本發(fā)明屬于化工冶金領域，具體涉及一種鈦白廢酸浸出鈦渣制備人造金紅石的方法。
背景技術：
我國鈦資源儲量豐富，但主要以高鈣鎂的復雜多元素的攀枝花鈦鐵礦為主，基本用做硫酸法鈦白原料。一方面，硫酸法鈦白產生大量的污染物，尤其是廢硫酸，1t鈦白產生約7～8t濃度為22～23％的廢硫酸。產生的這些廢硫酸，處理工藝復雜，成本高；另一方面，近年來國家大力發(fā)展氯化法生產鈦白和海綿鈦，但是一直未找到生產適合沸騰氯化法原料的富鈦料的生產工藝。因此，找到合理回收硫酸鈦白廢酸和制備沸騰氯化法原料的工藝路線成為目前鈦行業(yè)發(fā)展亟待解決的問題。
在已經提出的20多種鈦原料制備高品位富鈦料的方法之中，酸浸法具有較大優(yōu)勢。它可以選擇性地浸出鈦原料(如鈦鐵礦和鈦渣等)中的多種雜質，對原料適應性強，尤其適應于處理雜質組成復雜的鈦原料。根據(jù)所用酸的不同，酸浸法又分為鹽酸法和硫酸法。鹽酸法工藝發(fā)展最快。美國Benilite公司在20世紀70年代初提出了鈦精礦預弱還原～鹽酸加壓浸出工藝(BCA法)。70年代后，研究者們改進BCA法，提出了鈦精礦強氧化～弱還原～鹽酸浸出法工藝。采用鹽酸法浸出鈦鐵礦制備人造金紅石(富鈦料的一種)，浸出產生的氯化廢液通過噴霧法回收鹽酸和氧化鐵。但是生產和實踐表明，鹽酸法工藝生產人造金紅石成本比較高，尤其是酸回收，在富鈦料行情不景氣的情況下，很難盈利。相對于鹽酸法來說，硫酸法工藝的生產應用較少，目前只有日本石原公司的石原法。但是利用廢硫酸作為酸介質浸出鈦鐵礦來生產人造金紅石的石原法可能更具有經濟性。它在生產人造金紅石的同時，還提供了一種硫酸法鈦白所得的廢硫酸回收利用的新途徑。但由于該工藝采取的是稀硫酸常壓浸出，浸出能力較差，僅可以部分除去Mg等酸可溶雜質，所以它只適合于處理雜質含量低的高品位的鈦鐵礦，處理低品質鈦鐵礦時無法制備高品位的人造金紅石產品，產品Ca、Si等雜質含量高。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明要解決的技術問題為：硫酸酸浸品位較低的鈦鐵礦制備人造金紅石時，產品Ca、Si等雜質含量高的問題。
本發(fā)明解決技術問題的技術方案為：提供一種鈦白廢酸浸出鈦渣制備人造金紅石的方法。該方法包括以下步驟：
a、將鈦渣置于950～1150℃，空氣或者氧氣氣氛下焙燒1～3小時，得到金紅石化的氧化鈦渣；
b、將金紅石化的氧化鈦渣用鈦白廢酸浸出4～6h后，洗滌干燥，得到人造金紅石初品；
c、將人造金紅石初品用堿浸出1～2h，洗滌干燥，得到人造金紅石成品。
其中，上述鈦白廢酸浸出鈦渣制備人造金紅石的方法中，步驟a中所述鈦渣主要組成為：TiO2 72～85wt％、FeO 5～11wt％。
其中，上述鈦白廢酸浸出鈦渣制備人造金紅石的方法中，步驟a中所述鈦渣平均粒度為150～250μm，其中，60～200目間的比例為65％～90％。
其中，上述鈦白廢酸浸出鈦渣制備人造金紅石的方法中，步驟b中所述的鈦白廢酸的H2SO4含量為20～40％。
其中，上述鈦白廢酸浸出鈦渣制備人造金紅石的方法中，步驟b中所述的鈦白廢酸與氧化鈦渣的液固比為1.5～4﹕1。
其中，上述鈦白廢酸浸出鈦渣制備人造金紅石的方法中，步驟b中所述的浸出溫度為160～200℃，浸出壓力為350～600kPa。
其中，上述鈦白廢酸浸出鈦渣制備人造金紅石的方法中，步驟b中所述的洗滌為水洗1～2次。
其中，上述鈦白廢酸浸出鈦渣制備人造金紅石的方法中，步驟b中所述的干燥為150～200℃下干燥0.5～1h。
其中，上述鈦白廢酸浸出鈦渣制備人造金紅石的方法中，步驟c中所述的堿為濃度5～10wt％的NaOH溶液或KOH溶液。
其中，上述鈦白廢酸浸出鈦渣制備人造金紅石的方法中，步驟c中所述的浸出溫度為50～80℃。
