电炉钛渣制备高品位人造金红石的试验研究

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人造金红石制备技术探讨

人造金红石制备技术探讨摘要：金红石是一种富钛料，被认为是生产钛产品理想的原材料，具有易采、易碎、易选的优点，但存在金红石原料不足，纯度不够的问题。

人造金红石解决了以上问题。

这篇文章介绍了目前国内外生产金红石生产现状、常用的制备方法，并简述了这些方法的工艺流程。

关键词：人造金红石；制备技术钛资源广泛分布于世界各地，储量丰富，但由于技术上的限制，国内外现阶段可以有效使用的原材料只有钛铁矿和金红石等几种矿物，仅有少量的钛以金红石的形式存在。

目前，国内外人造金红石的工业生产技术仍处在不断的探究之中，以求最佳的生产方案将人造金红石为世界所用。

1电热法电热法制备人造金红石是将钛铁矿与还原剂混合后在电炉中进行熔炼反应，然后通过磁选法分离钛渣和金属铁，所得钛渣经焙烧即可获得人造金红石。

该工艺生产的人造金红石品位较低，主要用于生产电焊条表面涂料，但该方法具有“三废”少、工艺技术简单等优点。

2 酸浸法酸浸法可分为盐酸浸出法和硫酸浸出法。

2．1盐酸浸出法盐酸浸出法主要包括BCA盐酸循环浸出法、预氧化—流态化盐酸浸出法、EＲMS法、QIT法等。

该法具有杂质去除效果好、浸出效率高、用于浸出的酸可再循环利用等优点。

2．1．1BCA盐酸循环浸出法BCA盐酸循环浸出法在回转窑反应器中进行，850℃条件下利用重油还原剂把高品位钛铁精矿中的铁还原为Fe2+，然后在140℃条件下用浓度约为19%的盐酸浸出还原钛铁矿中的铁、锰、镁、钙、镉等杂质，过滤、洗涤后在870℃条件下焙烧即获得人造金红石。

含过量余酸、FeCl2和少量杂质氯化物的浸出母液采用传统的喷雾焙烧技术进行再生，用HCl吸收器中的洗涤水吸收挥发出来的HCl气体，形成浓度为18%～20%的盐酸，再次用于盐酸加压浸出，实现了盐酸的循环利用。

BCA盐酸循环浸出法能除去钛铁矿中的大多数杂质，制备的人造金红石产品TiO2含量高，且工艺过程产生的废酸和洗涤水都能二次利用，因此对环境污染较轻。

高钛渣强化焙烧—浸出法制备人造金红石

钛白粉是目前世界上性能最好的一种白色颜料，是重要的精细化工材料 [1]。硫酸法生产钛白粉主要弊端是废物排放量较大，对环境污染严重 [2]。据统计 [3]，每生产 1 t 钛白粉要排出 20% 左右的硫酸 8~10 t，硫酸亚铁晶体 2.5~3.5 t，酸性废水 (5% 以下 )200 t 左右，酸性废渣 500~600 kg，废气 2×10 ~4×10 m ，对环境污染相当严重。氯化法生产钛白粉不仅产品质量好，而且生产过程中“三废”少
有色金属工程 2011 年第 3 期
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系列复杂的固溶体，从而使钛固溶体将杂质元素包裹。高钛渣 X 衍射图谱见图 1。
400 [CW-高钛渣 .M
d=3.5240 d=2.7577
将高钛渣配置一定添加剂量后，考察在不同温度条件下强化焙烧—浸出工艺对制备人造金红石的影响，浸出条件：浸出温度 90 ℃、液固比 6 ∶ 1、浸出时间 2 h。试验结果见图 2。强化焙烧温度试验结果表明，在一定添加剂条件下进行强化焙烧所制备的人造金红石 TiO2 的品位均在 90% 以
添加剂浓度 /(g·L-1) 0 50 100 200 表 3 添加剂浓度对洗涤的影响洗涤液固比 6∶1 6∶1 6∶1 6∶1 洗涤温度 /℃ 90 90 90 90 洗涤时间 /h 2 2 2 2 TiO2 品位 /% 92.41 94.08 94.20 94.56
质。洗涤条件初步设定为洗涤温度 90 ℃、洗涤时间 2 h、洗涤液固比为 6 : 1，改变添加剂的浓度，试验结果见表 3。
试验用原料为四川某钛铁矿制备的高钛渣，化学成分及钛、铁物相分析分别见表 1 和表 2。表 1 表明，高钛渣 TiO2 品位低，杂质元素含量高，难以达到氯化法生产钛白对人造金红石品位的要求。高钛渣杂质成分主要为

