阅读说明：本技术 一种钛回收硫酸直接浸出工艺 (Direct leaching process for titanium recovery sulfuric acid ) 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：本发明公开了一种钛回收硫酸直接浸出工艺,包括：(1)将原矿研磨至细粒；(2)将研磨后的原矿和硫酸溶液加入到浸出器中加热至沸腾进行第一段浸出得到第一段矿浆；(3)将所述第一段矿浆进行过滤得到一段浸出渣和一段浸出液；(4)将所述一段浸出渣和硫酸溶液加入到浸出器中加热至沸腾进行第二段浸出得到第二段矿浆；(5)将所述第二段矿浆进行过滤得到二段浸出渣和二段浸出液。本发明经历一段和二段浸出后,可获得了铁总浸出率99.69％,钛总浸出率91.55％,铝总浸出率98.84％。(The invention discloses a direct leaching process for recovering sulfuric acid from titanium, which comprises the following steps: (1) grinding raw ore to fine particles; (2) adding the ground raw ore and a sulfuric acid solution into a leacher, heating to boil, and performing first-stage leaching to obtain first-stage ore pulp; (3) filtering the first-stage ore pulp to obtain first-stage leaching slag and first-stage leaching liquid; (4) adding the first-stage leaching residue and a sulfuric acid solution into a leacher, heating to boil, and performing second-stage leaching to obtain second-stage ore pulp; (5) and filtering the second-stage ore pulp to obtain second-stage leaching slag and second-stage leaching liquid. After the first-stage leaching and the second-stage leaching, the total leaching rate of iron is 99.69%, the total leaching rate of titanium is 91.55%, and the total leaching rate of aluminum is 98.84%.)

一种钛回收硫酸直接浸出工艺

技术领域

本发明属于原矿中钛回收技术领域，尤其涉及一种钛回收硫酸直接浸出工艺。

背景技术

沉积型矿石中主要有价成分为TiO₂，主要赋存于锐钛矿中，锐钛矿粒度为-30μm。脉石矿物主要为赤褐铁矿、石英、高岭石和累托石。高岭石和累托石为铝的载体矿物，其颗粒细小，呈细分散状及隐晶质集合体分布，表面浑浊；赤褐铁矿呈细分散状，其粒度大小约为2μm，局部为团块状集合体分布；石英为细微晶，呈细粒状单体或不规则状集合体状存在，单体粒度约2～8μm，分布不均匀，多充填在矿石孔隙处。主要矿物粒度如此微细和分散，致使常规物理选矿工艺难以有效分离回收锐钛矿。为此，本发明提供一种化学选矿(化学浸出)工艺进行钛的回收利用。

