣進行酸解。在該步驟中使用的無機酸(例如廢酸)同樣適用于下面的步驟。接著，用無^/i酸對酸解后的物料進行浸:取，然后過濾得到濾液。在該浸取步驟中使用的無機酸的濃度可為10%70%,無機酸與原料含鈦水淬高爐渣的重量之比可以為2:16:1，浸if又的溫度可為5(TC^TC，浸取時間可以為30min120min。然后，用上述浸取步驟中獲得的濾液對另外的含鈦水淬高爐渣進行酸浸。在該酸浸步驟中，濾液與該另外的含鈦水淬高爐渣的重量之比可為3:110:1。該酸浸的過程不僅使所述另外的含鈦水淬高爐渣中的部分Ti02轉化成可溶性鈦鹽，而且使生成的鈦鹽溶解在液相中。待反應至不再產生氣泡后，向反應物加水，控制溶液的pH值為04的條件下煮沸1h4h(小時)，從而使反應物中可溶性鈦鹽水解，然后過濾，得到鈦富集后的物料。在該步驟中，加水量與所述另外的含鈦水淬高爐渣的重量之比可為2:15:1。該煮沸的過程主要是可溶性鈦鹽水解的過程，但該煮沸的過程可進一步使含鈦水淬高爐渣中的Ti02轉化成可溶性鈦鹽，并使生成的鈦鹽溶解在液相中；也就是說，煮沸的步驟中包括水解、酸解和浸取的過程。接著，用無機酸對鈦富集后的物料進行酸解。在該酸解步驟中，所使用的無機酸的濃度可為50%以上，無機酸與鈦富集后的物料的重量之比可為1.5:1-2.5:1,酸解的溫度可為150。C350。C，酸解的時間可為60min以上。在實際操作過程中，可將濃度為50%以上的無機酸加入到鈦富集后的物料中，待反應至不再產生氣泡后將反應物移至馬弗爐內保溫。本領域技術人員可以根據無機酸的用量、酸解的溫度來確定在馬弗爐內保溫的時間，優(yōu)選地，保溫60min300min。最后，用酸溶液對上述酸解后的物料進行浸取，然后過濾，從而得到鈦液。在該浸耳又步驟中使用的所述酸溶液可以為石危酸溶液、鹽酸溶液或其混合物，所述酸溶液的pH值可為0~4，浸取的溫度可為50°C90°C,浸取時間可為30min120min。以上獲得的鈦液可直接進入鈦白粉生產的主流程，從而制取鈦白粉。本領域技術人員可以采用公知技術由以上制取的鈦液制取鈦白粉，在此不再贅述。因此，根據本發(fā)明的制取鈦液的方法，使用含鈦水淬高爐渣作為原料來制取鈦液，成本低，實現(xiàn)固體廢物中有價元素的有效利用。此外，根據本發(fā)明的制取鈦液的方法，酸解步驟和浸取步驟均可使用廢酸(例如軋鋼過程中產生的廢酸或鈦白生產過程中產生的廢酸)，有效地解決了廢酸難以處理、難以全面回收的技術問題，帶來保護環(huán)境和節(jié)約資源的雙重效益。以下，參照附圖來描述根據本發(fā)明的制取鈦白粉的方法，圖2是根據本發(fā)明的制取鈦白粉的方法的流程圖。根據本發(fā)明的制取鈦白粉的方法，首先，利用傳統(tǒng)方法由鈦精礦作為原料來制取鈦液。例如，可由Ti02含量為40%以上的鈦精礦作為原料，用濃度為84%~88%、重量為鈥一青礦重量的1.4~1.74咅的無才幾酸(例如辟b酸)在150。C350。C的條件下對該鈦精礦進行酸解后熟化120min或120min以上，冷卻，然后向其加入重量為鈦精礦重量的2倍4倍的水充分浸取可溶性鈦鹽，過濾，從而得到鈦液。然而，由鈦精礦制取鈦液的方法不限于此。然后，根據本發(fā)明方法由含鈦水淬高爐渣制取的鈦液和由鈦精礦制取的鈦液，按照鈦量比例為1:11:4混合配制成水解鈦液。隨后，利用傳統(tǒng)方法由水解鈦液作為原料來制取鈦白粉。例如，利用該水解鈦液作為原料，經過水解、過濾、洗滌、鹽處理、煅燒和研磨，從而制耳又鈦白粉。需要指出的是，如果僅采用根據本發(fā)明方法由含鈦水淬高爐渣制取的鈦液作為原料經過水解、過濾、洗滌、鹽處理、煅燒和研磨等工藝來制取鈦白粉，則該鈦白粉難以達到顏料級鈦白粉的質量要求。