專利名稱：一種煤系地層共伴生鈦礦床金屬鈦的浸出方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種煤系地層共伴生鈦礦床金屬鈦的浸出方法，特別是涉及從細粒銳鈦礦和金紅石等含鈦礦物原料中提取金屬鈦的方法，屬選礦冶金領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
鈦是一種新型結(jié)構(gòu)材料，具有密度小、強度高和耐腐蝕性好等特點，在各個領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用。含鈦礦物的種類有很多，但具有工業(yè)價值的礦物非常有限，就儲量和品位來看，目前只有鈦鐵礦和金紅石及混合礦物白鈦石具有開采價值，銳鈦礦、鈣鈦礦和榍石礦床的經(jīng)濟價值較小。
目前鈦鐵礦的利用途徑主要是將鈦鐵精礦用電爐熔煉法制成酸溶性高鈦渣，然后用于硫酸法鈦白生產(chǎn)；鈦鐵礦的另一個利用途徑是將鈦鐵精礦經(jīng)過富集處理加工高鈦渣 (TiO2 90%以上)或人造金紅石(TiO2 96%以上)之后，用沸騰氯化或熔鹽氯化法制取TiCl4。
金紅石選礦工藝一般采用重選、磁選、浮選、電選等組成的聯(lián)合選礦，通過沸騰氯化、熔鹽氯化、豎爐氯化等工藝制備TiCl4,再經(jīng)過還原法(Kroll法、Hunter法)來生產(chǎn)海綿鈦。
從鈦鐵礦和金紅石的利用途徑來看，傳統(tǒng)工藝要產(chǎn)生大量的廢水、廢氣、廢渣，對環(huán)境影響大，而且生產(chǎn)過程中能耗大，生產(chǎn)成本高。
煤系地層共伴生的細粒銳鈦礦和金紅石礦物，礦石中鈦含量1%_10%，粒度非常細小，磨礦很難使目的礦物較完全單體解粒進行浮選，傳統(tǒng)選礦工藝很難分選。
高利坤等[1，2]對細粒難選銳鈦礦的浮選和化學(xué)提純試驗進行了研究，通過對 TiO2含量為10. 97%的某細粒銳鈦礦浮選，可得到產(chǎn)率為28. 51%、TiO2品位為30. 91%、回收率為80. 32%的銳鈦礦精礦，在浮選粗精礦中加入氫氧化鈉，氫氧化鈉用量為300 kg/t， 焙燒溫度500°C，焙燒時間40 min，鹽酸用量15 kg/t，中和時間10 min。對TiO2品位為 30. 91%的粗精礦，化學(xué)選礦可以將TiO2品位提高到67. 63%，回收率為87. 03%。該方法雖然提高了 TiO2的品位，但還遠遠達不到提煉鈦的品位要求，而且該方法流程復(fù)雜，不僅需要磨礦處理，對于細粒銳鈦礦磨礦很難達到目標礦物單體解粒的要求，能耗大，而且需要用到強堿氫氧化鈉焙燒，腐蝕性強，浮選的過程較復(fù)雜，試驗條件要求高，操作困難。
本發(fā)明針對礦物成分主要為細粒銳鈦礦和金紅石的新型鈦礦床，在選礦工藝很難實現(xiàn)銳鈦礦分選的條件下，不經(jīng)過物理化學(xué)選礦，而是直接通過煅燒-水浸-酸浸法，將礦石中鈦礦物(銳鈦礦和金紅石)所含的鈦轉(zhuǎn)化為鈦冶煉過程中 的四氯化鈦溶液,工藝流程簡單，經(jīng)濟環(huán)保。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對上述已有技術(shù)存在的不足，提供一種煤系地層共伴生鈦礦床金屬鈦的浸出方法，從而實現(xiàn)此類型礦床中金屬鈦的開發(fā)利用。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取如下措施
