攀枝花钛渣盐酸浸出制备高品质富钛料

为解决攀枝花钛精矿粒度过细的问题,采用攀枝花钛精矿冶炼钛渣-氧化还原焙烧改性-盐酸浸出工艺制备高品质富钛料,为氯化法钛白粉生产提供优质原料。试验主要以常规钛渣为研究对象,借鉴钛精矿氧化还原焙烧参数对钛渣进行改性处理,通过考察浸出压力、添加剂和浸出方式对钛渣主体杂质相黑钛石M_3O_5固溶体的浸除效果来研究改性钛渣适宜的浸出工艺。结果表明,常压浸出对M_3O_5溶出效果差;添加剂可溶氯化盐、乙醇和金属铁粉不能有效提高M_3O_5浸除能力;二段浸出对钛渣浸出效果影响较小;加压浸出和搅拌浸出均有利于提高钛渣酸浸除杂(M_3O_5)效果,但都不能制备出合格的富钛料。这主要是由于钛渣改性残留较多的难溶黑钛石M_3O_5固溶体,结构较为致密,反应活性差所致。由于低品位钛渣改性处理后可能含较少的M_3O_5相,采用此种改性钛渣进行盐酸加压一段搅拌浸出(浸出条件为:145℃浸出7 h,浸出液固比为2∶1,盐酸浓度为20%),能获得w_(TiO_2)93%,w_(∑(CaO+MgO))1.5%的高品质富钛料,满足国内沸腾氯化原料要求。     

攀西钛精矿制备人造金红石研究

利用攀西地区储量丰富的高钙镁低品位钛铁矿制备符合沸腾氯化需要的高品质富钛料是推动钛行业发展的关键。通过对攀西钛铁矿矿物组成和结构等物相特性分析,提出了氧化还原改性-盐酸浸出制备人造金红石的方法。先在实验室进行工艺条件优化试验,确定了关键参数。在此基础上,进行了5 kt/a规模人造金红石的扩大试验。扩大试验实现了连续稳定运行,成功获得了满足沸腾氯化需要的优质人造金红石产品,其Ti O2≥90%,Ca O+Mg O≤1.0%。酸浸产生的废盐酸,采用喷雾焙烧技术得到了回收利用,实现了盐酸闭路循环,确保全流程无"三废"排放。最后,形成了"攀西钛铁矿流态化氧化—还原—常压浸出—废酸回收"制造人造金红石的成套工艺及操作制度。     

氧化还原-盐酸浸出钛铁矿制备富钛料工艺研究

采用氧化还原-盐酸常压搅拌浸出法对钛铁矿进行选择性浸出,研究了氧化还原预处理对钛铁矿粒度、结构、表面形貌的影响,并考察了不同浸出条件对钛铁矿中Fe、Ti浸出率及浸出渣中Ti O_2品位的影响。结果表明,钛铁矿经过氧化还原后颗粒表面粗糙程度增加,粒径有所增大。采用1 000℃氧化1 h,800℃H2还原1 h的改性矿浸出,优化浸出条件为:液固比5∶1,盐酸浓度4 mol/L,反应温度90℃,浸出时间5 h。优化条件下Fe和Ti的浸出率分别为93.89%和3.28%,最终获得Ti O_2品位87.51%的富钛料,同时很好地保持了原矿的粒度。     

攀枝花钛精矿中CaO赋存状态及对人造金红石品质的影响

采用XRD、扫描电镜对攀枝花钛精矿、攀枝花钛精矿制备人造金红石进行深度剖析,得出CaO在攀枝花钛精矿中主要与SiO2、MgO、FeO、TiO2等物质固溶于钛铁矿伴生相硅酸盐中。在生产人造金红石工艺中通过高温强氧化还原改性,盐酸浸出等方法均不能有效打破其结构,导致CaO在人造金红石产品中富集,影响产品质量。提出通过深度解粒,调整钛精矿选别工艺参数,可有效降低钛精矿中CaO含量,生产出高品质的人造金红石。也可通过高梯度磁选处理富钛料去除CaO杂质元素,生产满足国际大型沸腾氯化炉需要的人造金红石产品。     