根據本發(fā)明的制取鈦白粉的方法，按照一定的比例將由鈦精礦制取的鈦液和才艮據本發(fā)明方法由含鈦水淬高爐渣制取的鈦液混合作為水解鈦液，經過水解、過濾、洗滌、鹽處理、煅燒和研磨等工藝，易于制取顏料級鈦白粉。下面的實施例更加詳細地說明了根據本發(fā)明的制取鈥液的方法和制取鈦白粉的方法。然而，應該理解，本發(fā)明不受這些實施例的限制。實施例1:制取鈥液將含鈦水淬高爐渣(該高爐渣按重量百分H計含有22.60%的Ti02、28.60%的CaO、24.75%的Si02、13.15%的A1203、6.65%的MgO)在110±5°C的溫度條件下干燥120min,除去高爐渣中的水分。將100g干燥過的含鈦水淬高爐渣緩慢加入到200mL預先用工業(yè)硫酸配制的濃度為50%的硫酸溶液中，并用攪拌器不斷攪拌，待反應至不再產生氣泡后，將反應物放入馬弗爐內在32(TC條件下熟化210min,然后按含鈦水淬高爐渣重量與浸取液重量為1:4加入濃度為20%的廢石克酸溶液在70。C條件下保溫浸取lh,對浸取后的物料進行過濾處理得到濾液。取上述制取的濾液500mL放入反應器中，另取100g上述干燥過的含鈦水淬高爐渣緩慢加入反應器內，并用攪拌器不斷攪拌，待反應至不再產生氣泡后，加入350mL水繼續(xù)煮沸2h,對反應物進4于過濾處理，在110土5。C的溫度條件下干燥濾餅，得到158.3g鈦富集后的物料。將鈥富集后的物料100g放入反應器中，加入80mL濃度為50%的硫酸，并用攪拌器不斷攪拌，待反應至不再產生氣泡后，將反應物放入馬弗爐內在17(TC條件下熟化120min,然后按鈦富集后的物料的重量與浸取液重量為1:3加入pH值為2的^L酸溶液在70。C條件下保溫浸耳又lh，對浸取后的物料進行過濾處理，得到鈦液。實施例2:制取鈥液將含鈦水淬高爐渣(該高爐渣按重量百分數計含有22.12%的Ti02、29.17%的CaO、24.66%的Si〇2、12.80%的A1203、6.52%的MgO)在110士5。C的溫度條件下干燥120min,除去高爐渣中的水分。將100g干燥過的含鈦水淬高爐渣緩慢加入到480mL預先使用鈦白廢石克酸和工業(yè);5克酸配制的濃度為20%的硫酸溶液中，并用攪拌器不斷攪拌，待反應至不再產生氣泡后，將反應物放入馬弗爐內在320。C條件下熟化210min,然后按含鈦水淬高爐渣重量與浸取液重量為l:4加入軋鋼過程中產生的濃度為20%的廢硫酸溶液在68°C條件下保溫浸取lh,對浸取后的物料進行過濾處理得到濾液。取上述制取的濾液500mL放入反應器中，另取lOOg上述干燥過的含鈦水淬高爐渣緩慢加入反應器內，并用攪拌器不斷攪拌，待反應至不再產生氣泡后，加入350mL水繼續(xù)煮沸2h，對反應物進行過濾處理，在110士5。C的溫度條件下干燥濾餅，得到156.4g鈦富集后的物料。將鈥富集后的物料100g放入反應器中，加入80mL濃度為50%的硫酸，并用攪拌器不斷攪拌，待反應至不再產生氣泡后，將反應物放入馬弗爐內在17(TC條件下熟化120min,按鈦富集后的物料的重量與浸取液重量為1:3加入pH值為1的^充酸溶液在7(TC條件下保溫浸取lh，對浸取后的物料進行過濾處理，得到鈦液。實施例3:制取鈦白粉將101mL濃度為86%的硫酸溶液加入到500mL燒杯中，在不斷攪拌的條件下加入100g鈥精礦(該4太精礦按重量百分數計含有45.91%的TiO2、0.93%的CaO、3.95%的Si02、1.70%的A1203、6.50%的MgO、30.86o/"々TFe),充分攪拌使之與硫酸溶液混合均勻，混勻后將混合物放在電熱套上加熱，當加熱至約120。C時體系開始反應，不斷攪拌直至反應物料固化。將反應固化的物料移至馬弗爐內在21(TC的條件下熟化150min,然后將熟化物料取出冷卻至室溫后，向熟化物料中加入300mL的浸取水，并將該燒杯置于溫度為70°C的水浴中攪拌至固體充分溶解。