钒钛磁铁矿中的提钛方法

钒钛磁铁矿中提钛方法 钛 钛是元素周期表第四周期IVB族元素 元素符号Ti 原子序数22 原子量47 88 钛熔点1660 沸点3287 密度4 54g cm3 是一种银白色的过渡金属 其特征为重量轻 强度高 具金属光泽 亦有良好的抗腐蚀能力 包括海水 王水及氯气 钛最有用的两个特性是 抗腐蚀性 及金属中最高的强度 重量比 在非合金的状态下 钛的强度跟某些钢相若 但却还要轻45 中国钛资源总量9 65亿吨 居世界之首 占世界探明储量的38 85 主要集中在四川 云南 广东 广西及海南等地 其中攀西 攀枝花西昌 地区是中国最大的钛资源基地 钛资源量为8 7亿吨 题设钒钛磁铁矿成分 钒钛磁铁矿中钛提取冶金流程 钒钛磁铁矿是一种多元素的共生矿 它的组成随产地不同有所差别 主要用作提取铁 钒 钛的原料 开采出来的矿石 经选矿获得含钒铁精矿 用作冶炼钢铁的原料 选铁的尾矿用于回收钛铁矿精矿 简称为钛精矿 用作提取钛产品的原料 钒铁磁铁矿在世界上的储量很丰富 我国的储量名列前茅 四川攀西地区储量达百亿吨 占全国储量的80 以上 但钛砂矿资源较少 分布也较分散 至今没有发现大型钛砂矿床 所以 从攀枝花钒钛磁铁矿中回收钛铁矿成为我国钛原料的重要来源之一 钛提取冶金流程 尾矿 钛精矿 电炉还原熔炼 钛渣 硫酸法 盐酸酸浸 人造金红石 四氯化钛 钛白 海绵钛 氯化 除铁 镁热还原 氧化 电炉还原熔炼 经过多重选矿富集后的钛精矿中还还有大量的铁 由于钛和铁对氧的亲和力不同 它们的氧化物生成自由焓有较大的差异 因此可以经过选择性还原熔炼 可以分别获得生铁和钛渣 经过富集的钛渣可以大量减少工艺流程中杂质的生成 人造金红石的制取 1 盐酸浸出法将钛铁矿配以适量碳在回转窑中进行固相还原 将铁浸出于液相 使钛以TiO2形态富集于滤渣中 主要反应 FeTiO3 2HCl TiO2 FeCl2 H2O浸出后过滤 洗涤滤渣 在870 980 下煅烧得到含TiO292 96 结构疏松的人造金红石 产生的废酸和洗涤水采用喷雾法再生 供浸出循环使用 2 硫酸浸出法主要反应 FeO TiO2 H2SO4 TiO2 FeSO4 H2O可有效利用硫酸法钛白生产排除的废硫酸 浸出后的残酸可回收 生产成本低 四氯化钛的制取 1 粗制粗四氯化钛生产采用氯化法 将含钛原料配上还原剂在800 900 下通氯制得 其主要反应为 TiO2 2Cl2 2C TiCl4 2COTiO2 2Cl2 C TiCl4 CO2沸腾氯化工艺上沸腾氯化将细颗粒富钛料与固体碳质还原剂在高温氯气气流作用下呈流态化状态 同时发生氯化反应 生产四氯化钛 炉产能力大 操作连续化 相对而言熔盐氯化工艺产能小 产生的废盐量大 不易处理 竖炉氯化工艺流程长 产能也低 故选择沸腾氯化为最佳方案 四氯化钛的制取 2 精制粗四氯化钛中的杂质及除杂方法1 不溶于四氯化钛中的悬浮物工业上采用沉降 过滤的方法除去2 溶解于四氯化钛中的杂质常温下为气体的杂质在四氯化钛沸腾时易逸出而分离和四氯化钛沸点相差较大的杂质分别采用分馏和精馏法除去和TiCl4沸点相近并互溶的杂质化学法 铝还原法 海绵钛的制取 镁热还原法以镁作还原TiCl4的反应为 TiCl4 2Mg Ti 2MgCl2 反应须在惰性气体保护下进行 反应温度为800 900 还原反应为放热反应 可维持自热生产 还原产物中除钛外尚有过量镁 少量MgCl2和少许低价钛的氯化物 目前工业上通常采用真空蒸馏或酸浸法除去 钛白的制取 1 硫酸法 原料准备 硫酸分解 净化 水解 偏钛酸漂洗 盐处理 偏钛酸煅烧 钛白表面处理 成品 水解 水解方法有三种 1 外加晶种加压法 加压提高水解温度 往钛液中加碱中和制备晶种 2 外加晶种常压法 在常压下加碱中和制备晶种 3 自生晶种稀释法 往水解罐中加沸水以制得晶种 水解条件决定最终产品钛白的质量及粒度 因此水解时要严格控制钛液浓度 钛铁比 溶液酸度 稳定度和澄清度 晶种活性和加入量 水解温度和时间等 钛白的制取 2 氯化法 金红石 钛渣 氯化 TiCl4精制提纯 TiCl4氧化 TiO2表面处理 脱氯 成品 纯TiCl4的氧化工艺 氧化是气相反应 先讲精制TiCl4溶液汽化 预热至900 1000 然后和预热到同样温度的氧气同时喷入氧化器 氧化于1400 1500 下迅速完成 反应为 TiCl4 g O2 g TiO2 s Cl2 氧化过程为放热反应 为避免TiO2晶体高温下迅速生长和相互粘结而结疤 反应后须迅速降温至600 反应还加入