盐酸常压直接浸出攀西地区钛铁矿制备人造金红石.pdf

第5 9 卷第4 期 2 007 年11 月 有色金属 N O n f e r r o u 8M e r a l s V 0 1 ．5 9 ，N o ．4 N o v e ．3 i b e r 2007 盐酸常压直接浸出攀西地区钛铁矿制备人造金红石 王曾洁1 ，张利华2 ，王海北2 ，蒋训雄2 ，薛济来1 ，扈维明3 ，王 舰3 1 ．北京科技大学，北京10 0 0 8 3 ；2 。北京矿冶研究总院，北京10 0 0 4 4 ； 3 ．重钢太和铁矿，四川西昌6 15 0 4 1 ．摘 要以攀西地区钛铁矿为原料，采用盐酸常压直接浸出法制备高品位人造金红石。结果表明，原矿粒度及盐酸浓度对人 造金红石品位影响最大。采用渡固比4 1 、盐酸浓度3 0 ％、温度9 5 1 2 的条件．对于球磨4 h 钛精矿浸出4 h 可得到T i 0 2 含量 9 4 ．3 9o , 6 的人造金红石产品，对于未磨原矿浸出1 0 h 可得n 0 2 含量9 1 ．7 8 ％的人造金红石产品。 关键词冶金技术；钛铁矿；盐酸浸出；人造金红石 ‘z 中图分类号T F 8 2 3 T F 8 0 3 ．2 4文献标识码A 文章编号1 0 0 1 0 2 1 1 2 0 0 7 0 4 0 1 0 8 一0 4 ，现行钛资源总量的9 2 ％左右用于生产钛白 粉L 1J ，随着钛工业的发展，钛品位较高的天然金红 石资源日趋枯竭，这就迫使开发利用储量丰富的钛 铁矿以制备富钛料和人造金红石。 目前生产中主要是通过电炉熔炼法制造高钛 渣、通过还原锈蚀法和酸浸法制造人造金红石。电 炉熔炼法制钛渣因冶炼生产工艺简单、设备易大型 化、三废少、易回收加工等优点而占主导地位，但该 法对钙镁的除去能力较弱。还原锈蚀法 B e c h e r 法 是澳大利亚C S I R O 研究成功的一种制造人造金红 石的方法，该法较适合风化的高品位钛铁矿，强还原 要求温度高、技术难度较大。酸浸法中硫酸浸出法 因三废量大，副流程复杂，应用受到了一定的限制。 盐酸浸出法具有浸出速度快、除杂能力强、产品品位 高、盐酸可实现循环利用等优点，并且工艺技术、设 备、经济和环保方面都能符合大工业生产要求[ 2 ] 。 综合比较各工艺的优缺点，结合我国攀西地区 钛铁矿的特点，盐酸浸出法是制备富钛料人造金红 石较佳的方案。目前我国盐酸浸出法制备人造金红 石已经形成两大工艺流程，即预氧化一流态化常压 浸出工艺【3 J 和选冶联合加压浸出工艺[ 4 J 。预氧化 一流态化常压浸出工艺采用钛铁矿预氧化措施，有 效地解决了原矿在浸出过程中的细化问题，使人造 金红石产品粒度基本保持了原矿粒度。选冶联合加 收稿日期2 0 0 7 0 7 2 4 基金项目国家高技术发晨研究计划项目 2 0 0 6 A A 0 6 2 1 2 8 作者简介王曾洁 1 9 8 5 一 ，女，江苏淮安市人，硕士生，主要从事 轻金属、稀有金属湿法冶金过程等方嚼的研究。 压浸出工艺采用加压浸出，提高了浸出效果，并应用 前磁选和后磁选成功地从矿石中分离出斜长石和钛 辉石等脉石。 ． 采用盐酸常压浸出法直接浸出攀西地区的钛铁 矿，进行各单因素条件试验，研究制备高品位人造金 红石的最佳工艺参数。 ，‘ 1实验方法 1 ．1 主要试验原料 试验采用攀西地区钛精矿，浸出用盐酸采用分 析纯试剂。钛精矿的粒度分布和主要化学成分分别 见表l 和表2 。 表1 钛精矿的粒度分布 T a b l e1T h ep a r t i c l es i z ed i s t r i b u t i o no fi l m e n i t eo r e 0 ．2 8 一O ．2 8 一 0 ．1 5 4 0 ．1 5 4 ～ 0 ．0 7 4 0 ．0 7 4 ～ 0 ．0 5 0 ．0 5 0 ．3 2 8 ．8 7 2 1 ．3 4 3 6 ．4 4 3 3 ．0 3 1 ．2 试验过程 常压浸出在带有机械搅拌、温度计和冷凝装置 的三口瓶中进行。其他设备有水封 搅拌套管 、温 度计、电热恒温水浴锅、真空泵、抽滤瓶、抽滤漏斗、 数显酸度计P H S - 2 5 。 称取定量的钛精矿与设定浓度及液固比的盐酸 一同装入三口瓶，按设定的温度及一定的搅拌速度 进行浸出试验。