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1、10申请公布号CN102337413A43申请公布日20120201CN102337413ACN102337413A21申请号201110359370022申请日20111114C22B7/04200601C01G23/04720060171申请人北京大学地址100871北京市海淀区颐和园路5号72发明人王习东张作泰李静刘丽丽74专利代理机构北京路浩知识产权代理有限公司11002代理人王朋飞张庆敏54发明名称一种利用含钛高炉渣生产人造金红石的方法57摘要本发明提供了一种利用含钛高炉渣生产人造金红石的方法,其先在空气或氧气气氛下,用高钛电炉渣和二氧化硅对含钛高炉渣进行改性;然后使改性后的含钛高炉。
2、渣在15001600下保温051H,冷却结晶,得到金红石晶体;最后用选矿方法分离得到金红石晶体。本发明充分利用含钛高炉渣自身高热量的特点,通过对含钛高炉渣进行改性,得到一种二氧化钛品位高的人造金红石,分离后的残渣可用于生产矿渣水泥。本发明工艺流程短、设备简单、可充分利用含钛高炉渣自身携带的热能,产物杂质少、无环境污染。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书4页附图1页CN102337426A1/1页21一种利用含钛高炉渣生产人造金红石的方法,其特征在于,首先使含钛高炉渣、高钛电炉渣和二氧化硅混合,然后在15001600,空气或氧气气氛下保温05H1H。
3、,充分熔融,随后冷却结晶,得到金红石晶体。2如权利要求1所述的生产人造金红石的方法,其特征在于,所述含钛高炉渣中,二氧化钛含量以重量百分数计为2025。3如权利要求1所述的生产人造金红石的方法,其特征在于,所述高钛电炉渣为直接还原法冶炼钒钛磁铁矿铁精矿时产生的工业固体废弃物,其二氧化钛含量以重量百分数计为4560。4如权利要求1所述的生产人造金红石的方法,其特征在于,所述高钛电炉渣的加入量为含钛高炉渣重量的1040;二氧化硅的加入量为含钛高炉渣重量的2535。5如权利要求14任意一项所述的生产人造金红石的方法,其特征在于,所述冷却结晶过程为先降温至11001300之间,并保温2H5H,然后水冷。
4、或随炉冷却至室温。6如权利要求14任意一项所述的生产人造金红石的方法,其特征在于,所述冷却结晶过程为先降温至1300,并以60/H300/H的降温速度降温至10001100之间,然后水冷或随炉冷却至室温。7如权利要求14任意一项所述的生产人造金红石的方法,其特征在于,冷却结晶后,用选矿方法分离得到人造金红石。8如权利要求7所述的生产人造金红石的方法,其特征在于,所述选矿方法为重选法或浮选法。9如权利要求14任意一项所述的生产人造金红石的方法,其特征在于,冷却结晶后,得到的残渣用于生产水泥。权利要求书CN102337413ACN102337426A1/4页3一种利用含钛高炉渣生产人造金红石的方法。
5、技术领域0001本发明涉及一种综合利用含钛炉渣的方法,具体地说,涉及一种利用含钛高炉渣生产人造金红石的方法。背景技术0002众所周知,中国钛储量丰富,居世界首位,而其中90左右的钛元素以钒钛磁铁矿的形式存在于中国西南部攀枝花西昌地区。由于钒钛磁铁矿为多金属共生矿,通过选矿流程,钒钛磁铁矿原矿中50左右的钛元素进入铁精矿。铁精矿进一步处理用于提取其中的铁,钒,钛等有价元素。目前,中国主要使用高炉流程处理铁精矿。通过高炉流程可有效提取铁精矿中的铁和钒,而钛元素则进入高炉渣,形成中国特有的含钛高炉渣,其二氧化钛含量约为总重量的2225。此外,直接还原炼铁也使用铁精矿为原料,主要产物是直接还原铁和高钛。
