钛渣生产的主要设备

（3）锈蚀 将预还原后的冷却料经双层回转筛筛选 出的磁性部分送去锈蚀处理。 还原料中的金属铁呈网状微孔结构，在 含 1.5 ～ 2.0 ％的 NH4Cl 溶液充气搅拌浸出。此 时，金属铁粒作为微电池的阳极发生电化学 腐蚀：
矿粒外部作为微电池的阴极区产生 OH － 离子： 而Fe2+从孔隙中扩散到颗粒表面，与OH离子结合形成Fe(OH)2。则总反应式为：
其工艺流程图如下图所示：
（1）预氧化 预氧化在回转窑中进行，使原矿中的铁由低 价转变成高价时得以活化，并可在下一步提 高铁的还原速度和还原率，减少烧结现象的 发生。 预氧化时使Fe2+转变成Fe3+，形成假板钛矿：
（2）预还原 预还原也在回转窑中进行。用煤作燃料和还 原 剂 。 分 两 步 进 行 ： 第 一 步 是 在 1000 ～ 1200℃温度下使Fe3+→Fe2+： 第二步在低于1100℃温度下将Fe2+还原成金属 铁并游离出TiO2：
钛冶炼
刘韶华 2010年5月
项目二Hale Waihona Puke Baidu 富钛料的生产
• 任务一： 人造金红石的生产
单元一：选择性氯化法 单元二：还原-锈蚀法 单元三：稀硫酸浸出法 单元四：稀盐酸循环浸出法 单元五：选-冶联合稀盐酸加压浸出法
• 任务二： 钛渣熔炼
单元一：相关知识 单元二：钛渣生产工艺流程 单元三：钛渣生产的主要设备 单元四：钛渣生产实践 单元五：钛渣生产的发展方向
第三章 富钛料的生产
自然界中产出的钛矿石，通常经选矿富 集成两种精矿： （1）天然金红石精矿：TiO2品位高，杂 质含量少，是钛冶金和钛白生产的优质原料 。但其储量有限，价格也贵。 （2）钛铁矿精矿：TiO2含量较低，铁氧 化物和其它杂质氧化物总量较高，不宜直接 氯化，而应富集成人造金红石或熔炼成钛渣 等“富钛料”才能作为氯化原料。
稀硫酸浸出法的特点是：
（1）有效的利用硫酸法钛白生产排除的废稀硫 酸，采用低浓度、低温度酸浸，产品成本低； （2）对过程中的三废集中处理，基本无污染； 浸出后废酸液可用多种方法处理，予以综合利用；
（3）过程总回收率为91％。产品人造金红石品 位高，杂质少，粒度与天然金红石相似，是氯化法钛 白生产如钛冶金的优质原料。
（3）回收 从沸腾炉中挥发出来的 FeCl3 蒸汽经冷凝 收尘后，在氧化炉内氧化再生成Cl2气，经加 压冷冻提高浓度后返回氯化炉，达到循环利 用的目的。
尾气经碱洗脱除余Cl2后排空。
日本三菱金属公司率先按此流程建成月产1000t 人造金红石的实验工厂。 我国广东江门电化厂在 20 世纪70～ 80 年代曾用 两广矿进行了工业试验，最终得到 TiO2含量为92％ 的人造金红石。 1980年北京有色金属研究总院等单位用攀矿按 此法进行试验，制得的人造金红石品位 83% ， Ca 、 Mg含量仍较高，技术难度较大，经济上不合理。
还原尾气被风机抽出，经收尘和燃烧炉烧 除CO后，由烟囱放空。
还原后的高温物料由窑头落入冷却圆筒中， 筒外喷淋冷水将物料冷至93℃左右，进贮料仓 备用。
我国湖南株洲东风冶炼厂在20世纪70～90 年代进行了 2000t/a 规模的工业试验，用广西 北海矿为原料，得到 TiO2 含量为 90 ％，收率 87％的人造金红石。
3.1.3 稀硫酸浸出法
日本石原法生产人造金红石是弱还原－废稀硫 酸浸出脱杂法。其工艺流程如下图所示：
（1）还原
以石油焦为还原剂对钛精矿进行弱还原，在 900 ～ 1000 ℃ 温 度 下 将 矿 中 高 价 铁 还 原 成 低 价 铁 （Fe2O3→FeO）。 （2）加压浸出 还原矿用硫酸法钛白生产中产生的 22～23％的废稀 硫酸浸出。
3.1 人造金红石的生产
3.1.1 选择性氯化法 选择性氯化法利用的是钛铁精矿中各组 份与氯的反应能力不同而进行的。 在850～950℃温度下，在有还原剂碳存 在的情况时，精矿中各组分与Cl2作用的顺序 依次为： CaO>MnO>FeO>V2O5>MgO>Fe2O3>TiO2> Al2O3>SiO2
酸浸反应为：
FeO· TiO2 + 2H2SO4 = TiO2↓ + FeSO4 + 2H2O
（3）后期处理 固液分离后的 FeSO4 滤液，用 NH3 中和法进一步处理 ，得化肥硫氨，水合氧化铁用作炼铁原料。其反应为 ：
2FeSO4 + 4NH3 + (n+2)H2O + 0.5O2 = 2(NH4)2SO4 + Fe2O3· nH2O
其原则流程图如下图所示：
（1）预氧化 预氧化的目的在于，使精矿中的 FeO 成分先 氧化成Fe2O3，在氯化时直接转变成易挥发除 去的FeCl3蒸汽，提高铁的氯化率。
预氧化时的反应为：
（2）选择氯化 选择氯化时的主要反应为： 和 选择氯化的影响因素包括：反应温度、 配碳量、精矿来源及其成分和矿粒大小等。
3.1.2 还原-锈蚀法
还原-锈蚀法最先由澳大利亚提出和研制成功， 并在工业上得到应用的一种方法。 其主要过程为：将含58%~63%TiO2的钛铁精矿 砂矿先氧化焙烧，然后用无烟煤将矿中的氧化铁全 部深度还原为金属铁，冷却后磁选分离出非磁性的 焦煤返回利用，再在酸化水溶液中使铁锈蚀，而后 用旋流器或摇床选分离人造金红石和赤泥（氧化 铁）。
3.1.4 BCA稀盐酸循环浸出法 美国贝尼莱特公司发明的 BCA 稀盐酸循 环浸出法被公认为是制取人造金红石的一种 先进方法，被多家工厂采用，在 20 世纪 70 年 代总生产能力就已达到40万t/a以上。 BCA 法主要工序有：还原、酸浸、过滤、 煅烧和废酸再生。
其工艺流程如下图所示：
这种方法是将含TiO2 58～61％的钛铁砂矿 加入回转窑中，用重油做还原剂进行还原焙烧， 在850℃温度下可将90％的Fe2O3还原成FeO。
Fe(OH)2又被氧化成水合三氧化二铁析出：
（4）酸浸 采用2％的稀硫酸溶液在80℃常压下酸浸 处理除去残留的铁和锰。经过滤、干燥后得 人造金红石产品。
澳大利亚在20世纪60～70年代用此法先建 成一座1万t/a，后来扩建成了3万t/a的人造金 红石厂。 加拿大1972年建成一座2万t/a的工厂。