钛渣制备人造金红石的试验研究

钛渣制备人造金红石的试验研究一、绪论1.1 研究背景和意义1.2 相关工作综述1.3 研究目的和内容1.4 研究方法和实验设计二、材料与方法2.1 实验材料介绍2.2 实验步骤和流程2.3 仪器设备介绍三、实验结果与分析3.1 钛渣制备3.2 人造金红石的制备3.3 晶体形貌和结构分析3.4 光学性质分析四、讨论与展望4.1 实验结果探讨4.2 实验中存在的问题和不足4.3 未来研究方向五、结论5.1 成果总结5.2 研究贡献5.3 还需进一步解决的问题参考文献一、绪论1.1 研究背景和意义金红石是一种重要的半导体材料，具有良好的光电性能和广泛的应用前景。

由于自然金红石产量较低，且品质不稳定，人工合成金红石成为研究的重点。

近几十年来，人工合成金红石的制备方法有很大提升，并且在化学和物理领域得到广泛应用。

钛渣作为一种含钛废料，通常会被焚烧或填埋处理，产生严重的环境污染问题。

因此，如何有效地利用钛渣这种废料，成为当前环保工程研究的重点。

研究表明，钛渣中含有丰富的钛、铁等元素，可以作为人造金红石的原材料进行制备。

利用钛渣制备人造金红石，不仅可以解决废弃物的处理问题，还能增加金红石的产量和降低制备成本。

因此，研究钛渣制备人造金红石的方法，具有重要的理论和应用价值。

1.2 相关工作综述目前，研究团队在钛渣制备人造金红石方面已经取得了一定的成果。

早期研究主要利用高温固相反应法，以钛渣为原材料，通过控制反应温度和时间，制备出了人造金红石。

但是这种方法的制备成本较高，制备周期也较长。

为了降低制备成本和提高制备效率，有部分研究利用溶胶-凝胶法制备人造金红石。

河北工业大学的研究团队通过在钛渣中加入铁盐，以水热合成法制备人造金红石。

他们认为，加入铁盐可以提高反应的活性和金红石的纯度，制备出的金红石具有较好的结晶性和颜色鲜艳的优点。

而十堰市华瑞水晶玛瑙有限公司则使用硝酸钛铁溶胶进行反应，制备出的人造金红石具有较高的折射率和透过率。

由钛精矿制备人造金红石的研究进展

由钛精矿制备人造金红石的研究进展作者：孙雪姜志铭付雅君来源：《科技风》2016年第09期摘要：综合评述了国内外由钛精矿制备人造金红石的研究方法及工艺特点。

通过对各种研究工艺的对比找到最佳的研究方法，以期对我国人造金红石的发展提供有益的启示。

关键词：人造金红石；钛精矿；研究方法；研究进展我国钛精矿资源比较丰富，相比天然金红石储量却很少。

目前以人造金红石作为生产钛产品的主要理想原料，因此生产优质的人造金红石产品变得尤为重要，资源丰富的钛精矿就成为了制备人造金红石的理想原料。

国内外对人造金红石的研究工艺取得了相应的进展。

1 国内研究状况中国的人造金红石技术远远落后于国外，导致每年人造金红石的年产量非常稀少，总计生产能力每年只有几万吨而已，生产规模特别小，生产技术落后，几乎都是中试规模。

1.1 氯化法在1980年北京有色金属研究总院以钛精矿为生产原料进行研究，其原理是利用钛精矿中各组分在氯化过程中热力学上变化的不一样，以达到分离TiO2 的目的。

其优点是制得的人造金红石品位高，缺点是杂质含量高，减少杂质含量，面临的技术难度很大，经济问题棘手。

该法在原理上可行，但很难实现工业化。

1.2 盐酸法在1984年成都科技大学与自贡东升钛黄厂等单位以浸出罐这样的实验设备为主体，进行盐酸加压浸出生产高品位人造金红石工艺研究[ 1 ]。

其优点是基本可以实现工业化，但是缺点是由于设备腐蚀比较严重，维护成本较高，环保问题难以有效解决。

1.3 硫酸法北京有色金属研究总院开展了用钛白废酸处理攀枝花钛精矿制取人造金红石的试验。

该工艺最大的优点是废酸循环利用，但存在的缺点是有副产物产生所带来的环境污染问题[ 2 ]。

1.4 氧化还原改性—盐酸浸出以攀枝花钛精矿为原料，采用流态化强氧化还原，常压浸出，浸出母液喷雾焙烧，盐酸循环利用工艺技术路线，可以生产高品位的人造金红石[ 3 ]。