本發(fā)明所述新型煤系地層共伴生鈦礦床的主要成分為Ga 85. 5 μ g/g,Nb 225 μ g/ g, Σ REY 1585 μ g/g, TiO2 2. 97%, SiO2 35. 69%，Al2O3 29. 84%。本發(fā)明所述煤系地層共伴生鈦礦床金屬鈦的浸出方法，不經(jīng)過傳統(tǒng)選礦工藝，直接用燒結(jié)-水浸-酸浸法對礦石中的鈦浸出，得到富集四氯化鈦的溶液。在礦石添加燒結(jié)劑焙燒過程中，礦石中的TiO2與燒結(jié)劑 Na2CO3發(fā)生如下反應(yīng)Ti02+Na2C03 — Na2Ti03+C02 ;在水浸過程中，部分雜質(zhì)溶解到水浸濾液中，而Na2TiO3則存在于水浸濾渣中；將水浸濾渣進行鹽酸酸浸，Na2TiO3與HCl發(fā)生如下反
Na2Ti03+6HCl — TiCl4+3H20+2NaCl,因此最終獲得的富鈦溶液中Ti是以TiCl4的形式存在。
具體地，本發(fā)明所述煤系地層共伴生鈦礦床金屬鈦的浸出方法，包括如下步驟
(I)將礦石預(yù)先破碎、磨礦至粒度小于1_，再與無水碳酸鈉按I :1-1. 5的質(zhì)量比混合均勻后，在馬弗爐中焙燒，得焙燒產(chǎn)物；
(2)將上述步驟(I)中的焙燒產(chǎn)物研磨至粒度小于Imm,按固液比為Ig 10-20ml 進行水浸，將水浸浸出液過濾，得濾渣；
(3)將上述步驟(2)中的濾渣于105°C下烘干，研磨至粒度小于1mm，再按固液比為lg:20-40ml進行鹽酸酸浸，將酸浸浸出液過濾，得濾液，金屬鈦以四氯化鈦的形式存在于該濾液中。
優(yōu)選地,上述步驟(I)中是將礦石預(yù)先破碎、磨礦至粒度小于O. 046mm。
優(yōu)選地，上述步驟(2)中是將焙燒產(chǎn)物研磨至粒度小于O. 075mm。
優(yōu)選地，上述步驟(I)中的焙燒溫度為800-900°C。
優(yōu)選地，上述步驟(I)中的焙燒時間為O. 5-lh。
優(yōu)選地，上述步驟(2)中的水浸溫度為60_100°C。
優(yōu)選地，上述步驟(2)中的水浸時間為2_3h。
優(yōu)選地，上述步驟(3)中鹽酸酸浸的鹽酸濃度為4_8mol/L。
優(yōu)選地，上述步驟(3)中鹽酸酸浸的浸出時間為2_6h。
優(yōu)選地，上述步驟(3)中鹽酸酸浸的浸出溫度為40-80° C。
本發(fā)明所述煤系地層共伴生鈦礦床金屬鈦的浸出方法克服了傳統(tǒng)工藝不足，對礦床中細粒銳鈦礦和金紅石鈦進行有效浸出，從而實現(xiàn)此類新型礦床中金屬鈦的開發(fā)利用。 本發(fā)明浸出金屬鈦的方法采用燒結(jié)-水浸-酸浸法，直接將礦石中的鈦礦物轉(zhuǎn)化為傳統(tǒng)工藝冶煉鈦的中間產(chǎn)物四氯化鈦溶液，簡化了傳統(tǒng)工藝中選礦和冶煉流程，降低了成本。同時，本發(fā)明浸出金屬鈦的方法工藝流程簡單，使用的試劑容易獲取且種類少，生產(chǎn)成本低， 綠色環(huán)保。本發(fā)明方法對煤系地層共伴生鈦礦床金屬鈦的浸出率可達到70%以上。


圖I為本發(fā)明的工藝流程圖。
具體實施方式
主要試劑
無水碳酸鈉=Na2CO3含量>99. 8%，分析純，成都市科龍化工試劑廠；
濃鹽酸HC1含量36%_38%，優(yōu)級純，四川西隴化工有限公司；
超純水電阻率18. 2兆.歐姆。
礦石主要成分及含量Ga85. 5 μ g/g ；Nb 225 μ g/g ; Σ REY 1585 μ g/g ；Ti02 2. 97% ；Si02 35. 69% ；A1203 29. 84%。
實施例I
(I)將礦石預(yù)先破碎、磨礦至粒度為-46 μ m,再與無水碳酸鈉按I :1. 5的質(zhì)量比混合均勻后，在馬弗爐中于800-900°C下焙燒O. 5-lh，得焙燒產(chǎn)物；
(2)將步驟(I)所得焙燒產(chǎn)物研磨至粒度為-75 μ m，按固液比為Ig 10-20ml進行水浸，水浸溫度為60-100°C,水浸時間為2-3h,將水浸浸出液過濾,得濾洛；
(3)將步驟(2)所得濾渣于105°C下烘干，研磨至粒度為-75μπι，再按固液比Ig: 20ml進行鹽酸酸浸，鹽酸濃度為4mol/L，酸浸溫度為40°C，酸浸時間為2h，將酸浸浸出液過濾，得濾液，金屬鈦以四氯化鈦的形式存在于濾液中，Ti的浸出率為85. 46%。
