一種微波制備金紅石的方法
【專利說明】
【技術領域】
[0001]本發明屬于微波冶金技術領域。更具體地，本發明涉及一種微波制備金紅石的方法。
【【背景技術】】
[0002]在現代工業中，鈦及其氧化物應用于國民經濟的各個領域，具有十分重要的戰略地位。二氧化鈦又稱鈦白粉，是一種重要的顏料，占白色顏料使用量的80%以上，而金紅石是生產鈦白粉顏料的必要原料。目前，可用于硫酸法和氯化法制備鈦白粉的天然金紅石日漸枯竭，因此，急需發展新工藝制備高檔人造金紅石。
[0003]傳統制備人造金紅石的方法都是以鈦鐵礦為原料直接銹蝕或浸出，但產生“三廢”較多，且工藝復雜，能耗高。因此以電爐還原鈦鐵礦得到的高鈦渣為原料，制備人造紅石日漸被重視。
[0004]CN 101186335 A公開了一種微波氧化焙燒制取人造金紅石的方法，通過微波將高鈦渣加熱至850-950°C，在這個溫度下保持20-40min，冷卻至室溫，得到T12含量為以重量計90%以上的高檔人造金紅石，但該工藝未能有效降低高鈦渣中雜質含量。CN 1540010 A公開了一種提高鈦渣T12品位的方法，該發明采用攀西地區生產的鈦渣，經流態化焙燒、煤氣還原與高壓酸浸，得到T12含量為89.8 %的人造金紅石，該工藝流態化與高壓設備要求較高，得到的人造金紅石品位較低。CN 101787432 A公開了一種提高鈦渣T12品位的方法，該發明將高鈦渣與氧化劑、氧化鈣、碳酸鈣等混合配料，在高溫下進行改性，在經過酸浸、焙燒得到高品位(T12含量為以重量計90%以上)的高檔人造金紅石，該工藝采用常規電阻加熱，能耗高，周期長，且得到的金紅石品位不高。
[0005]為了解決現有技術存在的技術缺陷，本發明在總結現有技術的基礎上，通過大量實驗和分析，發明出一種微波兩段活化焙燒制備高檔人造金紅石的方法。
【
【發明內容】
】
[0006][要解決的技術問題]
[0007]本發明的目的是提供一種微波制備金紅石的方法。
[0008][技術方案]
[0009]本發明是通過下述技術方案實現的。
[0010]本發明涉及一種微波制備金紅石的方法。
[0011]該制備方法的步驟如下:
[0012]A、粉碎
[0013]使用研磨設備將高鈦渣粉碎至粒度100?200目，得到一種高鈦渣粉，然后
[0014]B、活化焙燒
[0015]將步驟A得到的高鈦渣粉裝入石英坩禍中，然后在焙燒設備中在微波功率1.5?
2.0kW、微波頻率2350?2550MHz與溫度950?1050 °C的條件下進行活化焙燒，得到活化焙燒產物;然后
[0016]C、改性焙燒
[0017]讓步驟B得到的活化焙燒產物自然冷卻，接著粉碎至粒度為100?200目，再按照高鈦渣與碳酸鈉改性劑質量比為1: 0.3?0.4，將步驟B得到的活化焙燒產物與碳酸鈉改性劑混合均勻，然后在焙燒設備中在微波功率1.5?2.0kW、微波頻率2350?2550MHz與溫度850?900°C的條件下進行微波輻照處理，得到含有Na2T13的改性焙燒產物;然后
[0018]D、酸浸
[0019]讓含有Na2T13的改性焙燒產物自然冷卻，接著用水洗滌，過濾，得到的濾渣使用濃度為以重量計25?35%的硫酸或鹽酸水溶液在固液比1:4?6、溫度95?105°C與攪拌速度10?20rpm的條件下進行酸浸處理90?120min，接著分離，得到酸浸液與酸浸渣，酸浸液棄去;
[0020]E、微波煅燒
[0021]讓步驟D得到的酸浸渣進行干燥，再在微波功率1.5?2.0 kW、微波頻率2 3 5 O?2550MHz與溫度850?900°C的條件下微波煅燒30?60min，得到T12含量為以重量計91%以上的金紅石。
[0022]根據本發明的一種優選實施方式，在步驟A中，所述的高鈦渣含有以重量計85%以上呈T12與Ti2O3形式的鈦氧化物、5?6%Fe0、2?3%A1203、2?3%Si02、2?3%Mg0、l%W下MnO以及少量含S、P與C化合物。
[0023]根據本發明的另一種優選實施方式，在步驟B中，活化焙燒時間是30?60min。
[0024]根據本發明的另一種優選實施方式，在步驟C中，所述的碳酸鈉改性劑用氫氧化鈉或氫氧化鉀改性劑代替。
[0025]根據本發明的另一種優選實施方式，所述改性劑的粒度是100?200目。
[0026]根據本發明的另一種優選實施方式，在步驟C中，微波輻照處理時間是60?180mino
[0027]根據本發明的另一種優選實施方式，在步驟D中，改性焙燒產物酸浸處理時間是90?120mino
[0028]根據本發明的另一種優選實施方式，在步驟E中，所述的酸浸渣微波煅燒時間是30?60mino
