專利名稱：一種提高高爐渣中二氧化鈦品位的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種處理高鈦渣的方法，更具體地講，本發(fā)明涉及一種提高 高爐渣中二氧化鈦品位的方法。
背景技術(shù)：
攀枝花地區(qū)擁有豐富的釩鈦磁鐵礦資源，其中鈦儲量占全國鈦資源的95 %。釩鈦磁鐵礦在選礦、高爐冶煉過程中，約有50%的鈦進(jìn)入高爐渣，形成 二氧化鈦含量達(dá)17% ~28%的高爐渣而無法進(jìn)一步使用。目前這種高爐渣已 經(jīng)在攀枝花鋼鐵公司渣場堆放5000萬噸，并仍以每年300萬噸的速度增長， 既浪費(fèi)資源又污染環(huán)境。
對高鈦型高爐渣的利用現(xiàn)攀鋼采取以治理為主方式進(jìn)行用于鋪路、制 磚和用作建筑骨料進(jìn)行使用。
對高鈦型高爐渣的綜合利用方面，已經(jīng)做出了如下所述的研究工作
1、 通過高溫碳化、低溫選擇性氯化來制備四氯化鈦的工藝流程。該工藝 需要使用高溫對高鈦型高爐渣高溫碳化處理，然后進(jìn)行低溫選擇性氯化，并 且氯化后產(chǎn)生大量氯化副產(chǎn)物需要處理。
2、 對高爐渣進(jìn)行改性后采用選礦方法將其分離出來的方法。該工藝需要 在高溫條件下對高鈦型高爐渣保溫較長時(shí)間，待形成的晶粒長大后再經(jīng)過選 礦方式回收《太。
由于上述提取高鈦型高爐渣中鈦的方法需要使用高溫處理方法，所以能 耗和處理成本較大。
3、 用濃度為89% ~93%硫酸酸解高爐渣制取顏料級鈦白和從廢液中回
收SC203的研究。
4、 含Ti的高爐渣經(jīng)加壓酸解后制備富鈦料。
由于上述提取高鈦型高爐渣中鈦的方法需要使用較高濃度的硫酸進(jìn)行酸 解反應(yīng)，因此經(jīng)濟(jì)運(yùn)行上存在風(fēng)險(xiǎn)。
近幾年，攀鋼一直致力于解決高鈦型高爐渣綜合利用，因而開發(fā)出高鈦
型高爐渣的綜合利用制備得到富鈦型高爐渣的方法，實(shí)現(xiàn)高爐渣中的有價(jià)元 素的有效利用，具有較大的經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，這樣的富鈦型高爐渣制備方法 還未見有所報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種提高高爐渣中二氧化鈦品位的方法。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的， 一種提高高爐渣中二氧化鈦品位的方法包括以下步
驟將高爐渣在高溫下進(jìn)行預(yù)處理，使高爐渣中的鈦形成不溶于酸的結(jié)構(gòu)； 將高溫預(yù)處理過的高爐渣浸入酸中；對酸浸取過的高爐渣進(jìn)行過濾，然后洗 滌過濾后得到的過濾物；將洗滌后的過濾物在高溫下煅燒，得到鈦原料。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述高爐渣為用水進(jìn)行過驟冷處理的高鈦型水淬 高爐渣。所述高爐渣在高溫下進(jìn)行預(yù)處理的溫度為600~1100°C，恒溫時(shí)間 為0.5 5h。所述鈦不溶于酸的結(jié)構(gòu)為金紅石型結(jié)構(gòu)。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述酸為無機(jī)酸。優(yōu)選地，所述無機(jī)酸為鹽酸、 硝酸、硫酸或它們的混合物。所述無機(jī)酸的濃度為10wt% 20wt%,酸浸取溫 度為100 120°C，酸浸取時(shí)間為0.5h 3h。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，洗滌后的煅燒溫度為600 800°C 。
