一种由钛精矿制备人造金红石的方法与流程

本发明涉及一种由钛精矿制备人造金红石的方法，属于化工冶金领域。
背景技术：
：我国的钛铁矿资源丰富，四川攀西地区拥有我国90%的钛矿，但该地区的钛铁矿结构致密，得到的钛精矿钛品位低，钙镁含量高，现有的采用电炉熔炼法及还原锈蚀法来处理钛精矿，不能有效去除钛精矿中的钙镁等杂质，同时制备的富钛料品位较低，不适宜作为沸腾氯化的原料，目前攀西地区的钛铁矿主要作为硫酸法钛白的原料，而氯化钛白生产主要还是依靠进口原料。为了充分利用我国的钛矿资源，不少企业及科研机构开始研究用我国的高钙镁钛铁矿制备适合沸腾氯化的人造金红石。cn101244841a号中国专利文献公开了一种人造金红石的方法，该方法是将钛铁矿先进行高温氧化焙烧，再经过还原焙烧，然后采用盐酸常压浸取除杂，烘干及煅烧后可得到人造金红石产品。该方法还原焙烧后，需要将焙烧后的钛精矿进行磁选，选出有磁性的钛精矿，虽除杂效果好，但操作相对复杂。cn101412536a号中国专利文献同样也公开了一种人造金红石的方法，该方法也是将钛铁矿先进行高温氧化焙烧，再经过还原焙烧，然后采用盐酸多次接触除杂，烘干及煅烧后可得到人造金红石产品，该专利发法与cn101244841a号中方法区别在于，该专利上氧化及还原焙烧均在流化床中进行，酸浸为多次盐酸接触除杂，另该方法要进一步得到高品位的人造金红石产品，需要将煅烧后的样进行后磁选，或是将还原焙烧后钛精矿进行前磁选，该方法虽然可以对粗细钛铁矿均适用，但操作同样需要经过磁选。cn103910382a号中国专利文献也公开了一种制备人造金红石的方法，该方法是经氧化强还原后改性钛铁矿进行三段浸出得到人造金红石产品，虽然该方法得到的人造金红石品位相对较高，杂质含量相对较低，但钙含量相对较高，作为氯化法的原料会在氯化过程中与氯气反应生成低熔点的杂质。目前国内采用钛铁矿制备人造金红石，对原料的要求高，操作相对复杂，产品粉化率高，或制备的人造金红石产品中钙含量相对较高，制约了工业化生产。因此该领域迫切的需要一种工艺和设备简单、易于操作、能耗小、成本低、环境污染小，且能以高钙镁钛铁矿为原料的生产高品位、低杂质、低粉化率人造金红石生产工艺。技术实现要素：本发明目的就在于克服上述不足，提供一种由钛精矿制备人造金红石的方法。本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现：一种由钛精矿制备人造金红石的方法，其特征在于：所述的由钛精矿制备人造金红石的方法包括以下步骤：s1，钛铁矿分级，将钛铁矿进行分级，选取大于100μm的钛铁矿备用；s2，氧化焙烧：将s1步骤中选取的钛铁矿在600℃~1000℃温度条件下进行0.5-2h氧化焙烧，得到氧化钛铁矿；s3，还原焙烧：将s2步骤得到的氧化后的钛铁矿在800℃~1000℃下进行1~2h还原焙烧，得改性的钛铁矿；s4，氟化盐酸浸除杂：将s3步骤得到的改性后的钛铁矿与浓度为15~25wt%的无机酸均匀混合，在95℃-105℃状态下反应3-5h后，再向反应中添加氟化盐，继续反应1-2h，然后对反应物进行抽滤、水洗与干燥，得到人造金红石初品；s5，煅烧，将s4步骤得到的人造金红石初品在850℃~1000℃温度条件下进行1~2h的煅烧，得到所述的人造金红石。