一种从钛矿中选钛的方法与流程

本发明涉及一种从钛矿中选钛的方法，属于选矿技术领域。

背景技术：

钛合金由于其密度低、比强度高、导热率低、耐腐蚀性好、无毒无磁、可焊接、生物相容性好、表面可装饰性强等特点而被广泛应用于航天、航天、化工、石油、电力、医疗以及建筑等领域，世界上许多国家都已经认识到了钛合金的重要性，因而相继研究。但目前工业生产金属钛主要采用金属氯化渣或金属氧化物得到四价金属氯化物，然后采用镁热还原法或钠热还原法制备，这种工艺方法存在工艺复杂、成本高、能耗大以及污染严重等问题，使得钛价格偏高。

钛矿是含钛的氧化物矿物，是提炼钛的主要矿石。我国钛矿储量丰富，主要分布在河北、四川、云南及黑龙江等地，其中，攀西地区占资源储量的90％以上。而钛精矿是生产钛白粉和海绵钛的原料，随着国内经济的不断发展，钛精矿的需求量逐渐增加，导致了钛矿开发力度的加大。由于钛矿品位低，矿物组成复杂，物理性质与其脉石矿物比较接近，全国各地矿区的选矿工业也有差别，故对钛矿选矿工艺流程的研究需要进行更多的研究。

目前，钛矿的选矿主要是目前一般采用“阶段磨矿-阶段磁选”的方法来回收钛铁矿，同时还采用浮选、电选或重选工艺与之相结合。这些工艺得到的钛精矿，品位多为40％～55％之间。

矿浆电解时近年来发展的一种湿法冶金新技术，将湿法冶金所包含的浸出、溶液净化、电积三个工序合而为一，利用电积过程的阳极氧化反应来浸出矿物，其实质是利用矿石的浸出反应取代电积的阳极反应，使通常大量耗能的电积过程阳极反应转变为某种金属的有效浸出，同时槽电压降低，电解电能降低，整个流程大为简化，这样，在阴极区可利用析出点位的不同，实现金属的分离，在阳极区可利用矿物的电氧化顺序实现金属的选择性析出。

目前，矿浆电解法大多用于提钒、锌、钼、锑等金属，cn201710692591.7公开了一种合金锌灰矿浆电解浸出生产锌粉的方法，专利cn201410254887.7公开了一种矿浆电解法从含钒石煤矿中提钒的工艺，cn201410255079.2公开了一种矿浆电解法从镍钼矿中浸出钼的工艺，cn201410026152.9公开了一种从含锑铅复杂硫化矿中回收锑、铅的方法。受金属钛特定的性能影响，目前，尚未见矿浆电解法选钛的报道。

技术实现要素：

针对以上缺陷，本发明解决的技术问题是提供一种从钛矿中选钛的方法，采用重选和矿浆电解相结合，可得到钛含量高达80％以上的金属钛。

本发明一种从钛矿中选钛的方法，包括如下步骤：

a、破碎：将矿石破碎，筛分，得到粒度为10～30mm的矿石；

b、重选：将粒度为10～30mm的矿石进行重选，得到粗矿；

c、电解：将粗矿与盐酸混匀后，形成ph值为1～2的矿浆，将矿浆加入阳极电解槽电解，控制电解温度为30～40℃，阴极电解槽的ph值为1～2，电解的电流密度为30～50a/dm²，槽电压为5～8v，在阴极回收得到钛。

在一个具体的实施方式中，：b步骤中，所述重选采用螺旋溜槽。

作为一个具体的实施例，b步骤中，重选的具体方法为：将粒度为10～30mm的矿石送至搅拌桶搅拌，并在搅拌桶出料端连接螺旋溜槽，通过搅拌桶入料端注水并添加矿石，在螺旋溜槽完成重选。

在本发明的一个实施方式中，阴极电解液为氯盐。

在本发明的一个实施方式中，c步骤中，电解槽的阴极和阳极均为惰性电极。

在本发明的一个实施方式中，c步骤中，阳极电解槽中安装搅拌器，电解时以180～250r/min转速持续搅拌。

在本发明的一个具体实施例中，c步骤中，阳极电解槽和阴极电解槽之间具有隔膜，所述隔膜为耐酸性隔离膜。

在本发明的一个实施方式中，a步骤中，破碎采用对辊式破碎机。

在本发明的一个实施方式中，所述矿石的钛品位为15％～30％。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明采用重选和矿浆电解相结合，可得到钛含量高达80％以上的金属钛，且方法简单，成本低廉，钛的浸出率高达90％以上，对矿石适应能力强，选矿效率高。

具体实施方式

本发明一种从钛矿中选钛的方法，包括如下步骤：

a、破碎：将矿石破碎，筛分，得到粒度为10～30mm的矿石；

b、重选：将粒度为10～30mm的矿石进行重选，得到粗矿；

c、电解：将粗矿与盐酸混匀后，形成ph值为1～2的矿浆，将矿浆加入阳极电解槽电解，控制电解温度为30～40℃，阴极电解槽的ph值为1～2，电解的电流密度为30～50a/dm²，槽电压为5～8v，在阴极回收得到钛。