该工艺最大的优点是实现了盐酸闭路循环利用，全流程无污染物排放，使环保问题得到有效解决。

钛铁矿制备人造金红石的方法

１．具体实验过程
１．１实验原料钛铁矿，其化学成分为：＇ｒｉｏ２，Ｆｅ，ＣａＯ，ＭｇＯ，Ａ１Ｏ３，ＦｅＯ，Ｍｎ，ＳｉＯ。１－２实验流程将原料细磨。再用盐酸浸泡．从而达到分离杂志的目的．最后进行晶型的转变，从而得到高品味的人造金红石。与传统工艺相比，其杂质含量大大减少，且不污染环境，十分环保高效。再加盐酸的的过程中．应注意一些问题。确保过滤，洗涤煅烧的顺利进行。其除去杂质的原理是钙镁等杂质能与盐酸反应．形成溶液．而钛与盐酸在本实验条件下则没有影响．从而达到分离杂质的目的
所以．根据上述试验结果可知．采用盐酸直接浸出时，一般要求盐酸浓度高、并通常采用压浸出周此存在设备腐蚀严重、再生盐酸难以循环等问题。在试验室浸出结论的基础上．为了降低初始浸出酸浓度，提出了
多级逆流浸出．并进行了半工业化试验，上级浸出液过滤后进人下一级浸出．实现浸出酸多次循环利用。现在介绍二级逆流浸出。试验规模为每天处理２００ＫＳ钛铁矿。在半工业试验中查找更多的细节问题。二级逆流浸出半工业试验条件：每批投钛铁矿２００Ｋｇ，粒度一０．０７４ｍｍ占７０％以上。盐酸常压浸出；盐酸浓度２０％～２２％；温度９０～９５ ℃；液固比Ｌ／Ｓ＝４：１～６：１；浸出时间４ｈ。为进一步降低初始浸出酸浓度．进行了三级逆流浸出试验。为了确定最佳工艺条件以及浸出初始盐酸浓度、浸出时间以及浸出液固比等因素对试验的影响．在进行三级逆流浸出时进行了针对性试验。初始盐酸浓度增加到一定程度后，人造金红石中ＴｉＯ的含量变化较小，这主要是因为，在盐酸浸出时，铁、钙、镁等可溶杂质已基本全部浸出。继续提高盐酸浓度对浸出率影响很小同时降低溶液体系中的盐酸浓度，抑制了ＴｉＯ的溶解。当初始盐酸浓度继续增加时，虽然提高了溶液的杂质去除能力．但同时也将部分可溶钛溶解进入到溶液体系中，所以通过继续增加初始盐酸浓度来提高ＴｉＯ含量的难度将增加，效果并不明显。对比盐酸三级逆流浸出和二级逆流浸出结果．在同等的初始盐酸浓度以及总液固比条件下．三级逆流浸出得到的产品含量高达９４％以上．明显高于二级逆流浸出的产品．品位及粒度均满足国家行业标准所规定ＴｉＯ的要求可为氯化钛白提供优质的原材料。

微波高温连续煅烧制备人造金红石试验研究

微波高温连续煅烧制备人造金红石试验研究【摘要】自行研发了93kW 微波高温煅烧连续试验装置，并开展了微波高温煅烧制备人造金红石续试验。

考察了煅烧温度、原料粒度、通气量等工艺条件与微波装置的操作稳定性。

试验表明：微波煅烧高钛渣制备人造金红石工艺可行，微波高温装置连续运行可靠；控制微波功率为为80 kW ，高钛渣粒度为55目，煅烧温度为950 C,煅烧时间为4h , 通气量为1.67m3/h?kg 时，高钛渣氧化率可达到90%以上，人造金红石产率为120kg/h 。

【关键词】微波煅烧高钛渣人造金红石装置金红石是电焊条焊剂配方的重要组分之一，对于某些专用电焊条来讲更是必不可少的焊剂组成。

但是，随着我国钛产业的快速发展，天然可开采金红石的品位日益降低。

因此，寻求经济合理的处理方法，将我国丰富的钛原料加工成可直接用于工业生产的人造金红石，是我国钛材产业的发展之急[1，2] 。

微波煅烧是以物料自身吸收微波的特性来加热物质的新技术，能够克服常规加热存在的因温度梯度而导致的受热不均、热传递效率低等缺点，具有煅烧时间短、热效率高、内部加热、整体加热、加热均匀等优点，在化合物分解、材料制备以及废弃物的处理等方面显示出极大的优越性[3-5] 。