浸出结束后抽滤溶液，检测滤液酸 度，滤渣经弱酸水及去离子水洗涤于燥脱水后制得 人造金红石，分析其中的T i 0 2 含量。 万方数据 第4 期王曾洁等盐酸常压直接浸出攀西地区钛铁矿制备人造金红石 1 0 9 2 试验结果与讨论 2 ．1 原矿粒度对人造金红石中T i 0 2 含最的影响 分别对不同磨矿条件下的原矿进行浸出试验， 考察原矿粒度对人造金红石产品中T i 0 2 含量的影 响。浸出条件为液固比4 1 、盐酸浓度3 0 ％、温度 9 5 ℃、浸出时间4 h 。所得人造金红石产品样依次编 号为T L 一1 ～T L 一7 ，试验结果如表3 所示。 表3 原矿粒度对人造金红石中T i Q 含量的影响 T a b l e3E f f e c to fg r a i ns i z eo fo r i g i n a li l m e n i t e o nT i 0 2o o n t e n ti ns y n t h e t i cr u t i l e ．由表3 可看出，钛精矿的粒度对谩出结果影响 比较明显。在没有磨矿的条件下，钛精矿原矿、筛分 7 4 t u m 原矿及一7 4 9 m 原矿经4 h 浸出后人造金红 石产品中T i 0 2 含量均低于8 0 ％，而球磨处理后的 钛精矿在同样的浸出条件下，产品中T i 0 2 含量均达 至9 0 ％以上，且球磨时间越长的矿产品中T i 0 2 含 量越高。 ’ 因矿与酸的反应是液固’反应，反应在矿粉的表 面进行。矿粉粒度越细，其反应速度越快，反应越完 全。原矿磨细后，增大了其反应接触面积，提高了反 应速率。同时，未磨原矿中颗粒粗细悬殊，在同样的 浸出时间内，某些粗颗粒来不及完全反应。所以同 样浸出条件下，球磨处理后的矿浸出效果要远好于 未磨原矿。 ．、’ ； 2 ．2 液固比对人造金红石中T i 0 2 含量的影响 使用球磨4 h 后钛精矿，考察不同液固比对人造 金红石中T i 0 2 含量的影响，结罘见表4 。由表4 可 看出，液固比由3 1 提高到4 1 时，人造金红石中 T i 。2 含量从9 2 ．7 2 ％提高至9 4 ．3 9 ％，再提高液固 比至5 1 ，6 1 ，T i 0 2 含量变化平缓，均在9 4 ％左右。 酸浓度相同时，液固比越大，酸量越大，有利于铁等 可溶性杂质的浸出，但母液残敌量也随之增加，循环 利用的处理难度加大，所以在满足人造金红石品位 和钛回收率要求的情况下，应尽量减小液固比。因 此，选取液固比4 l 为宜。 表4 液固比对人造金红石中T i 0 2 含量的影响 T a b l e4E f f e c to ft h er a t i oo fl i q u i dt Os o l i do n T i 0 2c o n t e n ti ns y n t h e t i cr u t i l e 2 ．3 盐酸浓度对人造金红石中T i 0 2 含量的影响 在液固比4 ’l 、温度9 5 ℃、浸出时间4 h 的条件 下，使用球磨4 h 后钛精矿，考察不同盐酸浓度对人 造金红石中T i 0 2 含量的影响，结果如图1 所示。 承 、 翻 如 “ o 仁 盐酸浓度，％ 图1盐酸浓度对人造金红石中’n Q 含量的影晌 F i g ．1 E f f e c to fa c i dc o n c e n t r a t i o no nT i 0 2 ’ c o n t e n ti ns y n t h e t i cr u f f l e 由图1 可看出，盐酸浓度对人造金红石中T i 0 2 含量有显著的影响。在固定其他浸出条件时，随着 盐酸浓度从2 0 ％提高至3 0 ％，T i 0 2 含量由8 2 ．1 9 ％ 提高至9 4 ．0 6 ％。，’这说明i 盐酸质量浓度越高，可溶 性杂质的浸出效果越好，人造金红石中T i 0 2 品位越 高。因此，选取盐酸浓度3 0 ％。 2 ．4 浸出温度对人造金红石中T i 0 2 含量的影响 在液固比4 1 、盐酸浓度3 0 ％、浸出时间4 h 的 条件下，使用球磨4 h 钛精矿，分别在不同温度下进 行浸出试验，考察不同温度对人造金红石中T i Q 含 万方数据 1 1 0有色金属 第5 9 卷 量的影响，结果见表5 。 