[0029]下面將更詳細地描述本發明。
[0030]本發明涉及一種微波制備金紅石的方法。
[0031]該制備方法的步驟如下:
[0032]A、粉碎
[0033]使用研磨設備將高鈦渣粉碎至粒度100?200目，得到一種高鈦渣粉。
[0034]本發明使用的酸溶性鈦渣是在電爐熔煉鈦鐵礦時除去大部分鐵所得到的一種可用硫酸分解的副產物。
[0035]根據本發明，所述的高鈦渣含有以重量計85%以上呈T12與Ti2O3形式的鈦氧化物、5?6%Fe0、2?3%A1203、2?3%Si02、2?3%Mg0、l%以下MnO以及少量含S、P與C化合物。
[0036]其中T12是根據GB/T1706-2006標準采用鋁還原法測定的。鐵和鐵氧化物是根據YB/T 505.5-2007標準采用分光光度法測定的^l2O3是根據GB15892-2009標準采用EDTA絡合氟鹽滴定法測定的。S12是根YB/T190.1-2001標準采用高氯酸脫水重量法測定的。MgO是根據YB/T 190.4-2001標準采用070了4滴定法測定的。0&0是根據￥38(:19811-2000標準采用原子吸收光譜法測定的。
[0037]本發明使用酸溶性鈦渣的粒度是100?200目。如果所述酸溶性鈦渣的粒度不符合其要求，可以使用現有的磨碎設備與篩分設備進行研磨與篩分，例如由南昌通用化驗制樣機廠以商品名密封式制樣粉碎機(JG100-3)銷售的磨碎設備，由浙江上虞市道墟五四儀器廠以商品名標準篩銷售的篩分設備。
[0038]在本發明中，使用的酸溶性鈦渣例如是從云南興棱礦業有限公司、云南新立有色金屬有限公司、云銅集團鈦業有限公司或攀鋼集團鈦業有限責任公司獲得的酸溶性鈦渣。當然，也可以是從市場上獲得所述的酸溶性鈦渣，但它們的化學組成應該滿足上述要求。
[0039]B、活化焙燒
[0040]將步驟A得到的高鈦渣粉裝入石英坩禍中，然后在焙燒設備中在微波功率1.5?
2.0kW、微波頻率2350?2550MHz與溫度950?1050 °C的條件下進行活化焙燒，得到活化焙燒產物。
[0041 ]活化焙燒進行下述反應:
[0042] T12晶型轉變:Ti02(S，Anatase)=Ti02(S，Rutile)，即由金紅石礦型轉化成銳鈦礦型；
[0043 ] 硫化亞鐵脫硫過程:Fe S+02 = Fe0+S02
[0044]低價鈦氧化反應:Ti203+02= T12 ； Τ?305+02 = Τ?02
[0045]由此可見，活化焙燒處理是一種能夠改變高鈦渣物相組成的處理。
[0046]在這個步驟中，所述的高鈦渣粉在溫度950?1050°C的條件下進行活化焙燒30?60mino
[0047]在本發明中，如果高鈦渣粉活化焙燒溫度低于950°C，則焙燒程度不夠，高鈦渣中低價鈦不能完全轉化為高價鈦;如果高鈦渣粉活化焙燒溫度高于1050°C，低價鈦已經幾乎轉化為高價鈦，升高溫度對低價鈦的轉化影響不大；因此，活化焙燒溫度為950?1050°C是合理的，優選地是960?1030°C，更優選地是980?1010°C。
[0048]同樣地，如果活化焙燒時間小于30min，則高鈦渣中低價鈦轉化不完全；如果活化焙燒時間長于60min，對低價鈦的轉化影響不大，且會產生過多而且不必要的能耗；因此，活化焙燒時間為30?60min是恰當的，優選地是38?52min，更優選地是42?48min。
[0049]這個活化焙燒使用的焙燒設備是由昆明理工大學以商品名微波箱式反應器(HM型)銷售的微波反應器。
[0050]C、改性焙燒
[0051]讓步驟B得到的活化焙燒產物自然冷卻，接著粉碎至粒度為100?200目，再按照高鈦渣與碳酸鈉改性劑質量比為1: 0.3?0.4，將步驟B得到的活化焙燒產物與碳酸鈉改性劑混合均勻，然后在焙燒設備中在微波功率1.5?2.0kW、微波頻率2350?2550MHz與溫度850?900°C的條件下進行微波輻照處理，得到含有Na2T13的改性焙燒產物。
[0052]這種改性焙燒是讓步驟B得到的活化焙燒產物中剩余的含鈦礦物與碳酸鈉改性劑進行下述反應:
[0053]FeTi205+2Na2C03 = 2Na2Ti03+Fe0+2C02
[0054]MgTi205+2Na2C03 = 2Na2Ti03+Mg0+2C02
[0055]Al2Ti05+2Na2C03 = Na2Ti03+2NaA102+2C02
[0056]MgTi03+NaiC03 = Na2Ti 03+Mg0+C02[0057 ] FeT i03+Na2C03 = Na2T i 03+Fe0+C02
[0058]s