攀枝花钛资源制备沸腾氯化用富钛原料研究进展

攀枝花钛原料制备高品质富钛料是我国钛工业可持续发展的重要保障,而盐酸浸出法则是攀枝花钛铁矿制备高品质富钛料的最佳方法之一。早期开发的两大主流盐酸法流程(选冶联合加压工艺和预氧化一流态化常压浸出工艺)存在产品粉化严重及盐酸再生回收利用困难等问题。攀钢自主研发的流态化氧化一流态化还原一流态化常压浸出制备人造金红石工艺路线能有效解决上述问题,但此工艺存在原料粒度过细和富钛产品CaO、SiO_2杂质含量超标问题。采用钛精矿电炉熔炼冶炼钛渣,然后再通过盐酸法处理制备高品质富钛料的工艺可以解决攀枝花钛原料粒度过细问题,但此工艺会导致产品中CaO、SiO_2杂质含量超标和工业化放大困难的问题。通过优化现有选矿工艺,降低原料中的解离硅酸盐脉石,可以有效降低两条工艺路线所得产品的CaO、SiO_2杂质含量。     

含钛高炉渣制备富钛料的研究

攀枝花地区钒钛磁铁精矿经直接炼铁后,其中的钛几乎全部进入渣中,形成了TiO2含量达48．01％的高炉渣,高炉渣中的Ti02在直接炼铁过程中与MgO和Fe2O3等其它氧化物结合形成了复杂的钛酸盐化合物,常规酸浸法除杂效果不理想。实验采用加碱焙烧后,5％盐酸浸出的工艺制备富钛料,通过研究焙烧温度和碱添加比对浸出除杂的影响,实验结果表明高炉渣按50％的碱渣比和1000℃条件下焙烧后浸出,浸出渣中TiO2品位达75．65％且大多留存在渣中。该工艺具有渣处理成本低、产生的废酸量少等突出优点,是综合利用含钛高炉渣的一个可行途径。     

电炉熔炼钛精矿的热力学讨论

对攀枝花钢铁研究院电炉熔炼钛精矿的有关反应进行热力学分析,认为在电炉熔炼过程中钛精矿中游离的FeO和Fe2O3首先被还原,然后钛精矿中的主要成分FeTiO3按下列顺序逐步被还原FeO·TiO2→Fe+TiO2→Fe+Ti3O5→Fe+Ti2O3→Fe+TiO;MgO、CaO和Al2O3等杂质在电炉还原熔炼钛精矿的温度(2000K左右)下不可能被还原,从而进入钛渣中;电炉熔炼得到钛渣主要物相为黑钛石,玻璃体硅酸盐相.     

高钙镁钛精矿沸腾氯化制备TiCl4的热力学及动力学

针对高钙镁钛精矿难以满足沸腾氯化制备四氯化钛工艺问题,从热力学和动力学角度对高钙镁钛原料碳热还原—沸腾氯化制备TiCl4工艺进行了深入研究。结果表明：钛精矿高温碳热还原历程为：FeTiO3 → TiO2+Fe → TinO2n-1(n=4~9)+Fe → Ti3O5+Fe → Ti2O3+Fe → TiCxO1-x+Fe,碳氧钛生成的温度必须高于1 400 ℃,此时钛精矿中的Ca、Mg、Al、Si、Mn等杂质元素在1 800 ℃以内都不会被还原为对应的碳化物;高钙镁钛铁矿精矿碳热还原制备碳氧钛过程中,失重率随温度升高呈现4阶段上升,其中阶段1和3分别为受扩散控制生成金属Fe和碳氧钛的快速失重段,而阶段2和4分别为金属Fe和碳氧钛形核长大的缓慢失重阶段,4个阶段的表观活化能分别为49.84、—2.24、12.82、—2.53 kJ/mol。沸腾氯化过程还原产物中的Fe、MgO和CaO均会优先被氯气氯化,但当存在TiO2时,SiO2和Al2O3则不易被氯化,碳氧钛较适宜沸腾氯化的温度为300~650 ℃,沸腾氯化前5 min为还原产物中碳氧钛的快速氯化阶段,主要受表面化学反应的控制,而后5~20 min为Ti2O3的缓慢氯化阶段,主要受颗粒内部扩散控制的影响。     

