阅读说明：本技术 一种粗钛渣制备人造金红石工艺 (Process for preparing artificial rutile from coarse titanium slag ) 是由 张裕书 高利坤 穆宇 张少翔 张新良 蒋朋 陈超 刘能云 于 2020-07-09 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种粗钛渣制备人造金红石工艺,包括如下步骤：(1)将粗钛渣依次进行焙烧、水洗处理,实现初步脱钠；(2)将水洗渣经盐酸浸出脱钠制备高钛渣；(3)将盐酸浸出液进行萃取得到粗钪渣；(4)将高钛渣进行煅烧制备人造金红石。在粗钛渣经焙烧水洗、盐酸浸出得到高钛渣,高钛渣煅烧得到人造金红石。即本发明通过焙烧水洗、盐酸浸出两次脱钠处理,可获得含TiO<Sub>2</Sub>93.21％、含Fe1.38％的高钛渣,再通过煅烧高钛渣制得人造金红石,大大提高了粗钛渣的回收利用率。(The invention discloses a process for preparing artificial rutile from coarse titanium slag, which comprises the following steps: (1) sequentially roasting and washing the coarse titanium slag to realize primary sodium removal; (2) leaching the washing slag by hydrochloric acid to remove sodium to prepare high-titanium slag; (3) extracting the hydrochloric acid leaching solution to obtain coarse scandium slag; (4) calcining the high titanium slag to prepare the artificial rutile. Roasting, washing and leaching the coarse titanium slag with hydrochloric acid to obtain high titanium slag, and calcining the high titanium slag to obtain the artificial rutile. Namely, the method can obtain TiO-containing by roasting, washing and hydrochloric acid leaching twice sodium removal treatment 2 93.21 percent and high titanium slag containing 1.38 percent of FeI, and then the artificial rutile is prepared by calcining the high titanium slag, thereby greatly improving the recovery rate of the coarse titanium slag.)

一种粗钛渣制备人造金红石工艺

技术领域

本发明属于钛矿回收利用技术领域，尤其涉及一种粗钛渣制备人造金红石工艺。

背景技术

粗钛渣制备人造金红石的试验样品为6次循环过程中反萃得到的粗钛渣的混合物。经分析，混合粗钛渣样品含TiO₂、TFe、Na₂O、Sc₂O₃分别为38.06％、3.18％、44.68％、0.009％。

由于在钛的反萃过程中使用的碱液浓度高，导致了萃取渣中的钠含量高(烘干后的萃取渣中Na₂O含量为40％左右)，高浓度的钠限制了钛反萃渣的利用。回收循环利用反萃渣中脱出的钠，可大幅降低反萃剂NaOH的用量，为此需要进行粗钛渣脱除NaOH和制备人造金红石的试验研究。

发明内容

本发明提供一种粗钛渣制备人造金红石工艺，以解决现有技术的不足。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种粗钛渣制备人造金红石工艺，包括如下步骤：