其中，上述鈦白廢酸浸出鈦渣制備人造金紅石的方法中，步驟c中所述的洗滌為用廢酸洗滌1～2次后，再用水洗滌1～3次。
其中，上述鈦白廢酸浸出鈦渣制備人造金紅石的方法中，步驟c中所述的干燥為300～500℃下干燥1～2h。
本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明采用硫酸酸浸鈦渣的方法生產沸騰氯化鈦白/海綿鈦的原料要求的人造金紅石，通過控制鈦渣的粒度可得到粒徑范圍合適的金紅石產品,并且用鈦白廢酸進行酸浸可除去鈣鎂鐵等大部分雜質，再經過堿浸去除硅鈣等雜質，制備得到高品質、低雜質的人造金紅石。本發(fā)明將鈦白廢酸進行廢物再利用，節(jié)約了成本，保護了環(huán)境，制備方法簡單，可實現(xiàn)大規(guī)模生產，具有很好的推廣應用前景。
具體實施方式
本發(fā)明提供了一種鈦白廢酸浸出鈦渣制備人造金紅石的方法。該方法包括以下步驟：
a、將鈦渣置于950～1150℃，空氣或者氧氣氣氛下焙燒1～3小時，得到金紅石化的氧化鈦渣；所述鈦渣的主要組成為：TiO2 72～85wt％、FeO 5～12wt％；鈦渣的平均粒度為150～250μm，60～200目間的比例為65～90％；
b、將金紅石化的氧化鈦渣用鈦白廢酸于160～200℃、350～600kPa下浸出4～6h后，水洗1～2次，150～200℃下干燥0.5～1h，得到人造金紅石初品；所述鈦白廢酸的H2SO4含量為20～40％，所述的鈦白廢酸與氧化鈦渣的液固比為1.5～4﹕1；
c、將人造金紅石初品用濃度5～10wt％的NaOH溶液或KOH溶液在50～80℃下浸出1～2h，廢酸洗滌1～2次后，再用水洗滌1～3次，300～500℃下干燥1～2h，得到人造金紅石成品。
現(xiàn)有技術一般采用雜質含量高的鈦精礦作為制備富鈦料的原料，但成本較高，并且鈦精礦粒度偏細，酸浸法制備得到的人造金紅石無法滿足沸騰氯化工藝的粒度要求。本發(fā)明特別選用鈦鐵礦冶煉得到的酸溶性鈦渣來制備富鈦料，鈦渣含量豐富、生產成本低，并且粒度可控，但由于鈦渣雜質含量高，品位低，要采用酸浸法制備人造金紅石則需要特別的工藝進行。
本發(fā)明提出了預氧化-鈦白廢酸加壓酸浸-堿浸的生產工藝，能夠同時除去鈦渣中的Fe、Mg等酸溶性雜質以及Ca、Si等非酸溶性雜質，獲得較高品位和合適粒徑的人造金紅石。首先，采用950～1150℃氧化焙燒，鈦渣具有較高氧化活性，很快被氧化，大部分Ti轉入到金紅石相中，鈦渣顆粒在后序酸浸過程中基本不粉化，同時保持較高反應活性。如果不進行預氧化反應，最終產品粉化很嚴重，粒度不達標。然后氧化后的鈦渣在160～200℃的溫度條件下，通過加壓處理，進行鈦白廢酸酸浸，此溫度和壓力條件下具有較好的反應活性，能夠選擇性除Fe、Mg等酸溶性雜質，同時，為了更好的去除Fe、Mg等雜質，酸浸時鈦渣和鈦白廢酸，液固比過低，反應活性低，除雜不盡，而過高則同樣會導致鈦溶解,為了平衡兩方面的效果，本發(fā)明的液固比為1.5～4﹕1。酸浸的鈦白廢酸濃度過低時，反應活性不夠，過高則會導致鈦溶解，產品粉化，本發(fā)明所用的鈦白廢酸中H2SO4含量為20～40％為宜。酸浸時溫度為160～200℃，壓力為350～600kPa。之后再采用5～10％的NaOH或者KOH溶液進行堿浸，堿浸前先水洗，以節(jié)約用堿量，且能防止酸溶出的Ca與SO42～生成CaSO4微溶物，增加了人造金紅石產品中的Ca雜質含量。堿浸溫度為50～80℃，能進一步除去人造金紅石殘留的Ca、Si等非酸溶性雜質，得到高品質、低雜質的人造金紅石。
本發(fā)明酸浸過程采用硫酸鈦白廢酸，屬于污染物再利用，成本極低，且解決了環(huán)保問題；酸浸后對接堿浸工藝，能夠進一步除去酸未溶解的硅和鈣，因此該法對鈦渣原料適應性強，得到產品品質高；本發(fā)明的制備方法操作簡單，成本低，可實現(xiàn)大規(guī)模生產，推廣應前景較好。