實施例2
( I)同實施例I步驟(I)；
(2)同實施例I步驟(2)；
(3)將步驟(2)所得濾渣于105°C下烘干，研磨至粒度為-75μπι，再按固液比Ig: 20ml進行鹽酸酸浸，鹽酸濃度為6mol/L，酸浸溫度為60°C，酸浸時間為4h，將酸浸浸出液過濾，得濾液，金屬鈦以四氯化鈦的形式存在于濾液中，Ti的浸出率為88. 27%。
實施例3
( I)同實施例I步驟(I)；
(2)同實施例I步驟(2)；
(3)將步驟(2)所得濾渣于105°C下烘干，研磨至粒度為-75μπι，再按固液比Ig: 20ml進行鹽酸酸浸，鹽酸濃度為8mol/L，酸浸溫度為80°C，酸浸時間為6h，將酸浸浸出液過濾，得濾液，金屬鈦以四氯化鈦的形式存在于濾液中，Ti的浸出率為82. 59%ο
實施例4
( I)同實施例I步驟(I)；
(2)同實施例I步驟(2)；
(3)將步驟(2)所得濾渣于105°C下烘干，研磨至粒度為-75μπι，再按固液比Ig: 30ml進行鹽酸酸浸，鹽酸濃度為8mol/L，酸浸溫度為40°C，酸浸時間為4h，將酸浸浸出液過濾，得濾液，金屬鈦以四氯化鈦的形式存在于濾液中，Ti的浸出率為73. 55%。
實施例5
( I)同實施例I步驟(I)；
(2)同實施例I步驟(2);
(3)將步驟(2)所得濾渣于105°C下烘干，研磨至粒度為-75μπι，再按固液比Ig: 30ml進行鹽酸酸浸，鹽酸濃度為4mol/L，酸浸溫度為60°C，酸浸時間為6h，將酸浸浸出液過濾，得濾液，金屬鈦以四氯化鈦的形式存在于濾液中，Ti的浸出率為78. 09%。
實施例6
( I)同實施例I步驟(I)；
(2)同實施例I步驟(2)；
(3)將步驟(2)所得濾渣于105°C下烘干，研磨至粒度為-75μπι，再按固液比Ig: 30ml進行鹽酸酸浸，鹽酸濃度為6mol/L，酸浸溫度為80°C，酸浸時間為2h，將酸浸浸出液過濾，得濾液，金屬鈦以四氯化鈦的形式存在于濾液中，Ti的浸出率為80. 30%ο
實施例7
( I)同實施例I步驟(I)；
(2)同實施例I步驟(2)；
(3)將步驟(2)所得濾渣于105°C下烘干，研磨至粒度為-75μπι，再按固液比Ig: 40ml進行鹽酸酸浸,鹽酸濃度為6mol/L,酸浸溫度為40°C,酸浸時間為6h,將酸浸浸出液過濾，得濾液，金屬鈦以四氯化鈦的形式存在于濾液中，Ti的浸出率為78. 61%。
實施例8
( I)同實施例I步驟(I)；
(2)同實施例I步驟(2)；
(3)將步驟(2)所得濾渣于105°C下烘干，研磨至粒度為-75μπι，再按固液比Ig: 40ml進行鹽酸酸浸，鹽酸濃度為8mol/L，酸浸溫度為60°C，酸浸時間為2h，將酸浸浸出液過濾，得濾液，金屬鈦以四氯化鈦的形式存在于濾液中，Ti的浸出率為81. 97%。
實施例9
( I)同實施例I步驟(I)；
(2)同實施例I步驟(2)；
(3)將步驟(2)所得濾渣于105°C下烘干，研磨至粒度為-75μπι，再按固液比Ig: 40ml進行鹽酸酸浸,鹽酸濃度為4mol/L,酸浸溫度為80°C,酸浸時間為4h,將酸浸浸出液過濾，得濾液，金屬鈦以四氯化鈦的形式存在于濾液中，Ti的浸出率為74. 80%。
實施例10
(I)將礦石預(yù)先破碎、磨礦至粒度為-46 μ m,再與無水碳酸鈉按I :1的質(zhì)量比混合均勻后，在馬弗爐中于800-900°C下焙燒O. 5-lh，得焙燒產(chǎn)物；
(2)同實施例I步驟(2);
(3)將步驟(2)所得濾渣于105°C下烘干，研磨至粒度為-75μπι，再按固液比Ig: 20ml進行鹽酸酸浸，鹽酸濃度為6mol/L，酸浸溫度為60°C，酸浸時間為2h，將酸浸浸出液過濾，得濾液，金屬鈦以四氯化鈦的形式存在于濾液中，Ti的浸出率為73.90%。
參考文獻
[I]高利坤，戴惠新，陳祿政.細粒難選銳鈦礦浮選試驗研究[J].昆明理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2012，37(3) : 1-6.