表5 浸出温度对人造金红石中T i 0 2 含最的影响 T a b l e5E f f e c to fl e a c h i n gt e m p e r a t u r eo nT i 0 2 一 c o n t e n to fs y n t h e t i cf u t i l e 一般情况下，温度越高，化学反应进行速度越 快。由表5 可看出，增加温度有利于钛精矿中杂质 元素的浸出。当浸出温度由8 5 ℃增至9 5 ℃时，人造 金红石中T i 0 2 含量显著增高至9 4 ．0 6 ％。这是因 为浸出温度越高，可溶性杂质的溶出速率也越快、越 彻底，但温度若过高，则可能使T i 0 2 溶解量增多，在 较短的时间内，部分溶解的T i 0 2 未及水解出来，降 低T i 0 2 在渣样中的含量。因此，试验温度确定为 9 5 ℃。 2 ．5 浸出时间对人造金红石中T i 0 2 含量的影响 在液固比4 1 、盐酸浓度3 0 ％、温度9 5 ℃的条 件下，分别选取球磨4 h 后钛精矿和未磨钛精矿作原 料，考察不同浸出时间对人造金红石中T i 0 2 含量的 影响，结果见图2 和图3 。通常情况下，液固比、酸 浓度及反应温度等条件基本相同时，反应时间越长， 铁和其他杂质被浸出的越多，相应的产品中T i Q 品 位也越高。 母 、 棚 扪 秽 图2 球磨4 h 钛精矿浸出时间对人造 ，r 金红石中T i 0 2 含量的影响 ． F i g ．2 E f f e c to fl e a c h i n gt i m ef o r4 hg r o u n di l m e n i t e o nT i 0 2c o n t e n to fs y n t h e t i cf u t i l e 由图2 可看出，浸出时间4 h 内T i 0 2 含量变化 显著，时间从2 h 延长至4 h ，产品中T i 0 2 含量从 8 5 ．7 6 ％提高至9 4 ．0 6 ％。浸出4 h 后继续延长时 间．渣中T i 0 2 含量无明显变化。在实际生产中，浸 出时间要尽量缩短，同时要保证人造金红石中T i 0 2 品位达标，综合考虑，对于球磨4 h 后的钛精矿浸出 时间选择4 h 为宜。 冰 、 翻 扪 ～ o 每 时间／h ‘ 图3 未磨原矿浸出时间对人造金红石。一 中T i 0 2 含量的影响 F i g ．3 E f f e c to fl e a c h i n gt i m ef o ru n g r o u n di l m e n i t e o nT i 0 2c o n t e n to fs y n t h e t i cr u t i h 由图3 可看出，随着浸出时间的延长，人造金红 石中T i 0 2 含量成大幅上升趋势，当浸出时间为1 0 h 时，渣中T i 0 2 含量达到了9 1 ．7 8 ％。因此，对于未 磨钛精矿，浸出时间选择1 0 h 为宜。 2 ．6 产物分析 取煅烧后产品进行X 射线衍射分析，结果见图 4 。图4 上基本无杂质峰，是典型的金红石型T i 0 2 。 彳 鼍 越 磁 2 觚。 图4 煅烧后产品X 射线衍射图 F i g ．4X - r a yd i f f r a c t i o np a t t e r no fe a l c i n a t e dp r 嗣u c t 3结论 采用盐酸常压直接浸出钛铁矿制备入造金红 石，原矿粒度及盐酸浓度对人造金红石品位影响最 大。对于球磨4 h 钛精矿，采用液固比4 1 、盐酸浓 度3 0 ％、温度9 5 ℃、时间4 h 的条件浸出可得到 T i 0 2 含量9 4 ．3 9 ％的人造金红石产品。对于未磨原 矿，采用液固比4 l 、盐酸浓度3 0 ％、温度9 5 ℃、时 万方数据 第4 期 王曾洁等盐酸常压直接浸出攀西地区钛铁矿制备人造金红石 1 1 1 间1 0 h 的浸出条件浸出可得T - 0 2 含量9 1 ．7 8 ％的人造金红石产品。 参考文献 [ 1 ] 孙康．钛提取冶金物理化学[ M ] ．北京冶金工业出版社，2 0 0 1 1 9 ． [ 2 ] 邓唇珠，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 ． [ 3 ] 刘子威，黄焯枢，王康海．攀枝花钛铁矿流态化盐酸浸出的动力学研究[ J ] ．矿冶工程，1 9 9 1 ，1 1 2 4 8 5 2 ． [ 4 ] 徐刚，刘松利．