下面通過實施例對本發(fā)明的具體實施方式做進一步的解釋說明，但不表示將保護范圍限制在實施例所述范圍內。
實施例1 用本發(fā)明方法制備人造金紅石
實施例中所用鈦渣的主要成分為：TiO2 74.12％、FeO 11.91％、MgO 5.60％、CaO 0.69％、SiO2 6.58％，余量為雜質，鈦渣80％顆粒粒度范圍60～200目，平均粒度約為200μm。
具體制備步驟如下：
a、將鈦渣在1050℃回轉窯內空氣氣氛下焙燒2小時，得到金紅石化的氧化鈦渣；
b、氧化鈦渣用濃度為22％的硫酸鈦白廢硫酸在液固比在2﹕1L/kg，溫度為180℃下浸出6h，浸出完成后洗滌干燥，得到人造金紅石初品為主要成分為：TiO2 86.78％、TFe1.78％、MgO 0.67％、CaO 0.95％、SiO2 8.28％；
c、將人造金紅石初品用濃度用10％的NaOH溶液在80℃浸出2h，浸出完成后洗滌干燥，得到人造金紅石產品。
經上述獲得的人造金紅石主要成分為：TiO2 93.21％、TFe 2.58％、MgO 0.89％、CaO 0.09％、SiO2 2.53％，余量為雜質。產品最終粒度與原鈦渣基本一致，粒度在60～200目的顆粒占到76％，平均粒度約為195μm。所得產品品位高、雜質含量低，粒度合適，滿足沸騰氯化的要求，品質與目前鈦白企業(yè)公認的優(yōu)質沸騰氯化富鈦料～加拿大力拓公司的UGS渣相當。
實施例2 用本發(fā)明方法制備人造金紅石
實施例中所用鈦渣的主要成分為：TiO2 83.44％、FeO 11.19％、MgO 2.11％、CaO 0.50％、SiO21.87％，余量為雜質。85％顆粒粒度范圍60～200目，平均粒度約為225μm。
具體制備步驟如下：
a、將鈦渣在1000℃回轉窯內空氣氣氛下焙燒3小時，得到金紅石化的氧化鈦渣；
b、氧化鈦渣用濃度為22％的硫酸鈦白廢硫酸在液固比在2﹕1L/kg，溫度為160℃下浸出8h，浸出完成后洗滌干燥，得到人造金紅石初品為主要成分為：TiO2 93.36％、TFe2.03％、MgO 0.56％、CaO 0.38％、SiO2 2.43％；
c、將人造金紅石初品用濃度用8％的NaOH溶液在80℃浸出1h，浸出完成后洗滌干燥，得到人造金紅石產品。
經上述獲得的人造金紅石主要成分為：TiO2 94.05％、TFe 2.89％、MgO 0.71％、CaO 0.06％、SiO2 0.89％，余量為雜質。產品最終粒度與原鈦渣基本一致，粒度在60～200目的顆粒占到83％，平均粒度約為220μm。產品品質與UGS渣相當。
對比例 用石原法制備人造金紅石
實施例中所用鈦渣的主要成分為：TiO2 74.12％、FeO 11.91％、MgO 5.60％、CaO 0.69％、SiO2 6.58％，余量為雜質。鈦渣80％顆粒粒度范圍60～200目，平均粒度約為200μm。
具體制備步驟如下：
a、將鈦渣用濃度為22％的硫酸鈦白廢硫酸在液固比在2﹕1L/kg，溫度為125℃下浸出8h，浸出完成后洗滌干燥，得到人造金紅石初品為主要成分為：TiO2 80.83.％、TFe6.56％、MgO 2.93％、CaO 0.72％、SiO2 7.89％；
b、再將人造金紅石初品用濃度用22％的硫酸鈦白廢酸在液固比在2:1L/kg，溫度為125℃下再次浸出8h，浸出完成后洗滌干燥，在回轉窯450℃煅燒2h，得到人造金紅石產品。
得到人造金紅石產品主要成分為：TiO2 81.94％、TFe 5.76％、MgO 2.45％、CaO 0.78％、SiO2 8.23％，余量為雜質。
產品最終粒度與原鈦渣相比大大降低，粒度在60～200目的顆粒不到23％，平均粒度約為56μm。產品品位、雜質含量及粒度均不滿足沸騰氯化富鈦料的要求。