6、电炉渣,其二氧化钛含量约为总重量的50。0003由于含钛高炉渣化学成分复杂其含量以重量百分数计为TIO22225,CAO2229,SIO22226,AL2O31619,MGO79和FE2O3022044,及其他微量元素,如S,MN,V等,因此,在炉渣冷却过程中,渣中的钛分散于多种含钛矿物相中钙钛矿、富钛透辉石、攀钛透辉石、尖晶石和碳氮化钛等,且嵌布关系复杂,晶粒细小平均为10微米左右,采用常规选矿方法分离回收钛非常困难。到目前为止,攀枝花已累积含钛高炉渣7000多万吨,且仍以每年300多万吨的速度递增。长期堆放、存量巨大的含钛高炉渣不仅带来了严重的环境问题,并且占用了大量宝贵的土地资源,更重要。
7、的是造成了钛资源的巨大浪费。如果能有效提取含钛高炉渣中的二氧化钛替代日益减少的金红石钛资源,将为我国钛工业的发展开辟新的原料来源。0004从上世纪七十年代开始,国内科技工作者为了从含钛高炉渣中提取有价元素钛,先后开展了大量的研究工作。00051高温碳化低温氯化制取四氯化钛残渣制水泥工艺研究。含钛高炉渣在13001600的电炉内熔融还原碳化制取碳化渣,在282714的范围内氯化制取四氯化钛,氯化残渣制水泥。该工艺流程短、分离效率高,可兼顾提钛与渣的综合利用。但是,工艺过程复杂,生成成本偏高。00062硫酸法提取二氧化钛研究。用硫酸浸取高炉渣,经过水解、萃取、沉淀等生产出钛白粉,并得到硫酸铝铵或三。
8、氧化二铝、氧化镁等副产物,此技术路线钛的回收率达734。但该工艺流程长,三废量大,工艺很不经济,产业化前景不明朗。00073碳化磁选盐酸浸除杂工艺富集碳化钛研究。对高炉渣进行碳氮化处理,磁选后盐酸浸出分选除杂富集碳化钛。该方法可兼顾提钛与渣的综合利用,有一定产业化前景,但三废量大,能耗高,产业化难度大。00084制取钛白和中品位人造金红石研究。以攀钢高炉渣为原料,硫酸常压水解制取了焊条级、搪瓷级、颜料级钛白粉,其残渣可用于水泥生产,同时进行了制取人造金红石的实验室小试。由于各项指标均不够理想,发展前景不大。说明书CN102337413ACN102337426A2/4页400095熔融电解硅钛铝。
9、合金工业性试验研究。利用攀钢高炉渣研制钛硅合金,以及配一定三氧化二铝进行熔融电解制备成硅钛铝中间合金,但成本高,实际用渣量太少。00106钛元素在钙钛矿中的选择性富集与长大研究。改变攀钢高炉渣的成分、温度制度及添加剂等,控制钙钛矿的结晶,目的在于将含钛高炉渣中的钛元素选择性的富集在钙钛矿中。但由于钙钛矿中TIO2的理论含量只有58,且钙钛矿的密度与玻璃相相近导致后续分离存在困难,难以进行实际应用。0011综上所述,虽然含钛高炉渣的开发利用已进行了大量研究,但还存在经济效益差、规模利用小以及二次污染严重等一系列的问题。发明内容0012针对现有技术的上述缺点,本发明的目的在于提供一种利用含钛高炉渣。
10、生产人造金红石的方法。0013为了实现本发明的目的,首先使含钛高炉渣、高钛电炉渣和二氧化硅混合,然后在15001600,空气或氧气气氛下保温05H1H,充分熔融,随后控制冷却条件得到金红石晶体。0014其中,所述含钛高炉渣中,二氧化钛含量以重量百分数计为2025,其他成分主要为二氧化硅、氧化钙、氧化铝、氧化镁等。0015所述高钛电炉渣为直接还原法冶炼钒钛磁铁矿铁精矿时产生的工业固体废弃物,其二氧化钛含量以重量百分数计为4560,其他成分主要为二氧化硅、氧化钙、氧化铝、氧化镁等。0016本发明以高钛电炉渣和二氧化硅为添加剂,将上述添加剂与含钛高炉渣混合,改变炉渣成分,对含钛高炉渣进行改性。优选地。
11、,所述高钛电炉渣的加入量为含钛高炉渣重量的1040;二氧化硅的加入量为含钛高炉渣重量的2535。0017本发明中,所述冷却结晶过程为先降温至11001300之间,并保温2H5H,然后水冷或随炉冷却至室温;或先降温至1300,并以60/H300/H的降温速度降温至10001100之间,然后水冷或随炉冷却至室温。0018本发明的生产方法中,在冷却结晶后,用选矿方法分离得到人造金红石,所述选矿方法为重选法或浮选法。冷却结晶后,得到的残渣用于生产水泥。0019本发明综合考虑了现场含钛高炉渣本身高温的特点,选择金红石为富钛相,通过加入添加剂来改变炉渣成分,对含钛高炉渣进行改性,并通过温度制度控制来控制结。