人造金红石生产路线的探讨[ J 】．重庆工业高等专科学校学报，2 0 0 4 ，1 9 2 1 2 1 4 ． I l m e n i t eH y d r o c h l o r i cA c i dL e a c h i n gf o rS y n t h e t i cR u t i l eP r e p a r a t i o n W A N GZ e n g - j i e l ，Z H A N GL i ．h u a 2 ，W A N GH a i - b e i 2 ，J I A N GX u n x i o n 9 2 ，X U EJ i - l a i l ，H UW e i ，r u i n 9 3 ，W A N GJ i a n3 ． 1 ．U n i v e r s i t yo fS c i e n c ea n dT e c h n o l o g yB e i j i n g ，B e i j i n g1 0 0 0 8 3 ，C h i n a ； 2 ．B e 巧i n gG e n e r a lR e s e a r c hI n s t i t u t eo f M i n i n ga n dM e t a l l u r g y ，B e i j i n g1 0 0 0 4 4 ，C h i n a ； 3 ．T a i h eI l m e n i t eo fC h o n g q i n gS t e e lC o ．，X i c h a n g6 1 5 0 4 1 ，S i c h u a n ，C h i n a A b s t r a c t ‘T h es y n t h e t i cf u t i l ei sp r e p a r e db yd i r e c t l yl c a c h i n gi l m e n i t ef r o mP a n z h i h u aa r e aw i t hh y d r o c h l o r i ca c i d ． T h er e s u l t ss h o wt h a tt h eg r a i ns i z eo fi l m e n i t eo r ea n dt h ec o n c e n t r a t i o no fh y d r o c h l o r i ca c i da r et h em o s tr e m a r k a b l ei n f l u e n c i n gf a c t o r s ．o nt h eT i 0 2g r a d ei ns y n t h e t i cr u t i l e ．T h eT i 0 2g r a d eo f9 4 ．3 9 ％i nt h es y n t h e t i c r u t i l ei sa c h i e v e du n d e rt h ec o n d i t i o n so fi l m e n i t eo r e4 hg r o u n d i n g ，l c a c h i n gw i t h3 0 ％H C ls o l u t i o n ，4 1f o r l i q u i d ／s o l i dr a t i oa t9 5 ℃f o r4 h ．W h i l ef o rt h eu n g r o u n di l m e n i t eO r e ．i tn e e d s1 0 ht oo b t a i ns y n t h e t i cr u t i l eo f o n l y9 1 ．3 8 ％T i 0 2w i t ht h e8 f r e el e a c h i n gp a r a m e t e r s 船f o r4 hg r o u n do r e ．。 K e y w o r d s m e t a l l u r g i c a lt e c h n o l o l g Y ；i l 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 ；s y n t h e t i cr u t i l e 万方数据