S1：将粗钛渣依次进行焙烧、水洗处理，实现初步脱钠；

S2：将水洗渣经盐酸浸出脱钠制备高钛渣；

S3：将盐酸浸出液进行萃取得到粗钪渣；

S4：将高钛渣进行煅烧制备人造金红石。

作为上述技术方案的进一步描述：步骤S4中的煅烧温度为800-1100℃；所述步骤S4中的焙烧时间为30-90min。

作为上述技术方案的进一步描述：所述步骤S1包括如下子步骤：

S11：将粗钛渣进行焙烧处理；

S12：将焙烧后的粗钛渣进行水洗；

S13：将水洗后的固液混合物进行固液分离得到水洗液和水洗渣。

作为上述技术方案的进一步描述：所述步骤S11中的焙烧温度为300-900℃；所述步骤S11中的焙烧时间为30-120min。

作为上述技术方案的进一步描述：所述步骤S12中的水洗液固比为2:1-8:1；所述步骤S12中的水洗时间为30-120min。

作为上述技术方案的进一步描述：所述步骤S2包括如下子步骤：

S21：将水洗渣经盐酸浸出处理进一步脱钠；

S22：将浸出混合物进行固液分离得到盐酸浸出液和高钛渣。

作为上述技术方案的进一步描述：所述步骤S21中的盐酸酸浸浓度为3-9M/L；所述步骤S21中的盐酸酸浸温度为0-180℃。

作为上述技术方案的进一步描述：所述步骤S21中的盐酸浸出时间为30-120min；所述步骤S21中的盐酸浸出液固比为2:1-8:1。

作为上述技术方案的进一步描述：所述步骤S3包括如下子步骤：

S31：将盐酸浸出液进行萃取得到粗钪渣和废酸液；

S32：将废酸液进行再生工艺处理得到氯化钠和盐酸；

S33：将盐酸加入浸出脱钠处理中进行回收利用。

作为上述技术方案的进一步描述：所述步骤S31具体为：将盐酸浸出液进行三级逆流萃取得到粗钪渣和废酸液。

本发明具有如下有益效果：

在粗钛渣经焙烧水洗、盐酸浸出得到高钛渣，高钛渣煅烧得到人造金红石。即本发明通过焙烧水洗、盐酸浸出两次脱钠处理，可获得含TiO₂ 93.21％、含Fe1.38％的高钛渣，再通过煅烧高钛渣制得人造金红石，大大提高了粗钛渣的回收利用率。

附图说明

图1为本发明提供的一种粗钛渣制备人造金红石工艺的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，一种粗钛渣制备人造金红石工艺，包括如下步骤：

(1)将粗钛渣依次进行焙烧、水洗处理，实现初步脱钠；

(2)将水洗渣经盐酸浸出脱钠制备高钛渣；

(3)将盐酸浸出液进行萃取得到粗钪渣；

(4)将高钛渣进行煅烧制备人造金红石。

在本实施例中，所述步骤(1)包括如下子步骤：

(11)将粗钛渣进行焙烧处理。

步骤(11)中的焙烧温度为300-900℃；步骤(11)中的焙烧时间为30-120min。

1)为了确定适宜的焙烧温度，进行了焙烧温度条件试验，固定试验条件为：给料50g，焙烧时间60min，焙砂水洗液固比5:1，水洗温度为常温，水洗时间60min，水洗渣进行了盐酸浸出，其酸浓度为4M/L，浸出温度90℃，浸出时间为60min，浸出液固比4。

试验结果：焙烧温度低，虽然钠的浸出率高，但钛的损失大，随着温度升到700℃，钛的浸出率减少，当温度达到900℃时，浸出指标影响不大，可见，适宜的焙烧温度为700℃。

2)焙烧时间试验

固定试验条件为：给料50g，焙烧温度为700℃，焙砂水洗液固比5，水洗温度为常温，水洗时间60min；焙烧时间试验结果表明，适宜的焙烧时间温60min，Na₂O脱出率为72.66％。

(12)将焙烧后的粗钛渣进行水洗。

步骤(12)中的水洗液固比为2:1-8:1；步骤(12)中的水洗时间为30-120min。

3)水洗液固比试验

固定试验条件为：给料50g，焙烧温度为700℃，焙烧时间60min，水洗温度为常温，水洗时间60min。水洗液固比试验结果表明，适宜的液固比为6:1，Na2O脱出率为75.31％。

4)水洗温度试验

固定试验条件为：给料50g，焙烧温度为700℃，焙烧时间60min，焙砂水洗液固比6:1，水洗时间60min。水洗温度试验结果表明，水洗温度的升高对脱钠的指标影响不算大，所以，可以考虑在常温条件下水洗。

5)水洗时间试验

固定试验条件为：给料50g，焙烧温度为700℃，焙烧时间60min，焙砂水洗液固比6:1，水洗温度为常温。水洗时间试验结果表明，适宜的水洗时间为60min。

综上所述，粗钛渣经焙烧温度为700℃，焙烧时间60min，焙砂水洗液固比6，水洗温度为常温，水洗时间60min，可以得到含TiO₂、TFe、Na₂O分别为70.17％、5.87％、20.35％的水洗渣，钠脱出率为75.31％。

在适宜的焙烧—水洗条件下获得粗钛渣水洗脱钠指标结果见表1-1。从表4-11可以看出，粗钛渣经焙烧水洗得到含TiO₂ 70.17％、Sc₂O₃ 0.019％的水洗钛渣，水洗液含TiO₂、TFe、Al₂O₃、Na₂O分别为0.047g/L、0.10g/L、0.046g/L、Na₂O 38.62g/L，为含杂质不高的氢氧化钠溶液，可以返回钛的反萃循环使用，降低钛反萃的NaOH的用量。

表1-1粗钛渣水洗试验结果

(13)将水洗后的固液混合物进行固液分离得到水洗液和水洗渣。其中，水洗液可用于钛反萃中，实现回收利用。

在本实施例中，所述步骤(2)包括如下子步骤：

(21)将水洗渣经盐酸浸出处理进一步脱钠。

步骤(21)中的盐酸酸浸浓度为3-9M/L；步骤(21)中的盐酸酸浸温度为0-180°；步骤(21)中的盐酸浸出时间为30-120min；步骤(21)中的盐酸浸出液固比为2:1-8:1。