试验表明，微波煅烧高钛渣制备人造金红石在技术上是可行的。

为了进一步考查微波煅烧高钛渣工艺的工业可行性，自行研发了93kW 微波高温连续煅烧装置，并进行了人造金红石连续产业化试验。

1实验与装置1.1 实验原料微波高温连续煅烧试验所用原料产自云南某地，其主要化学成分如表1所示。

其XRD谱如图1所示。

从表1 及图1 可知，实验所用高钛渣主要由钛氧矿物组成，还含有部分铁、铝、锰等的低价氧化矿物，及少量硫、磷、碳等杂质化合物组成。

其中，钛氧矿物的主要物相形式为(MgO.24Ti2.76) 05,属于吸波性较好的物质，尽管R-TiO2 及氧化铝吸波性都较差但在高钛渣中含量很低。

高钛渣中(MgO.24Ti2.76)0?5及R-TiO2的比例含量经RIR方法定量，( MgO.24Ti2.76 )0?5：R-Ti02=( 96.24：3.76)%。

行业标准《高钛渣、金红石化学分析方法 ICP-AES法》编制说明

高钛渣、金红石化学分析方法ICP-AES法测定氧化钙、氧化镁、氧化锰、磷、三氧化二铬和五氧化二钒量(YS/T 514.09-╳╳╳╳)编制说明遵义钛业股份有限公司2008年11月1 任务来源及制订经过随着高钛渣产品行业标准的不断制（修）订，对制订一套完整的高钛渣、金红石化学分析方法标准提出了迫切要求。

目前我国的现行标准中只有YS/T 514.1～12-2006《高钛渣、金红石化学分析方法》可以使用。

但该方法由于是由原国家标准GB/T4102.1～.12-1983《高钛渣、金红石化学分析方法》变更而来，已不能满足高钛渣、金红石的分析需要。

基于此，全国有色金属标准化技术委员会稀有金属、粉末冶金、贵金属分标委会于2006年4月25日至28日在浙江省杭州市召开了会议，提出由遵义钛业股份有限公司负责起草制订高钛渣、金红石化学分析方法标准，以满足高钛渣、金红石化学分析的要求。

经文献调研、方法试验研究后，经两个标准验证单位（金川集团有限公司和抚顺钛业有限公司）验证，于2008年4月形成征求意见稿。

2008年6月在山东威海召开了标准预审会，对标准征求意见稿进行了讨论，提出了修改意见，最终形成审定稿。

2 试验情况本部分采用ICP-AES法测定高钛渣、金红石中氧化钙、氧化镁、氧化锰、磷、三氧化二铬和五氧化二钒量，替代行业标准YS/T 514.10-2006《高钛渣、金红石化学分析方法二苯基碳酰二肼光度法测定三氧化二铬量》、YS/T 514.11-2006《高钛渣、金红石化学分析方法苯甲酰苯胲萃取光度法测定五氧化二钒量》、YS/T 514.3-2006《高钛渣、金红石化学分析方法萃取钼蓝光度法测定磷量》、YS/T 514.12-2006《高钛渣、金红石化学分析方法EGTA和CyDTA容量法测定氧化钙和氧化镁量》，增加氧化锰的测定方法。

其基本原理是：试料于铂坩埚中用高氯酸、氢氟酸溶解，并加热至冒浓厚高氯酸烟。

取下、稍冷后加盐酸溶解盐类，在一定条件下，用ICP-AES法（电感耦合等离子发射光谱法）同时测定样品溶液和标准溶液中的Ca、Mg、P、Cr、V等元素的发射强度，从而计算试样中氧化钙、氧化镁、磷、三氧化二铬和五氧化二钒量。