发明内容

本发明提供一种钛回收硫酸直接浸出工艺，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：

一种钛回收硫酸直接浸出工艺，包括：

S1：将原矿研磨至细粒；

S2：将研磨后的原矿和硫酸溶液加入到浸出器中加热至沸腾进行第一段浸出得到第一段矿浆；

S3：将所述第一段矿浆进行过滤得到一段浸出渣和一段浸出液；

S4：将所述一段浸出渣和硫酸溶液加入到浸出器中加热至沸腾进行第二段浸出得到第二段矿浆；

S5：将所述第二段矿浆进行过滤得到二段浸出渣和二段浸出液。

作为上述技术方案的进一步描述：所述步骤S1中研磨至-0.075mm的原矿占65-95％。

作为上述技术方案的进一步描述：所述步骤S2中硫酸溶液的浓度为40-80％(体积浓度)。

作为上述技术方案的进一步描述：所述步骤S2中的浸出时间为60-150min。

作为上述技术方案的进一步描述：所述步骤S2中的浸出液固比为4-6。

作为上述技术方案的进一步描述：所述步骤S2中的浸出温度为140°。

作为上述技术方案的进一步描述：所述步骤S3具体为：将所述第一段矿浆降温至90℃后过滤到一段浸出渣。

作为上述技术方案的进一步描述：所述步骤S4中硫酸溶液的浓度为85-95％(体积浓度)。

作为上述技术方案的进一步描述：所述步骤S4中的浸出时间为90-150min。

作为上述技术方案的进一步描述：所述步骤S4中的浸出液固比为3-4。

作为上述技术方案的进一步描述：所述步骤S4中的浸出温度为250°。

作为上述技术方案的进一步描述：所述步骤S5具体为：将所述第二段矿浆降温至90℃后过滤到二段浸出渣。

作为上述技术方案的进一步描述：所述工艺还包括将二段浸出液加入到步骤S2中的浸出器中加热至沸腾进行第一段浸出。

作为上述技术方案的进一步描述：所述步骤S1所采用的研磨设备为XMB-70型三辊四筒棒磨机。

作为上述技术方案的进一步描述：所述步骤S2和S4中的浸出器为机械搅拌浸出器。

作为上述技术方案的进一步描述：所述步骤S2和S4采用电炉进行加热至沸腾。

作为上述技术方案的进一步描述：所述步骤S3和S5采用DZ-5C真空过滤机进行过滤。

作为上述技术方案的进一步描述：所述步骤S3和S5分别得到的一段浸出渣和二段浸出渣采用HG101-3电热鼓风干燥箱进行烘干。

本发明具有如下有益效果：

1、本发明经历一段和二段浸出后，可获得了铁总浸出率99.69％，钛总浸出率91.55％，铝总浸出率98.84％。

2、本发明二段浸出液返回一段浸出的试验，浸出效果与相同浓度的新酸相当，说明二段酸可以返回一段循环利用，通过一段浸出和二段浸出的研究，确定了雅安锐钛矿两段逆流浸出的工艺流程，获得了铁总浸出率99.70％，钛总浸出率91.42％，铝总浸出率98.79％的技术指标。

3、本发明两段逆流浸出可以获得含H2SO4 398.27g/L、Al2O3 39.89g/L、TiO27.15g/L、TFe 27.73g/L的浸出液，可用于铁、铝、钛的回收利用。

4、本发明两段逆流浸出可以获得含SiO2 87.50％、Al2O3 0.84％、TFe 0.18％、TiO2 1.73％、CaO 0.02％、MgO 0.012％、烧失量10％的最终浸渣，该渣经粉磨后的微粉为体积平均粒度7.31μm，表面积平均粒径2.61μm，比表面积951.9m2/kg，7d活性指数95％的活性二氧化硅，该渣粉可作为混泥土补强剂和生产水玻璃等的原料。

附图说明

图1为本发明提供的一种钛回收硫酸直接浸出工艺的流程图。

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。

由原矿物质组成可知，原矿主要矿物为赤铁矿、高岭石、累托石、石英和锐钛矿，矿物含量分别为30.63％、18.63％、15.12％、14.74％和5.46％。探索试验结果表明，本矿中铁、铝比钛易浸，如果要一次性获得钛的高浸出率，需增加硫酸浸出的硫酸浓度和浸出时间，这势必造成浸出成本的增加。为此本试验考虑采用两段浸出工艺进行工艺条件研究。目标为在于第一段先考虑浸出铁和铝，第二段再重点浸出钛。

如图1所示，一种钛回收硫酸直接浸出工艺，包括：

(1)将原矿研磨至细粒。

(2)将研磨后的原矿和硫酸溶液加入到浸出器中加热至沸腾进行第一段浸出得到第一段矿浆。

(3)将所述第一段矿浆进行过滤得到一段浸出渣和一段浸出液。

(4)将所述一段浸出渣和硫酸溶液加入到浸出器中加热至沸腾进行第二段浸出得到第二段矿浆。

(5)将所述第二段矿浆进行过滤得到二段浸出渣和二段浸出液。

(6)将二段浸出液加入到步骤(2)中的浸出器中加热至沸腾进行第一段浸出，以实现循环利用。

在本实施例中，所述步骤(1)中研磨至-0.075mm的原矿占65-95％；所述步骤(2)中硫酸溶液的浓度为40-80％(体积浓度)；所述步骤(2)中的浸出时间为60-150min；所述步骤(2)中的浸出液固比为4-6；所述步骤(2)中的浸出温度为140°。