12、晶条件,即先使改性后的含钛高炉渣在15001600保温051H,然后通过外加热或自保温的方法控制冷却温度,从而使金红石优先结晶析出并长大,促使钛元素富集在金红石中;最后通过重选或浮选等选矿方法将金红石与残渣分离,分离出的人造金红石二氧化钛品位高,分离后的残渣可用于生产水泥。0020本发明工艺流程短,设备简单,易操作,可充分利用现场炉渣自身高温特性,得到的产物杂质少,无环境污染。附图说明说明书CN102337413ACN102337426A3/4页50021图1为实施例1的从含钛高炉渣中得到的金红石的XRD图谱。0022图2为实施例1的从含钛高炉渣中得到的金红石的EPMA图。具体实施方式0023。
13、以下实施例用于说明本发明,但不用来限制本发明的范围。0024实施例10025将含钛高炉渣其主要成分以重量百分数计为SIO2含量为2426,CAO含量为2686,AL2O3含量为1304,MGO含量为693,TIO2含量为2258、高钛电炉渣其主要成分以重量百分数计为SIO2含量为539,CAO含量为400,AL2O3含量为1935,MGO含量为1252,TIO2含量为5098和二氧化硅以重量比8122的比例充分混合后,装入铂金坩埚中,在硅钼棒高温炉内升温至1500,空气气氛下恒温1小时,然后快速降温至1260保温5小时,取出试样水冷,最后通过浮选选矿法,将人造金红石晶体与残渣分离,得到棒状结构。
14、的人造金红石,剩余的残渣用于生产水泥。0026上述制得的人造金红石,其XRD图谱如图1所示,EPMA图如图2所示,取三个点进行定量分析,结果如表1所示。0027表10028POINTNOK2ONA2OMGOCR2O3CAOSIO2AL2O3TIO2FEONIOTOTAL10020000010080510080239820004004992220000040030030570060259908000006100133000000002000064012019983400800099380029实施例20030将含钛高炉渣其主要成分以重量百分数计为SIO2含量为2426,CAO含量为2686,AL。
15、2O3含量为1304,MGO含量为693,TIO2含量为2258、高钛电炉渣其主要成分以重量百分数计为SIO2含量为539,CAO含量为400,AL2O3含量为1935,MGO含量为1252,TIO2含量为5098和二氧化硅以重量比9128充分混合后,装入铂金坩埚中,在硅钼棒高温炉内升温至1500,空气气氛下恒温1H,然后快速降温至1200保温2H,取出试样水冷,最后通过重选选矿法,将人造金红石晶体与残渣分离,得到棒状结构的人造金红石,剩余的残渣用于生产水泥。0031实施例30032将含钛高炉渣其主要成分以重量百分数计为SIO2含量为2426,CAO含量为2686,AL2O3含量为1304,M。
16、GO含量为693,TIO2含量为2258、高钛电炉渣其主要成分以重量百分数计为SIO2含量为539,CAO含量为400,AL2O3含量为1935,MGO含量为1252,TIO2含量为5098和二氧化硅以重量比8225充分混合后,装入铂金坩埚中,在硅钼棒高温炉内升温至1500,氧气气氛下恒温05H,然后先降温至1300,并以200/H的降温速度降温至1100,然后随炉冷却至室温,最后通过浮选选矿法,将人造金红石晶体与残渣分离,得到棒状结构的人造金红石,剩余的残渣用于说明书CN102337413ACN102337426A4/4页6生产水泥。0033虽然,上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述,但在本发明基础上,可以对之作一些修改或改进,这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此,在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进,均属于本发明要求保护的范围。说明书CN102337413ACN102337426A1/1页7图1图2说明书附图CN102337413A。