阅读说明：本技术 一种从高钛型高炉渣水淬渣中富集提取钛的方法 (Method for enriching and extracting titanium from high-titanium blast furnace slag water-quenched slag ) 是由 李崇瑛 涂冬林 王意茹 于 2021-01-20 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种从高钛型高炉渣水淬渣中富集提取钛的方法,具体工艺包括以下步骤：(1)前处理：将水淬渣干燥、破碎、研磨,筛分后得到所需粒径的原料；(2)混合：将水淬渣与熔剂、助熔剂按照一定比例混合均匀；(3)熔融：在设定的化学反应温度区间内进行反应；(4)溶解：将所得块状熔融固体与水按固液质量比混合,在恒定的温度区间内充分搅拌浸取；(5)过滤：采用真空减压抽滤,进行分离,得到富钛液与滤渣。本发明的关键在于首次采用硫酸钠与硫酸氢钠作为助熔剂,用于水淬渣中钛的提取与富集工艺,达到了较好的效果。与传统硫酸法相比,工艺流程简短,且生产成本低,环保,大大减少了对环境的污染与损害。(The invention relates to a method for enriching and extracting titanium from high-titanium blast furnace slag water-quenched slag, which comprises the following steps: (1) pretreatment: drying, crushing, grinding and screening the water-quenched slag to obtain a raw material with a required particle size; (2) mixing: uniformly mixing the water-quenched slag, a flux and a fluxing agent according to a certain proportion; (3) melting: carrying out reaction in a set chemical reaction temperature interval; (4) dissolving: mixing the obtained blocky molten solid with water according to the solid-liquid mass ratio, and fully stirring and leaching in a constant temperature interval; (5) and (3) filtering: and (4) carrying out vacuum reduced pressure suction filtration and separation to obtain a titanium-rich liquid and filter residues. The key point of the invention is that sodium sulfate and sodium bisulfate are used as fluxing agents for the first time and are used for the extraction and enrichment process of titanium in water-quenched slag, thereby achieving better effect. Compared with the traditional sulfuric acid method, the method has the advantages of short process flow, low production cost and environmental protection, and greatly reduces the pollution and damage to the environment.)

一种从高钛型高炉渣水淬渣中富集提取钛的方法

技术领域

本发明属于资源回收利用领域，具体涉及一种从攀枝花高钛型高炉渣水淬渣中提取钛的方法。

背景技术

钛具有较高的抗腐蚀性、高强度和低密度等优点，被誉为“太空金属”。钛及其合金在航天、军事、医疗等领域均有广泛应用，因此钛资源的综合利用具有重要意义。我国钛资源丰富，主要是以钒钛磁铁矿的形式分布在攀西和承德地区，但其中钛的利用率很低。目前攀枝花高炉冶炼工艺只能冶炼钒钛磁铁矿中铁和钒，而其中的钛进入高炉渣中，形成特有的含钛量高达22％～25％的高钛型高炉渣。我国攀枝花含钛高炉渣以每年300～400万吨的速度逐年递增，且已堆积近亿吨。含钛高炉渣大量堆积不仅占用土地资源，露天堆积的炉渣经过雨水长期冲刷，渣中有害元素浸出流入地下，造成地下水污染，大量堆积还易引发泥石流、山体滑坡等次生自然灾害。因此能够采取经济有效的方法提取利用含钛高炉渣中的钛，这对于资源利用和环境的保护具有十分重要的意义。

攀枝花钒钛磁铁矿的含钛高炉渣中钛资源主要以二氧化钛和少量钙钛矿的形式存在，该高炉渣中大部分含钛物相具有分散、细小等特征，难以进行分选，且高炉渣中钙钛矿相对稳定、活性低、难处理。目前对于含钛高炉渣的综合利用主要有以下几个方面：一是用作水泥、矿渣棉等建筑材料，它们不能实现高炉渣中有效成分二氧化钛的高效利用；二是利用酸浸取，但酸浸取具有浸取不完全、不能实现杂质完全分离等缺点；三是碱处理提取二氧化钛，此法用碱量大，能耗高，难实现工业化生产；四是高温碳化─低温氯化制取四氯化钛，此法高温碳化过程能耗高，低温氯化过程污染严重。