最后，將浸取物料過濾便得到鈦液。將實施例1中制取的鈦液與以上由鈦精礦制取的鈦液按照鈦量比例為1:2配制成水解鈦液，該水解鈦液的總TK)2含量為220±5g/L,T產含量為3g/L5g/L。底水與水解鈦液的體積比為1:4,底水和水解鈥液的預熱溫度為96。C98。C，將水解鈦液加入到底水中，水解鈥液的加料時間為16min18min,加入水解鈦液的過程中保持溫度為96。C98。C并不斷攪拌，水解鈦液加完之后繼續(xù)保溫并攪拌。出現(xiàn)變灰點之后，停止攪拌和加熱，靜置30min之后開始加入稀釋水(溫度不低于90。C的熱水)繼續(xù)水解，水解漿料保持在微沸狀態(tài)(溫度約115°C),控制水解漿料的總Ti02含量為160g/L左右，加入稀釋水的時間為大約120min。加完稀釋水后繼續(xù)在孩t沸狀態(tài)下水解70min。對水解后的物料進行過濾處理，先用pH為1的石克酸溶液洗滌濾餅，再用蒸餾水洗滌。對洗滌好的物料進行鹽處理，鹽處理劑為碳酸鉀和磷酸，碳酸鉀的添加量(以K20計)為1102量的0.48%,磷酸的添加量(以P20J+)為Ti02f的0.25%。接著，對鹽處理后的物料進行煅燒，即，首先用45min將該物料升溫至400。C并保溫45min,然后用45min升溫至700。C并^f呆溫60min,最后用45min升溫至920。C并保溫30min。完成煅燒后，冷卻物料，并對物料進行研磨，得到顏料級鈦白粉。含鈦水淬高爐渣(200g含鈦水淬高爐渣，即兩次使用的含鈦水淬高爐渣的總量)中的4太的回收率為67.24%。實施例4:制取鈦白粉將101mL濃度為86%的硫酸溶液加入到500mL燒杯中，在不斷攪拌的條件下加入100g鈥精礦(該鈦精礦按重量百分數計含有45.91%的TiO2、0.93%的CaO、3.95%的Si02、1.70%的A1203、6.50%的MgO、30.86%的TFe),充分攪拌使之與硫酸溶液混合均勻，混勻后將混合物放在電熱套上加熱，當加熱至約120。C時體系開始反應，不斷攪拌直至反應物料固化。將反應固化的物料移至馬弗爐內在210。C的條件下熟化150min,然后將熟化物料取出冷卻至室溫后，向熟化物料中加入300mL的浸取水，并將該燒杯置于溫度為70°C的水浴中攪拌至固體充分溶解。最后，將浸取物料過濾便得到鈦液。將實施例2中制取的鈦液與以上由鈦精礦制取的鈦液按照鈦量比例為1:2配制成水解鈥液，該水解鈥液的總Ti02含量為220士5g/L,T產含量為3g/L5g/L。底水與水解鈦液的體積比為1:4，底水和水解鈦液的預熱溫度為96。C98。C,將水解鈥液加入到底水中，水解鈦液的加料時間為16min18min,加入水解鈦液的過程中保持溫度為96。C98。C并不斷攪拌，水解鈦液加完之后繼續(xù)保溫并攪拌。出現(xiàn)變灰點之后，停止攪拌和加熱，靜置30min之后開始加入稀釋水(溫度不低于卯。C的熱水)繼續(xù)水解，水解漿料保持在微沸狀態(tài)(溫度約115°C),控制水解漿料的總Ti02含量為160g/L左右，加入稀釋水的時間為大約120min。加完稀釋水后繼續(xù)在孩i沸狀態(tài)下水解70min。對水解后的物料進行過濾處理，先用pH為1的碌u酸溶液洗滌濾餅，再用蒸餾水洗滌。對洗滌好的物料進行鹽處理，鹽處理劑為石友酸鉀和磷酸，碳酸鉀的添加量(以K20計)為Ti02量的0.48%,磷酸的添加量(以P20"+)為Ti02f的0.25%。接著，對鹽處理后的物料進行煅燒，即，首先用45min將該物料升溫至400。C并保溫45min,然后用45min升溫至700°C并保溫60min，最后用45min升溫至920。C并保溫30min。完成煅燒后，冷卻物料，并對物料進行研磨，得到顏料級鈦白粉。