一种人造金红石及其制备方法与流程

1.本发明涉及矿物材料制备技术领域，尤其涉及一种人造金红石及其制备方法。


背景技术：

2.金红石的主要分成是二氧化钛，被广泛用于军工航空、航天、航海、机械、化工与海水淡化等方面。金红石主要分为天然金红石和人造金红石。天然金红石中二氧化钛含量在95％以上，因开采过度，资源枯竭，愈加难以满足人类工业需求。人造金红石的组成和化学性能与天然金红石相同，是理想的天然金红石替代品，二氧化钛含量一般在91％至95％之间，可用作生产氯化钛白粉和海绵钛的主要原料。当前，全球对金红石的需求量约为507万吨(以tio2计算)，且需求量远远大于供应量。
3.目前，国内外主流的工业化生产人造金红石的方法是酸浸法和还原锈蚀法。两种方法都需要在回转窑中对钛铁矿进行弱氧化焙烧或强氧化的预处理，再进行锈蚀或酸浸，最后分离得到人造金红石。但是，现有的酸浸法与还原锈蚀法在预处理步骤的能耗高，并且成本大，锈蚀阶段耗时长，硫酸酸浸要求钛铁矿的钙镁含量低，对原料的要求较高。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种利用结晶助剂来提高浸出率与金红石纯度，并能够省去高能耗高投资额的回转窑还原氧化步骤，得到一种纯度高的人造金红石。
5.为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
6.一种人造金红石制备方法，包括如下步骤：
7.步骤s1、将钛精矿与结晶改良助剂混合，混合均匀形成混合物a；
8.步骤s2、将所述混合物a加入盐酸溶液中，形成混合物b；
9.步骤s3、将所述混合物b加入至反应釜中，加热一定时长后，抽滤得到滤渣，对滤渣进行酸洗、水洗及干燥，得到人造金红石。
10.进一步地，所述混合物b中所述钛精矿与所述盐酸的固液质量比在1：7.5至1:8.5范围内。
11.进一步地，所述混合物a中所述结晶改良助剂与所述钛精矿的质量比在0.09:1至0.11:1范围内。
12.进一步地，所述步骤s3中，所述混合物b加入所述反应釜后，对所述混合物b边搅拌边加热，搅拌转速在350r/min至400r/min范围内。
13.进一步地，所述步骤s3中，所述混合物b加入所述反应釜后，反应温度在130℃至150℃范围内。
14.进一步地，所述步骤s3中，酸洗采用稀盐酸对所述滤渣进行洗涤，酸洗洗涤次数为2次或3次。
15.进一步地，所述步骤s3中，水洗采用去离子水对酸洗后的所述滤渣进行洗涤，水洗
洗涤次数为2次或3次。
16.进一步地，所述一定时长在10小时至12小时范围内。
17.进一步地，所述步骤s3中，在水洗后，通过煅烧对所述滤渣进行干燥，煅烧温度在850℃至950℃范围内，煅烧时间在1.2小时至1.8小时范围内。
18.本发明的另一目的在于提供一种人造金红石，所述人造金红石由上述任一项所述的人造金红石制备方法制备而成。
19.相对于现有技术，本发明提供的人造金红石及其制备方法具有以下优势：
20.本发明所述的人造金红石及其制备方法，使用结晶改良助剂进行制备，既能提高钛精矿的浸出率，同时还能提高人造金红石中二氧化钛的纯度；结晶改良助剂的成本低，性价比高，降低人造金红石制备过程中多个处理步骤的能耗与成本，并且对钛精矿的要求度降低，制备出的人造金红石中二氧化钛纯度高，制备方法简单，降低了人造金红石在工业生产中的生产成本。
具体实施方式
21.以下结合具体实施方式对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语均属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义。
22.需要说明的是，本实施例所述的“在...范围内”，包括两端端值；如“在1至10范围内”，包含两端的端值“1”和“10”。
23.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，并不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。术语“包含”、“包括”、“含有”、“具有”的含义是非限制性的，即可加入不影响结果的其它步骤和其它成分。
