文献综述—富钛料的制备方法及存在的问题.docVIP

文献综述： 富钛料的制备方法及存在的问题 1 前言、 我国的钛资源拄储量计，绝大部分集中于攀枝花地区。据不完全统计，该地区TiO2储量在6亿吨以上。我国目前钛精矿产量的出自攀枝花。随着攀枝花地区钢铁工业大规模的发展。大量的选铁尾矿中的TiO2资源应该得到综合利用。启动攀枝花钛精矿在工业性生产中的应用势在必行[1]。 自2004年以来，我国钛工业进入了一个快速发展的高峰期，使一直波澜不惊的我国钛工业突然之间成了新的热点。据中国有色金属协会钛锆铪分会统计数据，2005年中国生产了9500t的海绵钛和近10000t的钛材，比2004年分别增长了100%和20%。据钛锆铪分会分析，2005年中国海绵钛需求量达到13000t，有约4000t的缺口。2006年到2010年以宝鸡钛业股份有限公司为代表的销售额更是大幅度增长[2]。 根据当今世界钛工业发展趋势，采用富钛原料取代钛精矿作为钛白生产原料是大势所趋，用攀枝花钛精矿生产富钛原料，电炉法和盐酸浸出法的适应性比较强，电炉法主要生产钛渣及酸溶性钛渣[3]。盐酸浸出法主要生产金红石和钛黄粉，能为氯化法钛白生产和海绵钛生产提供比较理想的高品位低杂质原料。 以富钛料为原料生产钛白粉或者海绵钛，具有单位产品的原料消耗少、工艺流程简化、设备产能高、生产过程“三废”量少等优点，所以在生产中，如何将钛精矿进一步处理，以获得TiO2含量较高的富钛料，这对于钛工业的发展是极为重要的。 2 富钛料的制备方法 富钛料的制备方法很多，按最终产物，可分为生产钛渣和生产人造金红石的方法；按生产工艺，可分为火法工艺和湿法工艺。火法又包括电炉熔炼法、选择氯化法、等离子熔炼法、微波热等离子体生产活性富钛料及人造金红石等方法。湿法包括部分还原盐酸浸出法、部分还原硫酸浸出法、全还原锈蚀法、三氯化铁浸出法以及其它的化学分离法。常用的方法是电炉熔炼法、盐酸浸出法、硫酸浸出法、还原锈蚀法[4]等。 2.1 电炉熔炼法 电炉熔炼法是使用还原剂，将钛精矿中的铁氧化物还原成金属铁分离出去的选择性除铁、从而富集钛的火法冶金过程是生产高钛渣的主要方法[5]。其主要工艺是，以无烟煤或者石油焦作为还原剂，与钛精矿经过配料、制团后，加入矿热电弧炉内，在1600—1800(℃)的高温条件下进行熔炼，产物为凝聚态的金属铁和钛渣，根据生铁与钛渣的比重和磁性差别，使钛氧化物与铁分离，从而获得到含Ti72—95(％)的钛渣[6]。 2.2 酸浸法 酸浸法是指以钛精矿为原料生产人造金红石的方法，其中包括盐酸浸出法和硫酸浸出法[7]。 2.2.1 盐酸浸出法 盐酸浸出法有多种工艺以浸出盐酸浓度为标准可以分为以美国BCA法为代表的稀盐酸浸出和以华昌法为代表的浓盐酸浸出。而稀盐酸浸出法又分为常压浸出和加压浸出[8]。尽管方法有多种，但基本原理都相同。主要工艺过程是将钛精矿中的Fe2O3还原成FeO，反应温度为870℃，再用18％-20％的盐酸浸出铁，使钛以TiO2形式富集于渣中，浸出温度为145℃(浸出器内压力为2.5kg)，压力为0.24MPa，主要反应为： FeO·TiO2+2HC＝Ti2+FeCl2+H2O 浸出液过滤、将滤渣洗涤至盐酸含量在0.25％以下，在回转窑中于870—980(℃)下煅烧，可制得含TiO292％～94％的人造金红石[9]。该方法的优点是可有效地去除铁和钙、镁、铝、锰等可溶性杂质，盐酸可实现循环利用，缺点是盐酸腐蚀性强，对设备腐蚀严重，因此该法应用受到限制。 2.2.2 硫酸浸出法 硫酸浸出法是将钛精矿先进行弱还原，然后再用稀硫酸浸出。硫酸法生产钛白是一种比较成熟的生产方法。硫酸法生产钛白主要的工艺流程为：原矿准备；用硫酸分解钛精矿制取硫酸钛溶液；溶液净化除铁；由硫酸台溶液水解析出偏钛酸；偏钛酸制得二氧化钛以及后处理工序等[10]。主要反应式为： FeO·Ti2+H2SO4＝TiO2+FeS4+H2O 采用硫酸法制取二氧化钛应注意的是，钛铁矿与硫酸的反应非常缓慢，在常温下几乎不发生反应。因此，为了促进这个反应，往往需要加热，引导反应开始。硫酸浸出法的优点是能有效地利用硫酸法生产钛白粉排出的废硫酸，浸出母液可以制取硫酸铵和氧化铁红，故生产成本低。 2.3 还原锈蚀法 还原锈蚀法是用煤和燃料作还原剂，将钛精矿进行还原，然后将还原产物在充有空气的浸出槽中进行锈蚀，将金属铁变为铁锈并分离出来，使Ti2富集制成人造金红石[11]。 还原锈蚀法是一种选择性除铁的方法，是澳大利亚国立化学研究所开发的，亦称Becher法、亚钛法和水相氧化法[12]。其基本过程是先将钛铁矿其中的铁氧化物还原为金属铁，钛以氧化物形态存在，然后再将还原产品于NaC1溶液介质中鼓入空气使其中的金属铁锈蚀，利用锈蚀后生成的水合铁氧化物和富钛料因其粒度和密度的不同，采用物理分选的方