富钛料的生产　.ppt

钛冶炼;项目二： 富钛料的生产;第三章 富钛料的生产;3.1 人造金红石的生产;其原则流程图如下图所示： ;（1）预氧化 预氧化的目的在于，使精矿中的FeO成分先氧化成Fe2O3，在氯化时直接转变成易挥发除去的FeCl3蒸汽，提高铁的氯化率。 预氧化时的反应为： ;（2）选择氯化 选择氯化时的主要反应为： 和 选择氯化的影响因素包括：反应温度、配碳量、精矿来源及其成分和矿粒大小等。 ;（3）回收 从沸腾炉中挥发出来的FeCl3蒸汽经冷凝收尘后，在氧化炉内氧化再生成Cl2气，经加压冷冻提高浓度后返回氯化炉，达到循环利用的目的。 尾气经碱洗脱除余Cl2后排空。;日本三菱金属公司率先按此流程建成月产1000t人造金红石的实验工厂。 我国广东江门电化厂在20世纪70～80年代曾用两广矿进行了工业试验，最终得到TiO2含量为92％的人造金红石。 1980年北京有色金属研究总院等单位用攀矿按此法进行试验，制得的人造金红石品位83%，Ca、Mg含量仍较高，技术难度较大，经济上不合理。;3.1.2 还原-锈蚀法 还原-锈蚀法最先由澳大利亚提出和研制成功，并在工业上得到应用的一种方法。 其主要过程为：将含58%~63%TiO2的钛铁精矿砂矿先氧化焙烧，然后用无烟煤将矿中的氧化铁全部深度还原为金属铁，冷却后磁选分离出非磁性的焦煤返回利用，再在酸化水溶液中使铁锈蚀，而后用旋流器或摇床选分离人造金红石和赤泥（氧化铁）。 ;其工艺流程图如下图所示：;（1）预氧化 预氧化在回转窑中进行，使原矿中的铁由低价转变成高价时得以活化，并可在下一步提高铁的还原速度和还原率，减少烧结现象的发生。 预氧化时使Fe2+转变成Fe3+，形成假板钛矿： ;（2）预还原 预还原也在回转窑中进行。用煤作燃料和还原剂。分两步进行：第一步是在1000～1200℃温度下使Fe3+→Fe2+： 第二步在低于1100℃温度下将Fe2+还原成金属铁并游离出TiO2： ;（3）锈蚀 将预还原后的冷却料经双层回转筛筛选出的磁性部分送去锈蚀处理。 还原料中的金属铁呈网状微孔结构，在含1.5～2.0％的NH4Cl溶液充气搅拌浸出。此时，金属铁粒作为微电池的阳极发生电化学腐蚀： ;矿粒外部作为微电池的阴极??产生OH－离子： 而Fe2+从孔隙中扩散到颗粒表面，与OH-离子结合形成Fe(OH)2。则总反应式为： Fe(OH)2又被氧化成水合三氧化二铁析出： ;（4）酸浸 采用2％的稀硫酸溶液在80℃常压下酸浸处理除去残留的铁和锰。经过滤、干燥后得人造金红石产品。 ;澳大利亚在20世纪60～70年代用此法先建成一座1万t/a，后来扩建成了3万t/a的人造金红石厂。 加拿大1972年建成一座2万t/a的工厂。 我国湖南株洲东风冶炼厂在20世纪70～90年代进行了2000t/a规模的工业试验，用广西北海矿为原料，得到TiO2含量为90％，收率87％的人造金红石。 ;3.1.3 稀硫酸浸出法 日本石原法生产人造金红石是弱还原－废稀硫酸浸出脱杂法。其工艺流程如下图所示：;（1）还原 以石油焦为还原剂对钛精矿进行弱还原，在900～1000℃温度下将矿中高价铁还原成低价铁（Fe2O3→FeO）。 （2）加压浸出 还原矿用硫酸法钛白生产中产生的22～23％的废稀硫酸浸出。 酸浸反应为： FeO·TiO2 + 2H2SO4 = TiO2↓ + FeSO4 + 2H2O ;（3）后期处理 固液分离后的FeSO4滤液，用NH3中和法进一步处理，得化肥硫氨，水合氧化铁用作炼铁原料。其反应为： 2FeSO4 + 4NH3 + (n+2)H2O + 0.5O2 = 2(NH4)2SO4 + Fe2O3·nH2O ;稀硫酸浸出法的特点是： （1）有效的利用硫酸法钛白生产排除的废稀硫酸，采用低浓度、低温度酸浸，产品成本低； （2）对过程中的三废集中处理，基本无污染；浸出后废酸液可用多种方法处理，予以综合利用； （3）过程总回收率为91％。产品人造金红石品位高，杂质少，粒度与天然金红石相似，是氯化法钛白生产如钛冶金的优质原料。 ;3.1.4 BCA稀盐酸循环浸出法 美国贝尼莱特公司发明的BCA稀盐酸循环浸出法被公认为是制取人造金红石的一种先进方法，被多家工厂采用，在20世纪70年代总生产能力就已达到40万t/a以上。 BCA法主要工序有：还原、酸浸、过滤、煅烧和废酸再生。;其工艺流程如下图所示：;这种方法是将含TiO2 58～61％的钛铁砂矿加入回转窑中，用重油做还原剂进行还原焙烧，在850℃温度下可将90％的Fe2O3还原成FeO。 还原尾气被风机抽出，经收尘和燃烧炉烧除CO后，由烟囱放空。 还原后的高温物料由窑头落入冷却圆筒中，筒外喷淋冷水将物料冷至93℃左右，进贮料仓备用。 将还原物料在压煮球中用18％～20％的