钛铁矿盐酸法生产人造金红石半工业扩大试验.pdf

2 0 1 2 年2 期有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 2 7 d o j 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i 豁n ．1 0 0 7 - 7 5 4 5 ．2 0 1 2 ．0 2 ．0 0 7 钛铁矿盐酸法生产人造金红石半工业扩大试验 扈维明1 ，齐斌涛1 ，蒋训雄2 ，蒋伟2 1 ．重钢西昌矿业有限公司，四川西昌6 1 5 0 4 1 ；2 ．北京矿冶研究总院，北京1 0 0 0 7 0 摘要针对攀西地区钛铁矿储量大、品位低、钙镁杂质含量高等特点，提出钛铁矿盐酸多级逆流浸出生 产人造金红石新工艺。实现了盐酸常压浸出钛铁矿．降低了初始浸出酸浓度．解决了盐酸再生与循环利 用的衔接问题。通过半工业扩大试验，制备的人造金红石T i o z 品位大于9 4 ％，钛的直收率大于9 6 ％， 人造金红石的粒度分布满足氯化钛白的要求。 关键词钛铁矿；盐酸浸出；金红石；再生；半工业扩大试验 中图分类号T F 8 2 3文献标识码A文章编号1 0 0 7 7 5 4 5 2 0 1 2 0 2 一0 0 2 7 一0 3 S e m i i n d u s t r i a lE x p a n s i o nT e s to fA r t i f i c i a lR u t i l ef r o mI l m e n i t ew i t h H y d r o c h l o r i cA c i dL e a c h i n gP r o c e s s H UW e i m i n 9 1 ，Q IB i n t a 0 1 ，J I A N GX u n x i o n 9 2 ，J I A N GW e i 2 1 ．X i c h a n gM i n i n gC o m p a n yL t do fC h o n g q i n gI r o na n dS t e e lC o m p a n yL t d 。X i c h a n g6 1 5 0 4 1 ．S i c h u a n ，C h i n a I 2 ．B e i j i n gG e n e r a lR e s e a r c hI n s t i t u t eo fM i n i n ga n dM e t a l l u r g y 。B e 订i n g1 0 0 0 0 7 ，C h i n a A b s t r a c t A c c o r d i n gt ot h ec h a r a c t e r i s t i c so “l m e n i t ei nP a n x ia r e a 。an e wt e c h n o l o g yo fp r o d u c i n ga r t i f i c i a l r u t i l ef r o mi I m e n i t eb ym u l t i s t a g ec o u n t e r c u r r e n tl e a c h i n gp r o c e s sw i t hh y d r o c h l o r i ca c i dw a sp r o p o s e d ． T h ea t m o s p h e r i cp r e s s u r el e a c h i n gp r o c e s so ni l m e n i t ew a sa c h i e v e da n dt h ei n i t i a lI e a c h i n ga c i dc o n c e n t r a t i o nw a sr e d u c e d ．T h ec o n n e c t i o nb e t w e e nh y d r o c h l o r i ca c i dr e g e n e r a t i o na n dc y c l i cu t i l i z a t i o nw a sa c h i e v e d ．A r t i f i c i a lr u t i l ew i t hm o r et h a n9 4 ％T i 0 2c o n t e n tw a sp r o d u c e di ns e m i i n d u s t r i a le x p a n s i o nt e s t ， a n dt h ed i r e c tr e c o v e r yo ft i t a n i cw a so v e r9 6 ％，a n dt h es i z ed i s t r i b u t i o no fa r t i f i c i a lr u t i l em e tt h er e q u i r e m e n to ft i t a n i u mc h l o r i d e ． 1 e yw o r d s 订m e n i t e ；h y d r o c h l o r i ca c i dl e a c h i n g ；r u t 订e ；r e g e n e r a t i o n ；s e m i i n d u s t r i a le x p a n s i o nt e s t 目前生产富钛料的方法主要有电热法、还原锈 蚀法和酸浸法L 1 { j 。