综上，目前关于含钛高炉渣中钛的提取利用方法均存在工艺流程繁琐、能耗高、环境污染严重、资源利用率低等缺点，缺少简单高效且对环境友好的工艺方法，因此开发一种简单、低能耗、对环境友好、高效的提取富集钛的方法具有重要意义。

本发明利用硫酸铵作为熔剂，硫酸钠和硫酸氢钠为助熔剂进行攀枝花高钛型高炉渣水淬渣中二氧化钛的提取，在熔剂与助熔剂的共同作用下，可将水淬渣中的钛转化为易溶于水的物质，实现了高炉渣中钛的高效提取与富集，且此方法对环境影响小。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对高钛型高炉渣水淬渣提钛，本发明以硫酸铵为熔剂，提供新的助熔剂，与高钛型高炉渣水淬渣中镁、铝、钛、铁等物质反应，将其转为为可溶性盐类，使钛更易从炉渣中浸出得到富集。本工艺流程简短，不引入强酸强碱，是一种清洁高效的发明方法。

1.本发明为解决上述技术问题，目的是从高钛型高炉渣水淬渣中提钛，其特征在于，包括以下工艺步骤与流程：

(1)将高钛型高炉渣水淬渣在烘箱中进行干燥，使用行星式球磨机对其破碎与研磨，研磨至不同粒度，并进行筛分，得到所需水淬渣原料。

(2)取(1)中所得水淬渣，与熔剂、助熔剂充分混合均匀。

(3)将(2)所得混合样在恒定温度下进行焙烧反应，而后待其自然冷却。

(4)将(3)所得样品与水按照固液质量比充分混合，在恒定温度下充分浸取。

(5)将(4)所得混合浸取液真空减压过滤分离，得到富钛液与滤渣。

2.如权利要求1中所述方法，其中步骤(1)中的筛分目数为60～320目，其中粒径为300～50微米，目数越大，粒径越小。

3.上述工艺方案中，步骤(2)中熔剂为硫酸铵。

4.上述工艺方案中，步骤(2)中助熔剂为硫酸钠或硫酸氢钠。

5.上述工艺方案中，步骤(2)中水淬渣、熔剂与助熔剂的质量比为2:4～16:0～7。

6.上述工艺方案中，步骤(3)中混合样的焙烧温度区间为380℃～500℃。

7.上述工艺方案中，步骤(3)中焙烧时间为20min～120min。

8.上述工艺方案中，步骤(4)中水浸辅助分离方式为机械搅拌，超声，恒温震荡，恒温静置。

9.上述工艺方案中，步骤(4)中水浸固液质量比为1:2～6。

10.上述工艺方案中，步骤(4)中水浸温度区间为40℃～90℃。

11.上述工艺方案中，步骤(4)中水浸搅拌时间为10min～60min。

12.上述工艺方案中，步骤(4)中分离需要趁热过滤。

本发明方法经过(1)干燥破碎研磨；(2)均匀混合；(3)焙烧；(4)水浸；(5)过滤分离得到富钛液与滤渣。本发明的关键在于首次采用硫酸钠与硫酸氢钠作为助熔剂，在熔剂与助熔剂的共同作用下，钛能更易从渣中浸出，转化为易溶于水的物质。

与现有技术与方法相比，本发明的积极效果如下：在熔剂与助熔剂作用的共同体系中，将水淬渣中的钛元素转化为易溶于水的物质。硫酸钠和硫酸氢钠首次用于高钛型高炉渣水淬渣的提钛，这两种助熔剂可以改善焙烧熔剂的体系环境，使钛更容易浸出于水中，从而达到富集钛的目的。该工艺流程简单，可操作性强，绿色环保，具有极大的经济与环境效益。