根據(jù)本發(fā)明的方法成本低，實(shí)現(xiàn)了高爐渣中有價(jià)元素的有效利用，具有 環(huán)保和節(jié)約資源的雙重效益。


通過下面結(jié)合附圖進(jìn)行的描述，本發(fā)明的上述和其他目的和特點(diǎn)將會變 得更加清楚，其中
圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的提高高爐渣中二氧化鈦品位的 方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面，將參照附圖來詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的提高高爐渣中二氧化 鈦品位的方法。
圖L是示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的提高高爐渣中二氧化鈦品位的 方法的流程圖。
參照圖1，在步驟SIO,在高爐渣出爐后在高溫下使用水對高爐渣進(jìn)行驟
冷處理，得到高鈦型水淬高爐渣。高鈦型水淬高爐渣典型的化學(xué)組成如表1:
表l:水淬高爐渣典型化學(xué)成分 (％)
成分Ti02CaOSi02A1203MgO其它
含量(％)22.6028.6024.7513.156.654.25
在水淬處理之前，高爐渣中的鈦以4丐鈦礦的形態(tài)存在；在水淬處理之后， 高爐渣中鈦晶體的無序度增加，處于非晶態(tài)甚至無定形態(tài)。因此經(jīng)過水淬之 后，高爐渣的物理化學(xué)性質(zhì)均有很大的變化，導(dǎo)致其酸浸行為也隨之變化。 具體地講，水淬高爐渣具有非常好的化學(xué)活性，反應(yīng)迅速。
接下來，在步驟S20,對水淬高爐渣進(jìn)行高溫預(yù)處理。具體地講，在步 驟S20，將高鈦型水淬高爐渣放入耐高溫反應(yīng)器內(nèi)，在通空氣的情況下在大 約600~ IIO(TC的溫度下進(jìn)行高溫預(yù)處理，所述高溫預(yù)處理的恒溫時(shí)間為大 約0.5 5h,然后將處理過的高爐渣冷卻備用。
在對高鈦型水淬高爐渣進(jìn)行高溫預(yù)處理的過程中，耐高溫反應(yīng)器可為馬 弗爐，但是本發(fā)明不限于此。
在對高鈦型水淬高爐渣進(jìn)行高溫預(yù)處理之后，高爐渣中的鋁、鎂、鈣等 的金屬氧化物與酸的反應(yīng)活性不變，而水淬高爐渣中的鈦形成不溶于酸的結(jié) 構(gòu)，即，高爐渣中的鈦從無定型態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)椴蝗苡谒岬慕鸺t石型。
在步驟S30,使用一定濃度的酸將高溫預(yù)處理后的高爐渣進(jìn)行浸取，其 中，酸浸取溫度為100 120°C，浸取時(shí)間為0.5 3h。優(yōu)選地，在上述酸浸過 程中，所述酸為無機(jī)酸，例如鹽酸、硝酸和硫酸，.所述無機(jī)酸的適宜濃度范 圍在質(zhì)量百分比為10%~20%之內(nèi)。
在酸浸過程中，高爐渣與加入的酸進(jìn)行反應(yīng)，產(chǎn)生氣泡。具體地講，由 于在高爐渣中、鎂、《丐等的金屬氧化物為活性氧化物，所以這些氧化物與酸 反應(yīng)劇烈，形成沸騰狀。將浸取物加熱是為了加速浸出速度和浸出效果，以 及縮短浸取反應(yīng)時(shí)間并提高產(chǎn)品質(zhì)量。
在步驟S40,對酸浸后的物料進(jìn)行過濾。
在步驟S50，洗滌過濾后得到的物料。優(yōu)選地，可以使用自來水來洗滌 過濾后的物料。
在步驟S60，將洗滌后的物料在大約600 80(TC的溫度下進(jìn)行煅燒，大 約1 2h后得到鈦原料。
下面將給出根據(jù)本發(fā)明的提高高爐渣中二氧化鈦品位的方法的實(shí)施例。 實(shí)施例1