电热法以及硫酸浸出法均可除 去钛精矿中的铁杂质，但难以除去钙和镁等非铁杂 质L 6 J 。还原锈蚀法对原料要求严格，只能应用于品位 较高的风化砂钛矿的浸出。硫酸法直接浸出钛铁矿 污染严重，三废多，环境污染严重。而盐酸具有较强 的杂质去除能力。但目前的盐酸法一般要求盐酸浓 度高，且常采用加压浸出j ，存在浸出过程中矿物颗 粒粉化严重、再生盐酸难以循环的问题。针对攀西 地区钛铁矿的性质，提出了一种以低品位钛精矿为 基金项目困家高技术研究发展计划项目 2 0 0 6 A A 0 6 2 1 2 8 作者简介扈维明 1 9 7 3 ． ．男．霞庆市开县人．工程师．硕士 原料，进行盐酸法常压多级逆流浸出的新工艺。 1 试验部分 1 ．1 试验原料 试验原料为重钢西昌矿业有限公司钛铁矿，化 学组成为 ％ T i 0 24 7 ．7 8 、总F e3 1 ．9 6 、C a o1 ．0 0 、 M g o2 ．3 1 、A 1 2 0 3O ．8 5 、F e 03 6 ．1 0 、M n0 ．8 7 、 SO ．1 5 、CO ．5 2 、PO ．0 1 1 、S i 23 ．0 1 。 1 ．2 工艺流程 将原矿细磨至一0 ．0 7 4m m 占7 0 ％以上，再采 万方数据 2 8 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 2 0 1 2 年2 期 用盐酸进行常压浸出，使铁和钙、镁等杂质进入溶液 中，从而达到钛与杂质分离的目的，最后进行制粒一 晶型转变，得到高品位人造金红石，工艺流程见图 1 。 钛精矿 图l 工艺流程图 F i g ．1 P r o c e s sf l o w s h e e t 在盐酸介质中，钛铁矿中的铁、钙、镁等杂质元 素与盐酸反应进入溶液，而钛留在渣中。另外，钛铁 矿中部分T i O 会溶解，随着浸出过程的进行，溶液 的酸浓度降低时溶解生成的T i 0 C l 又水解析出 T i 0 2 的水合物[ 6 ] 。 2 试验结果与讨论 本研究的主要目的是验证盐酸多级逆流浸出制 备人造金红石的工艺参数，在制得高品位人造金红 石的同时，尽可能降低初始盐酸浓度，以便再生循环 回收利用盐酸，降低生产成本。 2 ．1 二级逆流浸出 在试验室浸出结论的基础上[ 7 ] ，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入下一级浸出，实现浸 出酸多次循环利用。试验规模为每天处理2 0 0k g 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2 0 0 k g ，粒度一0 ．0 7 4m m 占7 0 ％以上，盐酸常压浸出； 盐酸浓度2 0 ％～2 2 ％；温度9 0 ～9 5 ℃；液固比L ／S 4 1 ～6 1 ；浸出时间4h 。浸出试验结果见表 1 。 从表1 结果可知，采用2 0 ％的盐酸进行两级逆 流浸出时，杂质去除率明显提高，渣回收率有所降 低。产品品位达到8 8 ％以上，但产品人造金红石粒 度细，达不到沸腾氯化要求，也满足不了钛黄粉对品 位的要求。 表l 二级浸出试验结果 T a b l elR e s u I t so ft w os t a g el e a c h i n g 编号酸度％ 渣率／％品化／％ 一级二级一级二级 T 一12 0 T 一22 0 T 32 0 T 一42 2 T 一52 2 T 一6 2 2 6 9 ．3 9 7 0 ．6 8 6 9 ．9 5 7 0 ．6 6 7 1 ．5 4 6 8 ．9 9 5 0 ．4 7 4 9 ．8 9 5 1 ．0 0 4 9 ．3 1 5 0 ．1 0 5 0 ．2 8 6 8 ．3 6 6 6 ．3 5 6 8 ．0 9 6 6 ．2 9 6 6 ．7 9 6 7 ．9 6 8 8 ．2 6 8 9 ．6 6 8 7 ．6 3 9 1 ．2 2 9 2 ．2 4 9 1 ．0 2 提高酸度，浸出金红石品位明显提高，2 2 ％的盐 酸浸出渣煅烧后产品为金黄色，品位9 l ％～9 2 ％。 另外，通过液固比对比试验，采用相同浓度盐酸 2 2 ％ 、浸出温度、浸出时间对钛铁矿进行浸出，采 用4 1 和6 1 的液固比对浸出产品品位的影响不 大。钙镁等非铁杂质去除率达到9 0 ％～9 2 ％，已经 达到国家一级金红石标准。但2 2 ％的盐酸回收难 度大、成本高，废酸很难充分回收利用，为进一步降 低初始浸出酸浓度，进行了三级逆流浸出试验。 2 ．2 三级逆流浸出 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。 2 ．2 ．1 盐酸浓度 试验条件钛铁矿2 0 0k g 、液固比6 1 、浸出温 度9 0 ～9 5 ℃、常压浸出、浸出时间4h ，试验结果如 表2 所示。结果表明。随着初始盐酸浓度的增加，三 级逆流浸出后，除杂率不断提高，人造金红石T i 0 的品位逐渐提高，但并不是很明显。此外，在试验的 酸度范围内，人造金红石中的杂质含量较少，品位达 到9 4 ％以上。 