附图说明

图1为攀枝花高钛型高炉渣水淬渣提取富集钛的工艺流程图。

图2为攀枝花高钛型高炉渣水淬扫描电子显微镜照片(SEM)。

图3为攀枝花高钛型高炉渣水淬渣添加硫酸钠为助熔剂时水浸滤渣扫描电子显微镜照片(SEM)。

图4为攀枝花高钛型高炉渣水淬渣添加硫酸氢钠为助熔剂时水浸滤渣扫描电子显微镜照片(SEM)。

图5为攀枝花高钛型高炉渣水淬渣添加硫酸钠为助熔剂时水浸滤渣X射线衍射图(XRD)。

图6为攀枝花高钛型高炉渣水淬渣添加硫酸氢钠为助熔剂时水浸滤渣X射线衍射图(XRD)。

具体实施方式

下面从实施案例将本发明进行进一步说明，但本发明保护内容不限于所述内容，实施案例中所采用的含钛高炉渣为攀枝花钒钛磁铁矿高炉冶炼产生的高钛型高炉渣水淬渣。通过X荧光光谱仪对其化学成分分析，结果见表1。

表1高钛型高炉渣水淬渣化学成分组成表

高钛型高炉渣水淬渣呈黑色，在灯光下有光泽感，疏松，多孔泡沫状构造，十分脆且易碎，钛元素弥散于多种矿相中。水淬渣主要由钙，钛，镁，铝，硅等元素组成五元渣系，提取分离五元渣系是近年来重点研究工作。采取硫酸铵盐熔融法，将镁，铝，铁，钛等转化为易溶于水物质，硅与钙等转化为不溶于水的物质达到分离目的，实现钛的富集

实施例1：

(1)将高钛型高炉渣水淬渣在烘箱中进行干燥，使用行星式球磨机对其破碎与研磨，研磨至过200目标准筛，得到所需水淬渣的原料。

(2)准确称取2g上述过200目水淬渣样品、12g硫酸铵、2g硫酸钠，水淬渣：硫酸铵：硫酸钠的质量比为1:6:1，置于刚玉坩埚中，充分混匀。

(3)将步骤(2)混匀后的样置于420℃下焙烧保温60min。

(4)焙烧完成后，将步骤(2)所得的样品自然冷却到室温，按照固液质量比1:4的量进行浸取，将其置于80℃恒温水浴锅中，并在机械搅拌辅助下浸取30min。

(5)将步骤(2)所得水浸液趁热过滤，采用真空减压抽滤，分别得到富钛液与滤渣，并烘干滤渣备用测定。

(6)将步骤(5)所得滤液采用硫酸铁铵滴定法滴定分析样品溶液中TiO2的含量，通过计算得出高钛型高炉渣水淬渣中TiO2的浸出率为97.66％。通过X荧光光谱仪对滤渣化学成分进行分析如下表2。

表2水淬渣滤渣化学成分组成表

实施例2：

(1)将高钛型高炉渣水淬渣在烘箱中进行干燥，使用行星式球磨机对其破碎与研磨，研磨至过200目标准筛，得到所需水淬渣的原料。

(2)准确称取2g的上述过200目水淬渣样品、12g硫酸铵、5g硫酸氢钠，水淬渣：硫酸铵：硫酸钠的质量比为2:12:5，置于刚玉坩埚中，充分混匀。

(3)将步骤(2)混匀后的样置于420℃下焙烧保温60min。

(4)焙烧完成后，将步骤(2)所得的样品自然冷却到室温，按照固液比1:4的量进行浸取，将其置于80℃恒温水浴锅中，并在机械搅拌辅助下反应30min。

(5)将步骤(2)所得水浸液趁热过滤，采用真空减压抽滤，分别得到富钛液与滤渣，并烘干滤渣备用测定。

(6)将步骤(5)所得滤液采用硫酸铁铵滴定法滴定分析样品溶液中TiO2的含量，通过计算得出高钛型高炉渣水淬渣中TiO2的浸出率为99.65％。通过X荧光光谱仪对滤渣化学成分进行分析如下表3。

表3水淬渣滤渣化学成分组成表