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欧阳红勇，杨智，熊雪良，张丽芬，王康海
（长沙矿冶研究院有限责任公司，湖南长沙４０１）１０２
摘
要：以云南某地两种不同性状电炉冶炼钛渣为原料，氧化还原一对流态化酸浸和活化焙烧一一态化酸浸两种高钛渣制备人洗硅流
造金红石的工艺路线进行了试验研究，通过ＸＤ、Ｅ并ＲＳＭ分析等手段探讨了氧化还原和活化焙烧对高钛渣改性的机理。试验结果表明，低硅含量的电炉钛渣采用氧化还原一流态化酸浸工艺可获得符合沸腾氯化钛白原料要求的人造金红石；采用活化焙烧一洗硅．
酸浸工艺可得到Ｔ０品位９％的细粒级人造金红石。ｉ：７关键词：造金红石；电炉钛渣；性；浸；流态化人改酸来自中图分类号：Ｆ１Ｔ１１
文献标识码：Ａ
文章编号：２３— ０９２１）６— ０５— ３０５６９（０１００６０
ＥｘｅｉｅａｔｙｏｅａｉｇＨｉｈＧｒｄｐｒｍｎｔｌＳｕｄｎＰｒｐｒｎｇａｅＳｎｈｔｔｌｔｔｎｕｌｇｙｔｅｉＲｕｉｗｉｈＴｉａｉｍＳａｓｃｅ
ＯＵＹＡＮＧｎ — ｏｇ，ＹＡＮＧｉＨｏｇｙｎＺｈ，ＸＩＯＮＧｅｌａＸｕ —ｉｎｇ，ＺＨＡＮＧ —ｅＬｉｆｎ，ＷＡＮＧｎ — ａＫａｇｈｉ
第３卷第６１期
２１０１年１２月
矿冶工程
ＭＩＮＧＮＩＡＮＤＥＴＡＬＬＵＲＧＩＭＣＡＬＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ
Ｖ０＿１ № ６ｌ３
ＤｅｅｅＯ１ｃｍｂｒ２１
电炉钛渣制备高品位人造金红石的试验研究①
（ｈｎｓａＲｓｒｈＩｓｕＣａｇｈｅａｃｎｉｔｏｎｎｎｔａｕｙｈｎｓａ４０１，ｕａ，ｈｎ）ｅｔｅｆＭｉｉｇａｄＭｅｌｒ，Ｃａｇｈ１０２ＨｎｎＣｉａａｇ
Ａｂｓｒｃ：ＵｓｎｗｏｄｆｒｎｌｃｒｃｆｒａｅｔｔｎｕｓａｓｉｎｎｎＰｏｉｅａａｍａｅｉｌ，ｅｐｒｍｅｔｌｓｕｙｔａｔｉｇｔｉｅｅｔｅｅｔｕｎｃｉｉｍｌｇｎＹｕａｒｖｎｃｓｒｗｔｒａｓｘｅｉｎａｔｄｆｉａｗａａｒｅｕｎｐｅａｎｙｈｅｉｕｌｔｗｏｅｅｔｉｕｎａｅｔａｉｍｌｇｂａｎｄｂｅｏ —ｌｉｉｅｄａｉｓｃｒｉｄｏｔｏｒｐｒｇｓｎｔｔｃｒｆｅｗｉｈｔｌｃｒｃｆｒｃｉｎｕｓａｓｏｔｉｅｙｒｄｘｆｕｄｚｄｂｅｃｄｉｔ
ｌａｈｎｎｃｉａｅｏｓｎ —ｉｃｎｒｍｏｉｇｆｉｉｄｂｄａｉｅｃｉｇＴｅｍｏｉｃｔｎｍｅｈｎｓｏｉｎｕｅｃｉｇａｄａｔｔｄｒａｔｇｓｉｏｅｖｎ — ｕｄｚｅｃｄｌａｈｎ．ｈｄｆａｉｃａｉｍｆｔａｉｍｖｉｌｌｅｉｏｔｓａｓｂｅｏｎｃｉａｅｏｓｉｇｗｓｉｖｓｇｔｄｂｌｇｙｒｄｘａｄａｔｔｄｒａｔａｎｅｔａｅｙＸＲＤａｄＳｖｎｉｎＥＭ．Ｔｅｒｓｌｈｗｔ￣ｙｔｅｉｕｌｂａｎｄｈｅｕｔｓｏｈｔｓｎｈｔｒｆｅｏｔｉｅｓａｃ
Ｋｅｒｓｙｔｅｉｕｉｙｗｏｄ：ｓｎｈｔｒｔｅ；ｅｅｔｃｆｒａｅｔａｉｍｌｇｃｌｌｃｒｕｎｃｉｎｕｓ；ｍｏｉｃｔｎ；ａｉｅｃｉｇｌｉｉａｉｎｉｔａｄｆａｉｉｏｃｄｌａｈｎ；ｆｄｚｔｕｏ