微波辐照—盐酸浸出制备酸溶性富钛渣的探索

探讨了将微波新技术应用于钛铁矿冶金的可行性，结果表明，钛铁矿精矿用“微波辐照－盐酸浸出法”能制得供硫酸法生产钛白酸溶性富钛渣，且具有方法新、能耗低、工艺简便等特点。     

攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司钛研究所研究领域

钛原料 主要从事钛精矿冶炼酸溶性钛渣、酸溶性钛渣升级制备高品质富钛料、高炉渣综合利用等方面的技术研究。     

全攀枝花钛精矿冶炼钛渣熔盐氯化技术应用分析

针对以全攀枝花钛精矿冶炼的钛渣中Ti O2含量低、钙镁含量高的特点,分析了其熔盐氯化工艺关键控制点,并分别以Ti O2品位为74%、78%的钛渣为原料,研究了熔盐氯化工艺生产过程控制,分析比较了不同钛渣原料对产品粗四氯化钛质量的影响及粗四氯化钛生产成本的影响。结果表明:以全攀枝花钛精矿冶炼的Ti O2含量为74%、78%的高钙镁钛渣为熔盐氯化原料时,氯化熔盐中Ti O2、C含量宜控制在3%左右,循环泥浆中固体杂质含量宜控制在200 g/L左右。与采用Ti O2含量为78%钛渣相比,采用Ti O2含量为74%钛渣生产时氯化熔盐温度和收尘室进口气体控制温度降低30~50℃,石油焦、氯化钠单耗和废盐、收尘渣量增加,粗四氯化钛产品中固体杂质和VOCl3、Si Cl4、Fe Cl3含量较低。采用Ti O2含量为74%的钛渣为原料熔盐氯化生产粗Ti Cl4比采用Ti O2含量为78%的钛渣成本降低5%~10%。     

钛渣苏打焙烧改性机理研究

钛精矿采用电炉熔炼产出的钛渣TiO_2含量不高,远远达不到氯化法钛白和海绵钛生产对原料的要求。由于富钛料中主要矿物组分--黑钛石(Me_30_5,Me=Ti、Fe、Mg、Mn等)的固溶体结构可被苏打焙烧破坏,使Fe、Mg、Mn等杂质形成的难溶化合物转变为易溶于稀盐酸的物质。实验结果表明,经苏打焙烧后的钛渣,用20%稀盐酸,在110℃酸浸1 h,可使煅烧产物中TiO_2含量达到95. 43%,比不经苏打焙烧直接用稀盐酸浸出的钛渣TiO_2含量提高了12%,比钛渣原料中TiO_2含量提高了近30%。     

钒钛铁精矿常压盐酸浸出分离铁钛试验研究

在常压条件下,采用盐酸浸出法对钒钛铁精矿进行选择性浸出试验,研究了液固比、浸出温度、浸出时间和盐酸浓度对铁和二氧化钛浸出率的影响,并对浸出渣结构、形貌、粒度及元素分布进行了研究。结果表明,盐酸浸出过程破坏了钒钛铁精矿中的磁铁矿物相,浸出渣表面出现了较为明显的粉化现象,铁元素进入浸出液;而钛铁矿未被破坏,仍以钛铁矿的形式存在酸浸渣中。最优浸出条件为:液固比为9∶1,浸出时间为60 min,盐酸浓度为18.6%,浸出温度为85℃。最优条件下铁的浸出率为85.41%,二氧化钛的浸出率为7.22%;酸浸渣的产率为27%,Ti O2品位约为34%。     

用盐酸浸出含钛高炉渣富集钛的试验研究

攀西地区钒钛磁铁矿经高炉冶炼后产生大量高钛炉渣,其中TiO2质量分数达18%~27%。研究了常压下用盐酸浸出含钛高炉渣,考察了盐酸浓度、反应温度、酸渣体积质量比及反应时间对含钛高炉渣中各组分浸出率的影响。结果表明:在反应温度90℃、浸出时间5h、盐酸浓度6mol/L、酸渣体积质量比1.1∶1条件下,Mg、Al、Fe浸出率均达65%以上,Ti浸出率低于6%,滤渣中TiO2质量分数超过40%,钛得到有效富集。     