表2 盐酸浓度对浸出的影响 T a b l e2E f f e c to fh y d r ∞h I o r i ca c i d c o n c e n t r a t i o no nl e a c h i n g 初始盐酸浓度增加到一定程度后，人造金红石 中T i o 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 万方数据 2 0 1 2 年2 期 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 2 9 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T i 0 。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T i O 含量 的难度将增加，效果并不明显。 2 ．2 ．2 浸出时间的影响 固定条件液固比为6 l 、浸出温度9 0 ～ 9 5 ℃、浸出初始盐酸浓度2 0 ％，浸出时间对钛铁矿 浸出的结果见表3 。 表3 浸出时间对浸出的影响 T a b l e3E f f e c to fl e a c h i n gt i m eo nT i 0 2 c o n t e n to fa r t i f i c i a lr u t i I e 表3 表明，在前4h ，时间对杂质浸出效果影响 比较明显，制备的人造金红石中T i o 。品位随浸出 时间的延长有较大地提高，浸出时间达到4h 时，其 T i o 。含量在9 3 ％以上。当浸出时间大于4h 后，继 续延长浸出时间，人造金红石中的T i 。含量没有 发生明显的变化，但直收率反而有降低的趋势，所以 从经济上考虑，确定浸出时间为4h 。 2 ．2 ．3 液固比对浸出的影响 固定条件初始盐酸浓度2 0 ％，浸出温度9 0 ～ 9 5 ℃，浸出时间4h 。试验结果见表4 。根据表4 ， 在液固比不大于6 s 1 的情况下，T i o 的含量随液 固比的增加而缓慢提高，但幅度很小，所以最佳液固 比定为4 1 。 表4 液固比对浸出效果的影响 T a b I e4E f f e c to fr a t i Oo f q u i dt os o do nT i 0 2 c o n t e n to fa r t i f i c i a Ir u t i I e 2 ．2 ．4 综合条件试验 根据条件试验结果并综合经济指标．确定最佳 试验条件为初始浸出酸为2 0 ％的盐酸，浸出温度 9 0 ～9 5 ℃。浸出液固比4 1 ，浸出时间4h 。试验结 果见表5 。 表5 综合条件试验结果 T a b l e5 R e s u I t so fc o m p r e h e n s i V ee x p e r i m e n t T i 2 ／％C a ／％ M g ／％ S i 2 ／％F e ／％ 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T i 0 含量高达9 4 ％以上，明 显高于二级逆流浸出的产品，品位及粒度均满足 Y S ／T 2 9 9 2 0 l O 国家行业标准所规定T i 0 2 1 的要 求。可为氯化钛白提供优质的原材料。 3结论 1 采用低酸浓度进行二级逆流浸出制备的人造 金红石可满足T i O 。一2 级产品。 ． 2 在初始盐酸浓度2 0 ％、L ／S 4 ；1 、温度9 0 ～9 5 ℃，采用三级逆流常压浸出4h 时，制备出的 人造金红石品位大于9 4 ％，验证了小型试验结果， 达到T i o 。一1 的要求，满足氯化法钛白粉工艺对原料 的要求。 3 低初始盐酸浓度浸出制备人造金红石，使废 酸再生及再生循环利用成为可能，解决了废酸循环 再生利用的关键技术难题。 参考文献 [ 1 ] 邓国珠，王雪飞．用攀枝花钛精矿制取高品位富钛料的 途径[ J ] ．钢铁钒钛。2 0 0 2 ，2 3 4 1 4 1 7 ． [ 2 ] 邓国珠，黄北卫。王雪飞．制取人造金红石工艺技术的新 进展[ J ] ．钢铁钒钛。2 0 0 4 ．2 5 1 4 4 5 0 ． [ 3 ] 程洪斌．王达健．黄北卫．等．钛铁矿盐酸法加压浸出中 人造金红石粉化率的研究[ J ] ．有色金属．2 0 0 4 ，5 6 4 8 2 8 5 ． [ 4 ] 王曾洁．张利华。王海北．等．盐酸常压直接浸出攀西地 区钛铁矿制备人造金红石[ J ] ．有色金属，2 0 0 7 ，5 9 4 1 0 8 1 1 1 ． [ 5 ] 张新欣．赵凯．刘灿生．喷雾焙烧法处理盐酸洗涤废液及 其再生回收[ J ] ．中网给水排水．2 0 0 8 ．2 4 1 2 9 6 9 8 ． [ 6 ] 王海燕．盐酸再生技术的特点及应用分析[ J ] ．河北冶 金，2 0 0 7 ，1 6 0 4 5 0 一5 2 ． [ 7 ] 蒋伟，蒋训雄，汪胜东．等．钛铁矿湿法生产人造金红石 新工艺[ J ] ．有色金属。2 0 1 0 ，6 2 4 5 2 5 6 ． 4 l 9 1 2 8 6 6 2 4 2 3 3 2 ● ● ● ● ● ● ● O 0 0 0 O 0 0 7 7 O 4 1 5 3 3 5 5 7 O 6 5 ● ● ● ● ● ● 4 4 4 4 ‘v 4 4 0 8 0 O O 8 8 8 Z 2 3 1 1 2 O O l O O O O ● ● ■ ● O O O 0 O O O 7 O 8 4 3 4 3 1 o●；1 l ● ● ● ● ● ● 0 O 0 O O O O 2 0 8 2 7 8 O 5 1 3 7 1 O S ● ● ● ● ● ● 4 5 4 4 4 4 4 9 9 9 9 9 9 9号一孔弱孙盯勰趵∞编一卜■---|I 万方数据