进一步的，所述的s1步骤钛铁矿分级后剩余的大于160目的钛铁矿和小于160目的钛铁矿可以通过造粒后用作人造金红石原料或直接用作硫酸法钛白的原料。进一步的，所述的步骤（1）中钛铁矿由以下重量份数物质构成：tfe30~35wt%、cao1~2wt%、mgo3~6wt%，余量为tio2。进一步的，所述的步骤（3）中氧化钛铁矿在还原焙烧前，首先进行破碎，使氧化钛铁矿最大直径不大于1毫米。进一步的，所述的步骤（2）和步骤（5）在进行焙烧和煅烧时，炉膛内氧气含量均不低于21%，步骤（3）进行还原钠化焙烧时选用的还原剂为煤、煤气、氢气、石油焦中的一种或者任意两种以任意比例混合。进一步的，所述的步骤（2）和步骤（3），进行氧化焙烧和还原焙烧时的焙烧设备为回转窑或流化床中的任意一种。进一步的，所述的步骤s4中的无机酸为工业盐酸、硫酸或钛白废酸中的任意一种或任意几种以任意比例混合。进一步的，述的步骤s4中改性后钛铁矿与无机酸之间的混合比例为：1：3-8。进一步的，所述的步骤s4中，酸浸为分段酸浸，第一阶段酸浸时间3~5h，第二阶段酸浸时间为1~2h，总酸浸时间4~7h，其中第二阶段酸浸添加氟化盐与矿的比例为0.005~0.025:1。进一步的，所述的步骤s4中干燥温度为100—120℃，干燥时间为1—2小时，干燥作业后的含水量不大于3%。与现有技术相比，本发明的优点在于：1、针对我国四川攀西地区钛铁矿高钙镁的特点，采用本发明的氧化焙烧-还原焙烧-氟化盐酸浸除杂-煅烧的工艺，能够有效的提高杂质的去除率，提升人造金红石的品位，得到能满足沸腾氯化要求的人造金红石。2、本发明的人造金红石制备方法采用氟化盐常压酸浸，不仅提高了杂质钙镁的去除率，同时降低了加压酸浸能耗，减少了产品粉化率。3、本发明的金红石制备方法设备简单、易于操作、能耗小、成本低，可以实现工业化生产。附图说明图1为本发明方法流程图。具体实施方式实施例1如图1所示，一种由钛精矿制备人造金红石的方法，其特征在于：所述的由钛精矿制备人造金红石的方法包括以下步骤：s1，钛铁矿分级，将钛铁矿进行分级，选取大于100μm的钛铁矿备用；s2，氧化焙烧：将s1步骤中选取的钛铁矿在600℃温度条件下进行2h氧化焙烧，得到氧化钛铁矿；s3，还原焙烧：将s2步骤得到的氧化后的钛铁矿在800℃下进行1~2h还原焙烧，得改性的钛铁矿；s4，氟化盐酸浸除杂：将s3步骤得到的改性后的钛铁矿与浓度为15wt%的无机酸均匀混合，在95℃状态下反应5h后，再向反应中添加氟化盐，继续反应2h，然后对反应物进行抽滤、水洗与干燥，得到人造金红石初品；s5，煅烧，将s4步骤得到的人造金红石初品在850℃温度条件下进行2h的煅烧，得到所述的人造金红石。本实施例中，所述的s1步骤钛铁矿分级后剩余的大于160目的钛铁矿和小于160目的钛铁矿可以通过造粒后用作人造金红石原料或直接用作硫酸法钛白的原料。本实施例中，所述的步骤（1）中钛铁矿由以下重量份数物质构成：tfe3wt%、cao1wt%、mgo3wt%，余量为tio2。本实施例中，所述的步骤（3）中氧化钛铁矿在还原焙烧前，首先进行破碎，使氧化钛铁矿最大直径不大于1毫米。本实施例中，所述的步骤（2）和步骤（5）在进行焙烧和煅烧时，炉膛内氧气21%，步骤（3）进行还原钠化焙烧时选用的还原剂为氢气。