含鈦水淬高爐渣(200g含鈦水淬高爐渣，即兩次使用的含鈦水淬高爐渣的總量)中的鈥的回收率為72.12%。權利要求1.一種制取鈦液的方法，所述方法包括以下步驟a、用無機酸對含鈦水淬高爐渣進行酸解；b、用無機酸對步驟a中酸解后的物料進行浸取，然后過濾得到濾液；c、用所述濾液對含鈦水淬高爐渣進行酸浸；d、對酸浸后的物料進行水解，并過濾，得到鈦富集后的物料；e、用無機酸對鈦富集后的物料進行酸解；f、用酸溶液對步驟e中酸解后的物料進行浸取，然后過濾，從而得到鈦液。2、如權利要求l所述的方法，其特征在于，含鈦水淬高爐渣按重量百分數計包含17%~28%的Ti02、22%32%的CaO、22%~28%的Si02、10%16%的A1203、5%~8%的MgO以及3%~5%的其它物質。3、如權利要求l所述的方法，其特征在于，無機酸包括好,酸溶液和鹽酸溶液中的一種或其混合物。4、如權利要求3所述的方法，其特征在于，無機酸為硫酸溶液。5、如權利要求l所述的方法，其特征在于，在步驟a中無^/L酸的質量濃度為10%70%，無機酸與含鈦水淬高爐渣的重量之比為1.5:16:1，酸解的溫度為200。C350。C，酸解的時間為120min300min。6、如權利要求l所述的方法，其特征在于，在步驟b中無機酸的質量濃度為10%70%,無機酸與步驟a中使用的含鈦水淬高爐渣的重量之比為2:16:1，浸耳又的溫度為5(TC90。C,浸耳又時間為30min120min。7、如權利要求l所述的方法，其特征在于，在步驟c中所述濾液與含鈦水淬高爐渣的重量之比為3:110:1。8、如權利要求l所述的方法，其特征在于，在步驟d中，對酸浸后的物料進行水解的步驟包括以下步驟向酸浸后獲得的物料加水，控制溶液的pH值為04煮沸l(wèi)h4h,其中，加入的水與步驟c中使用的含鈦水淬高爐渣的重量之比為2:15:1。9、如權利要求l所述的方法，其特征在于，在步驟e中無機酸的質量濃度為50%以上，無機酸與鈦富集后的物料的重量之比為1.5:1~2.5:1,酸解的溫度為150。C~350。C，酸解的時間為60min以上。10、如權利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟f中酸溶液為硫酸溶液、鹽酸溶液或其混合物，酸溶液的pH值為0~4,浸取的溫度為50°C~90°C,浸取時間為30min120min。11、一種制取鈦白粉的方法，所述方法包括以下步驟由鈦精礦制取鈥液；根據如權利要求1至權利要求10中的任一項權利要求所述的方法制取鈦液；按照鈥量比例為1:11:4來混合所述根據如權利要求1至權利要求10中的任一項權利要求所述的方法制取的鈦液和所述由鈦精礦制取的鈦液，從而獲得水解鈦液；由水解鈦液作為原料，通過水解、過濾、洗滌、鹽處理、煅燒和研磨來制取鈦白粉。全文摘要本發(fā)明公開了一種制取鈦液的方法和制取鈦白粉的方法。該制取鈦液的方法包括a.用無機酸對含鈦水淬高爐渣進行酸解；b.用無機酸對步驟a中酸解后的物料進行浸取，然后過濾得到濾液；c.用所述濾液對含鈦水淬高爐渣進行酸浸；d.對酸浸后的物料進行水解，并過濾，得到鈦富集后的物料；e.用無機酸對鈦富集后的物料進行酸解；f.用酸溶液對步驟e中酸解后的物料進行浸取，然后過濾，從而得到鈦液。該方法利用煉鐵生產過程中產生的含鈦水淬高爐渣，工藝簡單，實現(xiàn)了高爐渣中有價元素的有效利用，同時解決了鈦白生產過程產生的廢酸難以處理的問題，減少了環(huán)境污染。文檔編號C01G23/00GK101367546SQ20081014978公開日2009年2月18日申請日期2008年9月27日優(yōu)先權日2008年9月27日發(fā)明者勇唐,張?zhí)觳?杜劍橋,程曉哲,稅必剛,羅建林申請人:攀鋼集團研究院有限公司;攀鋼集團攀枝花鋼鐵研究院有限公司