將高鈦型水淬高爐渣在1000。C的溫度且通空氣條件下，恒溫lh后，冷 卻備用。將100g預(yù)處理后的高鈦型水淬高爐渣緩慢加入到300mL預(yù)先用工 業(yè)鹽酸配制的濃度為20%鹽酸溶液中，并用攪拌器不斷攪拌。待反應(yīng)停止后 (不再產(chǎn)生氣泡)，將浸取物料加熱至120°C,保溫3h。冷卻后進(jìn)行過濾處理， 使用自來水洗滌，將濾餅在750。C溫度下煅燒lh得到鈦原料。鈦原料中二氧 化鈦品位為44.2%, 4i的收率為95.8%。
實(shí)施例2
將高鈦型水淬高爐渣在80(TC的溫度且通空氣條件下，恒溫3h后，冷卻 備用。將100g預(yù)處理后的高鈦型水淬高爐渣緩慢加入到600mL預(yù)先用工業(yè) 鹽酸配制的濃度為10%鹽酸溶液中，并用攪拌器不斷攪拌。待反應(yīng)停止后(不 再產(chǎn)生氣泡)，將浸取物料加熱至IO(TC,保溫lh。冷卻后進(jìn)行過濾處理，使 用自來水洗滌，將濾餅在750。C溫度下煅燒lh得到鈦原料。鈦原料中二氧化 鈦品位為43.6%，鈦的收率為95.9%。
實(shí)施例3
將高鈦型水淬高爐渣在600。C的溫度且通空氣條件下，恒溫5h后，冷卻 備用。將100g預(yù)處理后的高鈦型水淬高爐渣緩慢加入到300mL預(yù)先用工業(yè) 鹽酸配制的濃度為20%鹽酸溶液中，并用攪拌器不斷攪拌。待反應(yīng)停止后(不 再產(chǎn)生氣泡)，將浸取物料加熱至120°C，保溫0.5h。冷卻后進(jìn)行過濾處理， 使用自來水洗滌，將濾餅在75(TC溫度下煅燒lh得到鈦原料。鈦原料中二氧 化鈥品位為44.1 %，鈦的收率為92.4 % 。
實(shí)施例4
將高鈦型水淬高爐渣在IOO(TC的溫度且通空氣條件下，恒溫1.5h后，冷 卻備用。將100g預(yù)處理后的高鈦型水淬高爐渣緩慢加入到300mL預(yù)先用工 業(yè)鹽酸配制的濃度為20%鹽酸溶液中，并用攪拌器不斷攪拌。待反應(yīng)停止后 (不再產(chǎn)生氣泡)，將浸取物料加熱至120°C,保溫3h。冷卻后進(jìn)行過濾處理， 使用自來水洗滌，將濾餅在750。C溫度下煅燒lh得到鈦原料。鈦原料中二氧 化鈦品位為43.7%，鈦的收率為95.9%。
將高鈦型水淬高爐渣在100(TC的溫度且通空氣條件下，恒溫1.5h后，冷 卻備用。將100g預(yù)處理后的高鈦型水淬高爐渣緩慢加入到300mL預(yù)先用工 業(yè)鹽酸配制的濃度為20%鹽酸溶液中，并用攪拌器不斷攪拌。待反應(yīng)停止后 (不再產(chǎn)生氣泡)，將浸取物料加熱至IO(TC，保溫lh。冷卻后進(jìn)行過濾處理， 使用自來水洗滌，將濾餅在750。C溫度下煅燒lh得到鈦原料。鈦原料中二氧 化鈦品位為44.3%,鈦的收率為95.8%。
實(shí)施例6
將高鈦型水淬高爐渣在IOO(TC的溫度且通空氣條件下，恒溫0.5h后，冷 卻備用。將100g預(yù)處理后的高鈦型水淬高爐渣緩慢加入到300mL預(yù)先用工 業(yè)鹽酸配制的濃度為15%鹽酸溶液中，并用攪拌器不斷攪拌。待反應(yīng)停止后 (不再產(chǎn)生氣泡)，將浸取物料加熱至109°C，保溫0.5h 。冷卻后進(jìn)行過濾 處理，使用自來水洗滌，將濾餅在600。C溫度下煅燒lh得到鈦原料。鈦原料 中二氧化鈦品位為43.2%，鈦的收率為95.6%。
實(shí)施例7
將高鈦型水淬高爐渣在IIO(TC的溫度且通空氣條件下，恒溫1.5h后，冷 卻備用。將100g預(yù)處理后的高鈦型水淬高爐渣緩慢加入到300mL預(yù)先用工 業(yè)鹽酸配制的濃度為15%鹽酸溶液中，并用攪拌器不斷攪拌。待反應(yīng)停止后 (不再產(chǎn)生氣泡)，將浸取物料加熱至108°C，保溫lh。冷卻后進(jìn)行過濾處理， 使用自來水洗滌，將濾餅在800。C溫度下煅燒lh得到鈦原料。鈦原料中二氧 化鈦品位為44.4%, 4i^的收率為95.7% 。