在本实施例中，所述步骤(4)中硫酸溶液的浓度为85-95％(体积浓度)；所述步骤(4)中的浸出时间为90-150min；所述步骤(4)中的浸出液固比为3-4；所述步骤S4中的浸出温度为250°。

在本实施例中，所述步骤(1)、(2)具体为：给料1000g，将-2mm原矿研磨至-0.075mm占85％，硫酸浓度50％，液固比5:1，浸出时间为120min，浸出温度140℃。获得一段浸渣：TiO₂ 14.13％、SiO₂ 76.36％、Al₂O₃ 3.75％、TFe 1.40％，渣计浸出率：TiO₂ 8.42％、SiO₂3.96％、Al₂O₃ 92.97％、TFe 97.03％，浸出渣产率为40.12％。一段浸出液与洗涤液混合后：TiO₂ 1.04g/L、SiO₂ 2.01g/L、Al₂O₃ 45.02g/L、TFe 33.43g/L，溶液总体积为5.75L。第一段浸出主要以浸出矿石中的铁和铝为主，产出的浸出渣其铝、铁含量较低，为下一步浸出钛创造了有利条件。

在本实施例中，所述步骤(3)具体为：将所述第一段矿浆降温至90℃后过滤到一段浸出渣。

在本实施例中，所述步骤(4)具体为：给料1000g，硫酸浓度95％，浸出液固比3，加热至沸腾浸出(250℃)，浸出时间120min。获得二段浸渣：TiO₂ 1.71％、Al₂O₃ 0.81％、TFe0.19％，总浸出率：TiO₂ 91.55％、Al₂O₃ 98.84％、TFe 99.69％，浸出渣作业产率为76.25％。二段浸出液与洗涤液混合后：TiO₂ 23.13g/L、Al₂O₃ 6.94g/L、TFe 2.24g/L，溶液总体积为2.04L。在本实施例中，所述步骤(5)具体为：将所述第二段矿浆降温至90℃后过滤到二段浸出渣。

在本实施例中，所述步骤(6)将二段浸出液加入到步骤(2)中的浸出器中加热至沸腾进行第一段浸出。

原矿在经过两段浸出后，钛铁铝成分绝大部分已经溶出，特别是难溶于酸的钛也在二段高酸条件下浸出率达到90％以上。但是二段浸出的浸出液酸度较高，且浸出液中包含铁、钛、铝，为方便综合利用，在此进行了二段浸出液返回到一段作为浸出用，考察可否减少一段浸出新酸的用量，达到相近的浸出指标。

试验给料1000g，其它试验条件同前。回用酸一段浸出渣产率为40.25％，浸出渣含量分别为：TiO₂ 14.21％、Al₂O₃ 3.72％、TFe 1.37％；渣计浸出率分别为：TiO₂ 7.60％、Al₂O₃ 93.00％、TFe 97.08％。新酸一段浸出渣产率为40.12％，浸出渣含量分别为：TiO₂14.13％、Al₂O₃ 3.75％、TFe 1.40％；渣计浸出率分别为：TiO₂ 8.42％、Al₂O₃ 92.97％、TFe97.03％；回用酸一段浸出液与洗涤液混合后含量分别为：H₂SO₄ 398.72g/L、TiO₂ 7.15g/L、TFe 27.73g/L、Al₂O₃ 39.89g/L，溶液总体积为7.40L。第一段浸出作业采用二段酸回用浸出后，铁、铝、钛的浸出指标与新酸浸出结果相当，所以二段浸出液可以返回一段使用。

在本实施例中，所述步骤(1)所采用的研磨设备为XMB-70型三辊四筒棒磨机；所述步骤(2)和(4)中的浸出器为机械搅拌浸出器；所述步骤(2)和(4)用电炉进行加热至沸腾；所述步骤(3)和(5)采用DZ-5C真空过滤机进行过滤；所述步骤(3)和(5)分别得到的一段浸出渣和二段浸出渣采用HG101-3电热鼓风干燥箱进行烘干。