6)盐酸浸出浓度试验

固定试验条件：给料30g，盐酸浸出温度90℃，浸出时间为60min，浸出液固比6。浸出盐酸浓度试验结果表明，适宜的酸度为7M/L。

7)盐酸浸出温度试验

固定试验条件为：给料30g，酸度为7M/L，浸出时间为60min，浸出液固比6。浸出盐酸温度试验结果表明，适宜的浸出温度为90℃。

8)盐酸浸出时间试验

固定试验条件为：给料30g，酸度为7M/L，盐酸浸出温度90℃，浸出液固比6。浸出时间试验结果表明，适宜的浸出时间为60min。

9)盐酸浸出液固比试验

固定试验条件为：给料30g，酸度为7M/L，盐酸浸出温度90℃，浸出时间为60min，浸出液固比试验结果表明，适宜的浸出液固比为6:1。在此条件下，钠的作业脱除率为99.58％。结合粗钛渣在焙烧—水洗段钠脱出率75.31％，折算的盐酸酸浸脱出率为24.59％，则水洗+酸浸总的钠脱出率达到99％以上。

焙烧水洗渣在适宜的盐酸浸出条件下获得高钛渣的试验结果列于表1-2。

表1-2盐酸浸出制备高钛渣试验结果

组分	TiO<sub>2</sub>	TFe	Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	Na<sub>2</sub>O	Sc<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
						高钛渣(％)	92.17	1.03	0.12	0.12	32
酸浸出液(g/L)	1.03	6.82	0.55	16.34	32.96

从表1-2可以看出，对粗钛渣经焙烧—水洗得到的含TiO₂ 68.27％、Sc₂O₃ 0.019％的水洗钛渣，经盐酸浸出后，可获得含TiO₂ 92.17％的高钛渣，盐酸浸出液含Sc₂O₃32.96mg/L，可对此进行再进行钪回收，即完成萃钛时带入粗钛渣中的钪的综合回收。萃钪后的废酸可按传统废盐酸再生工艺得到部分盐酸回用，废渣单独处理可回收工业氯化钠，不影响环境。

(22)将浸出混合物进行固液分离得到盐酸浸出液和高钛渣。

在本实施例中，所述步骤(3)包括如下子步骤：

(31)将盐酸浸出液进行萃取得到粗钪渣和废酸液；

(32)将废酸液进行再生工艺处理得到氯化钠和盐酸；

(33)将盐酸加入浸出脱钠处理中进行回收利用。

步骤(31)具体为：将盐酸浸出液进行三级逆流萃取得到粗钪渣和废酸液。

10)盐酸浸出液钪的萃取试验

试验条件为：萃取剂采用KG-1(20％)+1^#溶剂(5％)+2^#溶剂(75％)，萃取条件为O/A＝1:10，震荡时间5min；对负载有机相采用的反萃剂为KG-2(3M)，反萃O/A＝6:1。萃取、反萃试验结果表明，采用三级逆流萃取钪的萃取率高达99.99％以上，而钛和铁的萃取率特别低，分别为15.53％和1.32％，说明萃取剂(KG-1)的萃取条件同样可以有效萃取粗钛渣水洗后盐酸浸出液中的钪。

在本实施例中，步骤(4)将高钛渣进行煅烧制备人造金红石。

步骤(4)中的煅烧温度为800-1100°；所述步骤(4)中的焙烧时间为30-90min。

11)煅烧时间试验

煅烧温度为1000℃，煅烧时间试验结果表明，煅烧时间超过60min后，烧失量变化不大，可确定煅烧试验时间为60min，TiO₂品位由92.17％提高到97.24％。

12)煅烧温度试验

煅烧温度试验主要是观察不同温度下的晶型变化。煅烧时间选定60min，不同煅烧温度试验结果表明，温度对烧失量及TiO₂品位影响不大，但TiO₂晶型随温度变化有较大转变。所以，适宜的煅烧烧温度以1100℃为宜。

在粗钛渣经焙烧水洗、盐酸浸出得到高钛渣，高钛渣煅烧得到人造金红石。即本发明通过焙烧水洗、盐酸浸出两次脱钠处理，可获得含TiO₂ 93.21％、含Fe1.38％的高钛渣，再通过煅烧高钛渣制得人造金红石，大大提高了粗钛渣的回收利用率。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。