24.本发明提供一种人造金红石制备方法，包括如下步骤：
25.步骤s1、将钛精矿与结晶改良助剂混合，混合均匀形成混合物a；
26.步骤s2、将所述混合物a加入盐酸溶液中，形成混合物b；
27.步骤s3、将所述混合物b加入至反应釜中，加热一定时长后，抽滤得到滤渣，对滤渣进行酸洗、水洗及干燥，得到人造金红石。
28.具体地，钛精矿指的是从钛铁矿或钛磁铁矿中采选出来的精矿，其中二氧化钛品位在45％以上，钛精矿中二氧化钛的品位越高，制备出的人造金红石二氧化钛含量越高，越趋近于天然金红石。
29.本实施例所述的人造金红石制备方法，使用结晶改良助剂进行制备，既能提高钛精矿的浸出率，同时还能提高人造金红石中二氧化钛的纯度。结晶改良助剂的成本低，性价比高，降低人造金红石制备过程中多个处理步骤的能耗与成本，并且对钛精矿的要求度降低，制备出的人造金红石中二氧化钛纯度高，制备方法简单，降低了人造金红石在工业生产中的生产成本。
30.较好地，本实施例采用盐酸作为酸浸原料，酸浸后的盐酸可以回收，并经过加工处理后产生再生酸，产出的再生酸能够返回于浸出过程中，实现酸循环，极大的降低了人造金红石的制造成本。
31.具体地，结晶改良助剂为市面上常用助剂，再次不做单独限定。在制备混合物a时，结晶改良助剂与所述钛精矿的质量比在0.09:1至0.11:1范围内，优选为0.1：1。
32.具体地，在制备化合物b时，往混合均匀的混合物a中加入盐酸溶液，直至钛精矿与盐酸的固液质量比达到1：7.5至1:8.5的范围内，优选为1:8。较好地，加入盐酸后，将盐酸与混合物a进行搅拌，得到混合均匀的混合物b。
33.具体地，本实施例所述的钛精矿，在选矿后得到的钛精矿，经磨矿筛分至60目至200目范围内。
34.具体地，本实施例所述的钛精矿，主要为钛铁矿，可采用重选等工艺对钛铁矿进行分级，以得到钛含量高，粒度符合本实施例制备方法的钛铁矿精矿。
35.具体地，将混合物b加入到反应釜后，对所述混合物b边搅拌边加热，搅拌转速在350r/min至400r/min范围内，优选400r/min。
36.具体地，所述步骤s3中，所述混合物b加入所述反应釜后，反应温度在130℃至150℃范围内，优选为140℃。
37.具体地，所述步骤s3中，酸洗采用稀盐酸对所述滤渣进行洗涤，酸洗洗涤次数为2次或3次，优选为3次。
38.具体地，所述步骤s3中，水洗采用去离子水对酸洗后的所述滤渣进行洗涤，水洗洗涤次数为2次或3次，优选为3次。
39.本实施例先通过稀盐酸对滤渣进行洗涤，再用去离子水对滤渣进行洗涤，能够有效去除滤渣上吸附的杂质离子。
40.具体地，一定时长在10小时至12小时范围内，即反应釜内加温处理10小时至12小时，优选为11小时。
41.具体地，所述步骤s3中，在水洗后，通过煅烧对所述滤渣进行干燥，煅烧温度在850℃至950℃范围内，优选为900℃；煅烧时间在1.2小时至1.8小时范围内，优选为1.5小时。
42.本实施例还提供一种人造金红石，所述人造金红石由上述任一项所述的人造金红石制备方法制备而成。
43.具体地，依据本实施例所述人造金红石制备方法制备出的人造金红石，其中二氧化钛的含量在98％以上，其中还含有少量的二氧化硅、钛铁矿、氧化钙、氧化镁与氧化铝等。本实施例所述的人造金红石制备方法，对原料中钛精矿的钙镁含量的要求不需要达到较低的程度，并且能够大幅降低产品中的钙镁含量，得到的二氧化钛品位高，能够直接替代天然金红石，用于军工航空、航天、航海、机械、化工与海水淡化等方面。
44.本实施例所述制备方法制备出的人造金红石，完全符合氯化法生产钛白的要求，制备工艺精简，不需要进行氧化等步骤，所需要的设备成本比现有制备工艺少，能量消耗低、人造金红石中二氧化钛的纯度更高，副产物含量低。并且，本实施例所述制备方法中采用的试剂环境污染小，反应原料可回收循环使用，符合节能减排与清洁冶金的要求。