电炉钛渣除杂制备沸腾氯化炉料研究现状及展望

综述了电炉钛渣去除钙镁等杂质制备沸腾氯化炉料的技术及研究进展,分析了各种方法的技术特点及存在的问题,指出开展钛精矿进一步选矿脱硅降低电炉钛渣硅含量,利用冶炼后熔融态钛渣显热进行矿相重构,同时循环利用除杂过程浸出试剂,实现电炉钛渣高效低耗清洁化制备沸腾氯化炉料,是我国电炉钛渣除杂制备沸腾氯化炉料研究的主攻方向。     

提升钛精矿品级的研究

利用氧化热处理和酸浸工艺提升钛精矿的质量等级,研究了氧化处理对钛精矿球磨前后晶体结构的影响及酸浸工艺提高钛精矿品级的效果。结果表明,经750~800℃氧化退火,钛精矿中物相转变较充分,生成假金红石(Fe2Ti3O9)、Fe2O3和金红石型Ti O2相,钛精矿球磨后颗粒细化,物相转变从更低的温度开始,同样温度条件下物相的转变也更充分;对球磨后的钛精矿进行800℃退火和105℃酸浸后,Ca O和Mg O的含量分别降低到0.089%和0.888%,除去率为88.7%和51.8%,而Ti O2含量从44.12%提高到53.64%,能够显著提高钛精矿的质量等级。     

电炉熔炼攀枝花钛铁矿制取酸溶性钛渣的研究

钛渣的酸溶性决定于它的物相结构,具有理想黑钛石固溶体结构的钛渣是理想的酸溶性钛渣,由此导出了钛渣的酸溶性与其化学组成之间的定量关系。在1800千伏安电炉中熔炼攀枝花钛铁矿（含TiO_2 45.7％）制取的钛渣（含∑TiO_2 78.2％）具有良好的酸溶性。熔炼这种酸溶性钛渣与熔炼氯化法钛渣（含∑TiO_2 82％左右）比较,电耗显著降低,产能大幅度提高。综合国内外有关研究,分析了CaO和MgO在熔炼过程中的行为。CaO是熔炼钛渣的良好助熔剂,但MgO仅在熔炼还原度较小的钛渣时才具有助熔作用。酸溶性钛渣中Ti_2O_3:TiO_2<0.3,这种钛渣具有较低的熔点、粘度和导电率,从而降低了熔炼电耗,提高了炉产能。在熔炼还原度较大的钛渣（Ti_2O_3:TiO_2>0.3）时,MgO加剧钛渣的稠化,对熔炼过程产生不良影响。因此,含高MgO的攀枝花钛铁矿较适于用来制取酸溶性钛渣。     

渣电阻炉熔化分离钛渣的物质组成的研究

本文对用120kW单相渣电阻炉熔化分离的钛渣进行了物质组成的研究,采用光学显微镜、扫描电镜、X光对钛渣的物相形貌特征、成分进行了定性和定量的分析。分析结果表明,钛渣中的物相有:黑钛石,正钛酸镁固溶体,偏钛酸镁固溶体,钛铁矿,钙钛矿,含铁镁铝的尖晶石,顽火辉石以及硅酸盐的玻璃相。 通过对钛渣的研究得知,影响钛渣酸解率的因素很多,主要是当钛渣中有60％以上Ti_3O_5型黑钛石存在时,就能得到酸解率高的效果。     

用废盐酸从改性高钛渣中浸出钛的试验研究

研究了在常温常压下用废盐酸从高温焙烧改性的高钛渣中浸出钛,考察了废盐酸质量浓度、温度、反应时间、液固体积质量比对钛浸出率的影响。试验结果表明:改性剂与高钛渣质量比为0.7∶1,在850℃下焙烧3h对高钛渣进行改性,然后用浓度为3.6mol/L的废盐酸在温度70℃下搅拌浸出3h,控制液固体积质量比为5∶1,钛浸出率为95.5%,浸出效果较好。     

用攀枝花钛精矿制取高品位富钛料的途径

论述了用攀枝花钛精矿制取高品位富钛料的3种途径：钛精矿盐酸浸出法制造人造金红石、钛精矿－钛渣盐酸浸出法制造钛渣富集物和钛精矿硫酸浸出法制造人造金红石；对这3种方法的优缺点进行了分析比较。