雅安烟溪沟钛矿回收利用工艺为两段逆流的硫酸浸出工艺。其工艺流程见图1，浸出工艺技术参数，一段浸出条件为：给料细度为-0.075mm的原矿占总原矿85％以上，硫酸浓度50％，液固比5:1，浸出温度140℃，浸出时间120min；二段浸出条件为：硫酸浓度95％，液固比3:1，浸出温度250℃，浸出时间120min。一段浸渣含量分别为：TiO₂ 14.21％、Al₂O₃3.72％、TFe 1.37％；对应浸出率分别为：TiO₂ 7.60％、Al₂O₃ 93.00％、TFe 97.08％；二段浸渣含量分别为：TiO₂ 1.73％、Al₂O₃ 0.84％、TFe 0.18％；对应浸出率分别为：TiO₂90.72％、Al₂O₃ 82.78％、TFe 89.98％；总浸出率分别为：TiO₂ 91.42％、Al₂O₃ 98.79％、TFe99.70％。浸出液与洗涤液混合后含量分别为：H₂SO₄ 398.72g/L、TiO₂ 7.15g/L、TFe27.73g/L、Al₂O₃ 39.89g/L，溶液总体积为7.40L。浸出渣主要元素含量见表1-1，最终浸出渣经粉磨后微粉的部分物性参数测定结果见表1-2。雅安烟溪沟钛矿最终浸出渣主要矿物为二氧化硅，浸渣经粉磨后的微粉为7d活性指数95％的活性二氧化硅，该渣粉可作为混泥土补强剂和生产水玻璃等的原料。

表1-1雅安烟溪沟钛矿最终浸出渣多元素分析结果

主要成分	TiO<sub>2</sub>	Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	TFe	SiO<sub>2</sub>
					含量(％)	1.73	0.84	0.18	87.50
主要成分	CaO	MgO	K<sub>2</sub>O	烧失量
					含量(％)	0.02	0.012	0.094	10

表1-2雅安烟溪沟钛矿最终浸出渣微粉的部分物性参数测定结果

1、本发明通过详细的第一段浸出条件试验，确定了一段浸出最佳工艺条件为：磨矿细度为-0.075mm占85.00％，硫酸浓度50％，浸出液固比为5，浸出时间120min，浸出温度140℃。在此最佳条件下获得了铁浸出率97.08％，钛浸出率7.60％，铝浸出率93.00％；渣中含TFe 1.37％、TiO₂ 14.13％、Al₂O₃ 3.72％的良好指标。

2、本发明通过详细的第二段浸出条件试验，确定了二段浸出最佳条件为：硫酸浓度95％，液固比为3，浸出时间120min，浸出温度250℃。在此最佳条件下获得了铁总浸出率99.69％，钛总浸出率91.55％，铝总浸出率98.84％，二段渣中含TFe 0.19％、TiO₂ 1.71％、Al₂O₃ 0.81％的良好指标。

3、二段浸出液返回一段浸出的试验，浸出效果与相同浓度的新酸相当，说明二段酸可以返回一段循环利用，通过一段浸出和二段浸出的研究，确定了雅安锐钛矿两段逆流浸出的工艺流程，获得了铁总浸出率99.70％，钛总浸出率91.42％，铝总浸出率98.79％的技术指标。

4、两段逆流浸出可以获得含H₂SO₄ 398.27g/L、Al₂O₃ 39.89g/L、TiO₂ 7.15g/L、TFe27.73g/L的浸出液，可用于铁、铝、钛的回收利用。

5、两段逆流浸出可以获得含SiO₂ 87.50％、Al₂O₃ 0.84％、TFe 0.18％、TiO₂1.73％、CaO 0.02％、MgO 0.012％、烧失量10％的最终浸渣，该渣经粉磨后的微粉为体积平均粒度7.31μm，表面积平均粒径2.61μm，比表面积951.9m²/kg，7d活性指数95％的活性二氧化硅，该渣粉可作为混泥土补强剂和生产水玻璃等的原料。

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。