45.需要说明的是，本实施例中，二氧化钛是根据gb/t1706
‑
2006标准采用铝还原法测定的。二氧化硅是根据yb/t190.1
‑
2001标准采用高氯酸脱水重量法测定的。氧化镁是根据yb/t 190.4
‑
2001标准采用cydta滴定法测定的。氧化钙是根据ysbc19811
‑
2000标准采用原子吸收光谱法测定的
46.在上述实施方式的基础上，本发明给出如下人造金红石制备方法具体实施例。
47.实施例1：
48.本实施例提供一种人造金红石的制备方法，包括如下步骤：
49.步骤s1、称取一定量的钛精矿与结晶改良助剂，结晶改良助剂与钛精矿的质量比为0.1:1，搅拌，混合均匀，形成混合物a；
50.步骤s2、向混合均匀的混合物a中加入盐酸溶液，其中，钛精矿与盐酸的固液质量比为1:8，混合均匀后，形成混合物b；
51.步骤s3、将混合物b加入至反应釜中加热浸出，浸出温度为140℃，搅拌速度为400r/min，浸出时间为11小时；
52.浸出完毕后，通过抽滤得到滤渣，并采用浓度为10％左右的稀盐酸对滤渣进行酸洗，酸洗3次；
53.再通过去离子水对酸洗后的滤渣进行水洗，水洗3次；
54.水洗后，将滤渣放至马弗炉中进行煅烧，加热温度为900℃，加热时间为1.5小时，干燥冷却后，得到人造金红石。
55.本实施例制备出的人造金红石，经测得二氧化钛的含量在98％以上。
56.实施例2
57.本实施例提供一种人造金红石的制备方法，包括如下步骤：
58.步骤s1、称取一定量的钛精矿与结晶改良助剂，结晶改良助剂与钛精矿的质量比为0.09:1，搅拌，混合均匀，形成混合物a；
59.步骤s2、向混合均匀的混合物a中加入盐酸溶液，其中，钛精矿与盐酸的固液质量比为1:7.5，混合均匀后，形成混合物b；
60.步骤s3、将混合物b加入至反应釜中加热浸出，浸出温度为130℃，搅拌速度为400r/min，浸出时间为12小时；
61.浸出完毕后，通过抽滤得到滤渣，并采用浓度为10％左右的稀盐酸对滤渣进行酸洗，酸洗2次；
62.再通过去离子水对酸洗后的滤渣进行水洗，水洗2次；
63.水洗后，将滤渣放至马弗炉中进行煅烧，加热温度为850℃，加热时间为1.2小时，干燥冷却后，得到人造金红石。
64.实施例3
65.本实施例提供一种人造金红石的制备方法，包括如下步骤：
66.步骤s1、称取一定量的钛精矿与结晶改良助剂，结晶改良助剂与钛精矿的质量比为0.11:1，搅拌，混合均匀，形成混合物a；
67.步骤s2、向混合均匀的混合物a中加入盐酸溶液，其中，钛精矿与盐酸的固液质量比为1:7.5，混合均匀后，形成混合物b；
68.步骤s3、将混合物b加入至反应釜中加热浸出，浸出温度为150℃，搅拌速度为350r/min，浸出时间为11小时；
69.浸出完毕后，通过抽滤得到滤渣，并采用浓度为10％左右的稀盐酸对滤渣进行酸洗，酸洗3次；
70.再通过去离子水对酸洗后的滤渣进行水洗，水洗3次；
71.水洗后，将滤渣放至马弗炉中进行煅烧，加热温度为950℃，加热时间为1.8小时，
干燥冷却后，得到人造金红石。
72.实施例4
73.本实施例提供一种人造金红石的制备方法，包括如下步骤：
74.步骤s1、称取一定量的钛精矿与结晶改良助剂，结晶改良助剂与钛精矿的质量比为0.11:1，搅拌，混合均匀，形成混合物a；
75.步骤s2、向混合均匀的混合物a中加入盐酸溶液，其中，钛精矿与盐酸的固液质量比为1:8.5，混合均匀后，形成混合物b；
76.步骤s3、将混合物b加入至反应釜中加热浸出，浸出温度为140℃，搅拌速度为400r/min，浸出时间为10小时；
77.浸出完毕后，通过抽滤得到滤渣，并采用浓度为10％左右的稀盐酸对滤渣进行酸洗，酸洗2次；
78.再通过去离子水对酸洗后的滤渣进行水洗，水洗2次；
79.水洗后，将滤渣放至马弗炉中进行煅烧，加热温度为850℃，加热时间为1.5小时，干燥冷却后，得到人造金红石。
80.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。