從以上實(shí)施例可以看出，水淬高爐渣的煅燒溫度和煅燒時(shí)間是影響上述 方法的重要因素。在達(dá)到水淬高爐渣中鈦的轉(zhuǎn)化溫度的條件下，延長高溫條 件下的保溫時(shí)間(即，煅燒時(shí)間)有利于金紅石型結(jié)構(gòu)的形成，從而提高鈦 的回收率。并且從上述實(shí)施例可以看出，當(dāng)溫度達(dá)到1000。C，在保溫1.5h后 鈦的回收率基本達(dá)到 一 個(gè)固定值，例如，實(shí)施例1 、實(shí)施例4 、實(shí)施例5和實(shí) 施例7的鈦回收率分別為95.8%、 95.9%、 95.8%和95.7%。
另外，酸的浸取溫度和時(shí)間影響產(chǎn)品的質(zhì)量，即，品位。
本發(fā)明方法成本低，效益明顯，實(shí)現(xiàn)高爐渣中有價(jià)元素的有效利用，綜 合利用釩鈦磁鐵礦在煉鐵生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的高鈦型水淬高爐渣，解決環(huán)保處 理問題，減少廢物污染，帶來環(huán)境和資源節(jié)約型社會效益。
權(quán)利要求
1.一種提高高爐渣中二氧化鈦品位的方法，所述方法包括以下步驟將高爐渣在高溫下進(jìn)行預(yù)處理，使高爐渣中的鈦形成不溶于酸的結(jié)構(gòu)；將高溫預(yù)處理過的高爐渣浸入酸中；對酸浸取過的高爐渣進(jìn)行過濾，然后洗滌過濾后得到的過濾物；將洗滌后的過濾物在高溫下煅燒，得到鈦原料。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述高爐渣為用水進(jìn)行過驟冷處 理的高鈦型水淬高爐渣。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，所述高爐渣在高溫下進(jìn)行預(yù) 處理的溫度為600 1100°C，恒溫時(shí)間為0.5 5h。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述鈦不溶于酸的結(jié)構(gòu)為金紅石 型結(jié)構(gòu)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述酸為無機(jī)酸。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述無機(jī)酸為鹽酸、硝酸、硫酸 或它們的混合物。
7、 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的方法，其中，所述無機(jī)酸的濃度為 10wt% 20wt%，酸浸取溫度為100 120°C,酸浸取時(shí)間為0.5h 3h。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，洗滌后的煅燒溫度為600 800°C。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種提高高爐渣中二氧化鈦品位的方法，該方法包括將高爐渣在高溫下進(jìn)行預(yù)處理，使高爐渣中的鈦形成不溶于酸的結(jié)構(gòu)；將高溫預(yù)處理過的高爐渣浸入酸中；對酸浸取過的高爐渣進(jìn)行過濾，然后洗滌過濾后得到的過濾物；將洗滌后的過濾物在高溫下煅燒，得到鈦原料。根據(jù)本發(fā)明的方法成本低，實(shí)現(xiàn)了高爐渣中有價(jià)元素的有效利用，具有環(huán)保和節(jié)約資源的雙重效益。
文檔編號C01G23/00GK101367549SQ20081016580
公開日2009年2月18日 申請日期2008年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月23日
發(fā)明者葉恩東, 張?zhí)觳? 杜劍橋, 程曉哲, 稅必剛 申請人:攀鋼集團(tuán)研究院有限公司;攀鋼集團(tuán)攀枝花鋼鐵研究院有限公司