本实施例中，所述的步骤（2）和步骤（3），进行氧化焙烧和还原焙烧时的焙烧设备为回转窑。本实施例中，所述的步骤s4中的无机酸为工业盐酸、硫酸或钛白废酸中的任意一种或任意几种以任意比例混合。本实施例中，述的步骤s4中改性后钛铁矿与无机酸之间的混合比例为：1：3。本实施例中，所述的步骤s4中，酸浸为分段酸浸，第一阶段酸浸时间3h，第二阶段酸浸时间为2h，其中第二阶段酸浸添加氟化盐与矿的比例为0.005:1。本实施例中，所述的步骤s4中干燥温度为100℃，干燥时间为1小时，干燥作业后的含水量不大于3%。实施例2如图1所示，一种由钛精矿制备人造金红石的方法，其特征在于：所述的由钛精矿制备人造金红石的方法包括以下步骤：s1，钛铁矿分级，将钛铁矿进行分级，选取大于100μm的钛铁矿备用；s2，氧化焙烧：将s1步骤中选取的钛铁矿在1000℃温度条件下进行0.5h氧化焙烧，得到氧化钛铁矿；s3，还原焙烧：将s2步骤得到的氧化后的钛铁矿在1000℃下进行1h还原焙烧，得改性的钛铁矿；s4，氟化盐酸浸除杂：将s3步骤得到的改性后的钛铁矿与浓度为25wt%的无机酸均匀混合，在105℃状态下反应3h后，再向反应中添加氟化盐，继续反应1h，然后对反应物进行抽滤、水洗与干燥，得到人造金红石初品；s5，煅烧，将s4步骤得到的人造金红石初品在1000℃温度条件下进行1h的煅烧，得到所述的人造金红石。本实施例中，所述的s1步骤钛铁矿分级后剩余的大于160目的钛铁矿和小于160目的钛铁矿可以通过造粒后用作人造金红石原料或直接用作硫酸法钛白的原料。本实施例中，所述的步骤（1）中钛铁矿由以下重量份数物质构成：tfe35wt%、cao2wt%、mgo6wt%，余量为tio2。本实施例中，所述的步骤（3）中氧化钛铁矿在还原焙烧前，首先进行破碎，使氧化钛铁矿最大直径不大于1毫米。本实施例中，所述的步骤（2）和步骤（5）在进行焙烧和煅烧时，炉膛内氧气含量为90%，步骤（3）进行还原钠化焙烧时选用的还原剂石油焦。本实施例中，所述的步骤（2）和步骤（3），进行氧化焙烧和还原焙烧时的焙烧设备为流化床。本实施例中，所述的步骤s4中的无机酸为硫酸。本实施例中，述的步骤s4中改性后钛铁矿与无机酸之间的混合比例为：1：8。本实施例中，所述的步骤s4中，酸浸为分段酸浸，第一阶段酸浸时间5h，第二阶段酸浸时间为2h，其中第二阶段酸浸添加氟化盐与矿的比例为0.025:1。进一步的，所述的步骤s4中干燥温度为120℃，干燥时间为1小时，干燥作业后的含水量不大于3%。实施例3如图1所示，一种由钛精矿制备人造金红石的方法，其特征在于：所述的由钛精矿制备人造金红石的方法包括以下步骤：s1，钛铁矿分级，将钛铁矿进行分级，选取大于100μm的钛铁矿备用；s2，氧化焙烧：将s1步骤中选取的钛铁矿在800℃温度条件下进行1.5h氧化焙烧，得到氧化钛铁矿；s3，还原焙烧：将s2步骤得到的氧化后的钛铁矿在900℃下进行1.5h还原焙烧，得改性的钛铁矿；s4，氟化盐酸浸除杂：将s3步骤得到的改性后的钛铁矿与浓度为20wt%的无机酸均匀混合，在100℃状态下反应4.5h后，再向反应中添加氟化盐，继续反应1.5h，然后对反应物进行抽滤、水洗与干燥，得到人造金红石初品；s5，煅烧，将s4步骤得到的人造金红石初品在900℃温度条件下进行1.5h的煅烧，得到所述的人造金红石。