本发明方法，采用重选与电解相结合，可得到钛含量高达80％以上的金属钛，且方法简单，成本低廉，钛的浸出率高。

a步骤破碎，主要是为了筛分得到粒度为10～30mm的矿石。本领域常用的破碎方法均可使用。在本发明的一个具体实施方式中，采用对辊式破碎机进行破碎。

b步骤为重选。重选，即重力选矿，是根据矿粒间密度的不同而实现按粒度分选矿粒群的工艺，在选钛过程中，回收的钛金属矿的密度比脉石高，经过选别得到的重产物为钛矿，轻产物为尾矿。本领域常用的重选方法均适用于本发明。在一个具体的实施方式中，所述重选采用螺旋溜槽。具体的，采用如下方法：将a步骤筛选出来的粒度为10～30mm的矿石送至搅拌桶搅拌，并在搅拌桶出料端连接螺旋溜槽，通过搅拌桶入料端注水并添加矿石，在螺旋溜槽完成重选。

c步骤为矿浆电解。将粗矿加入盐酸混匀后形成矿浆，再将矿浆加入阳极电解槽进行电解，控制电解温度为30～40℃，阴极电解槽的ph值为1～2，电解的电流密度为30～50a/dm²，槽电压为5～8v。通过电解，可以在阴极得到钛。

电解槽可以采用本领域常规矿浆电解的电解槽。在本发明的一个实施方式中，电解的阴极和阳极均为惰性电极，不参与反应。

本发明方法，阳极中的钛在电解作用下成为ti⁴ ，通过隔离膜到达阴极，在阴极通过控制电位使钛还原沉积，而此电位下其他杂质金属几乎不沉积，从而在阴极得到钛。在阴极区利用电位的不同实现了金属钛的分离。

阴极电解槽中含有电解液，在本发明的一个实施方式中，阴极电解液为氯盐。本领域常用的氯盐均适用于本发明，在一个具体的实施例中，所述氯盐为氯化钠。

在本发明的一个实施方式中，c步骤中，阳极电解槽中安装搅拌器，电解时以180～250r/min转速持续搅拌。通过搅拌，可以促进矿石中的钛的浸出。

阳极电解槽和阴极电解槽之间用隔膜隔开，在本发明的一个具体实施例中，所述隔膜为耐酸性隔离膜。

电解过程中，需要在阴极电解槽不断调节ph值，保持阴极电解槽持的ph值为1～2。在本发明的一个具体实施方式中，采用持续加入hcl来调节ph值。在本发明的一个具体实施例中，hcl的浓度为0.4～0.6mol/l。

常用的钛矿石均适用于本发明，在本发明的一个实施方式中，所述矿石的钛品位为15％～30％。

下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的描述，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

实施例1

原矿矿石组成：钛品位为19.87％，杂质含有五氧化二钒质量百分含量0.527％，氧化镁质量百分含量为3.91％，钴质量百分含量0.02％，氧化钙质量百分含量1.72％，硫质量百分含量0.67％，镍质量百分含量0.019％，磷质量百分含量0.017％。

先将矿石送至对辊式破碎机进行破碎，然后用振动筛筛选出10～30mm的破碎产品，将破碎产品送至搅拌桶搅拌，在搅拌桶下端连接螺旋溜槽，搅拌同时从上端注水并持续加入破碎产品，然后经出料口送至螺旋溜槽进行重选，然后将重选后的钛矿与0.5mol/l的hcl按照1:5的物料比混合均匀，形成ph值为1的矿浆，送至电解槽进行电解，电解槽的阴极和阳极均采用石墨，阳极电解槽中安装搅拌器，电解时以200r/min转速持续搅拌。在阳极槽中加入矿浆，在阴极槽中加入nacl溶液作为电解液，调整电解温度为35℃，电流密度为40a/dm²，槽电压为6v，电解过程持续向阴极槽中加入0.5mol/l的hcl调节ph至1，然后从阴极回收钛。经测量钛品位达86.17％，浸出率达93.25％。

破碎工艺优化方案：在开展破碎作业期间，使破碎产品粒度均匀，采用对辊式破碎机，也可适当增设gmt脱磁器。为简化流程，将分级作业改换为mvs高频振网筛。除此之外，在其改善后，将部分矿石对有用矿石中干扰给予最大程度排除，同时对入筛的合格产品含量具有显著提升作用。

实施例2

先将钛品位为16.34％的矿石送至对辊式破碎机进行破碎，然后用振动筛筛选出10～30mm的破碎产品，将破碎产品送至搅拌桶搅拌，在搅拌桶下端连接螺旋溜槽，搅拌同时从上端注水并持续加入破碎产品，然后经出料口送至螺旋溜槽进行重选，然后将重选后的钛矿与0.5mol/l的hcl按照1:5的物料比混合均匀，形成ph值为2的矿浆，送至电解槽进行电解，电解槽的阴极和阳极均采用石墨，阳极电解槽中安装搅拌器，电解时以180r/min转速持续搅拌。在阳极槽中加入矿浆，在阴极槽中加入nacl溶液作为电解液，调整电解温度为30℃，电流密度为30a/dm²，槽电压为5v，电解过程持续向阴极槽中加入0.5mol/l的hcl调节ph至2，然后从阴极回收钛。经测量钛品位达84.39％，浸出率达91.33％。

实施例3

先将钛品位为26.68％的矿石送至对辊式破碎机进行破碎，然后用振动筛筛选出10～30mm的破碎产品，将破碎产品送至搅拌桶搅拌，在搅拌桶下端连接螺旋溜槽，搅拌同时从上端注水并持续加入破碎产品，然后经出料口送至螺旋溜槽进行重选，然后将重选后的钛矿与0.5mol/l的hcl按照1:5的物料比混合均匀，形成ph值为1.5的矿浆，送至电解槽进行电解，电解槽的阴极和阳极均采用石墨，阳极电解槽中安装搅拌器，电解时以250r/min转速持续搅拌。在阳极槽中加入矿浆，在阴极槽中加入nacl溶液作为电解液，调整电解温度为40℃，电流密度为50a/dm²，槽电压为8v，电解过程持续向阴极槽中加入0.5mol/l的hcl调节ph至1.5，然后从阴极回收钛。经测量钛品位达91.86％，浸出率达94.18％。