本实施例中，所述的s1步骤钛铁矿分级后剩余的大于160目的钛铁矿和小于160目的钛铁矿可以通过造粒后用作人造金红石原料或直接用作硫酸法钛白的原料。本实施例中，所述的步骤（1）中钛铁矿由以下重量份数物质构成：tfe32wt%、cao1.5wt%、mgo4.5wt%，余量为tio2。本实施例中，所述的步骤（3）中氧化钛铁矿在还原焙烧前，首先进行破碎，使氧化钛铁矿最大直径不大于1毫米。本实施例中，所述的步骤（2）和步骤（5）在进行焙烧和煅烧时，炉膛内氧气含量为40，步骤（3）进行还原钠化焙烧时选用的还原剂为煤气、氢气、以1：3比例混合。本实施例中，所述的步骤（2）和步骤（3），进行氧化焙烧和还原焙烧时的焙烧设备为回转窑。本实施例中，所述的步骤s4中的无机酸为工业盐酸、硫酸1：1比例混合。本实施例中，述的步骤s4中改性后钛铁矿与无机酸之间的混合比例为：1：4.5。本实施例中，所述的步骤s4中，酸浸为分段酸浸，第一阶段酸浸时间4h，第二阶段酸浸时间为1.5h，其中第二阶段酸浸添加氟化盐与矿的比例为0.015:1。本实施例中，所述的步骤s4中干燥温度为110℃，干燥时间为1.3小时，干燥作业后的含水量不大于3%。实施例4如图1所示，对攀西攀枝花矿区钛铁矿进行筛分，取+160目钛铁矿500g置于马弗炉中，空气气氛下于950℃氧化1h，然后再使用煤基在850℃下还原1h后，通过浮选除去煤后，干燥得到还原后钛铁矿；取100g还原后钛铁矿与浓度为20wt%的盐酸通过旋转搅拌均匀混合，液固比为5:1，在沸腾状态下回流反应3h后，再添加0.1gnaf再回流反应1h后进行抽滤、水洗，105℃干燥，850℃煅烧得到人造金红石。钛铁矿与制备的人造金红石成分对比如下：矿区钛铁矿与制备的人造金红石组成（wt%）样品tio2tfecaomgoal2o3sio2mno钛铁矿45.67632.2630.6834.6441.7632.160.649人造金红石93.3632.1630.1620.2690.5793.5940实施例5：如图1所示，对攀西红格矿区钛铁矿进行筛分，取+160目钛铁矿500g置于马弗炉中，空气气氛下于850℃氧化1h，然后再使用8-20目煤在900℃下还原1h后，通过筛分除去煤后，得到还原后钛铁矿；取100g还原后钛铁矿与浓度为22wt%的盐酸通过旋转搅拌均匀混合，液固比为5:1，在沸腾状态下回流反应4h后，再添加0.5gkf再回流反应1h后进行抽滤、水洗，105℃干燥，900℃煅烧得到人造金红石。钛铁矿与制备的人造金红石成分对比如下：矿区钛铁矿与制备的人造金红石组成（wt%）样品tio2tfecaomgoal2o3sio2mno钛铁矿45.71333.420.7153.7381.5162.1180.777人造金红石94.3950.8760.1890.3020.2672.9840在本发明中，通过氟化盐分段酸浸可以有效去除钛铁矿中钙镁，得到品位为94%左右，钙镁含量小于1%，-200目粒度在7%左右的人造金红石产品，可以直接用作沸腾氯化的原料。以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。当前第1页12