[2]高利坤，戴惠新，陳祿政.細粒難選銳鈦礦化學(xué)提純試驗研究[J].非金屬礦，2012，35(2) : 28-30.
權(quán)利要求
1.一種煤系地層共伴生鈦礦床金屬鈦的浸出方法,該礦石的主要成分為Ga 85. 5 μ g/g，Nb 225 μ g/g, Σ REY 1585 μ g/g, TiO2 2. 97%, SiO2 35. 69%，Al2O3 29. 84%，其特征在于，包括如下步驟 (1)將礦石預(yù)先破碎、磨礦至粒度小于1_，再與無水碳酸鈉按I:1-1. 5的質(zhì)量比混合均勻后，在馬弗爐中焙燒，得焙燒產(chǎn)物； (2)將步驟(I)中的焙燒產(chǎn)物研磨至粒度小于1mm，按固液比為Ig10-20ml進行水浸，將水浸浸出液過濾，得濾渣； (3)將步驟(2)中的濾渣于105°C下烘干，研磨至粒度小于1mm，再按固液比為Ig:20-40ml進行鹽酸酸浸,將酸浸浸出液過濾,得濾液,金屬鈦以四氯化鈦的形式存在于該濾液中。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種煤系地層共伴生鈦礦床金屬鈦的浸出方法，其特征在于所述步驟(I)中是將礦石預(yù)先破碎、磨礦至粒度小于O. 046mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種煤系地層共伴生鈦礦床金屬鈦的浸出方法，其特征在于所述步驟(2)中是將焙燒產(chǎn)物研磨至粒度小于O. 075_。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種煤系地層共伴生鈦礦床金屬鈦的浸出方法，其特征在于所述步驟(3)中是將水浸濾洛研磨至粒度小于O. 075mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種煤系地層共伴生鈦礦床金屬鈦的浸出方法，其特征在于所述步驟(I)中的焙燒溫度為800-900°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種煤系地層共伴生鈦礦床金屬鈦的浸出方法，其特征在于所述步驟(I)中的焙燒時間為O. 5-lh。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種煤系地層共伴生鈦礦床金屬鈦的浸出方法，其特征在于所述步驟(2)中水浸的浸出溫度為60-100°C。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種煤系地層共伴生鈦礦床金屬鈦的浸出方法，其特征在于所述步驟(2)中水浸的浸出時間為2-3h。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種煤系地層共伴生鈦礦床金屬鈦的浸出方法，其特征在于所述步驟(3)中鹽酸酸浸的鹽酸濃度為4-8mol/L。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種煤系地層共伴生鈦礦床金屬鈦的浸出方法，其特征在于所述步驟(3)中鹽酸酸浸的浸出時間為2-6h。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種煤系地層共伴生鈦礦床金屬鈦的浸出方法，其特征在于所述步驟(3)中鹽酸酸浸的浸出溫度為40-80°C。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種煤系地層共伴生鈦礦床金屬鈦的浸出方法，包括如下步驟(1)將礦石預(yù)先磨礦,再與無水碳酸鈉按11-1.5的質(zhì)量比混合均勻后，在馬弗爐中焙燒，得焙燒產(chǎn)物；(2)將步驟(1)中的焙燒產(chǎn)物研磨至粒度小于1mm，按固液比為1g10-20ml進行水浸，將水浸浸出液過濾，得濾渣；(3)將步驟(2)中的濾渣于105℃下烘干，研磨至粒度小于1mm，再按固液比為1g20-40ml進行鹽酸酸浸，將酸浸浸出液過濾，得濾液，金屬鈦以四氯化鈦的形式存在于該濾液中。利用本發(fā)明的方法對超細粒鈦礦物不經(jīng)過傳統(tǒng)選礦工藝，直接用燒結(jié)-水浸-酸浸法對礦石中的鈦浸出，轉(zhuǎn)化為鈦冶煉過程中的四氯化鈦溶液，工藝流程簡單，經(jīng)濟環(huán)保。
文檔編號C22B3/04GK102978378SQ201210504289
公開日2013年3月20日 申請日期2012年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月30日
發(fā)明者李大華, 劉 東, 代世峰, 程軍, 胡波, 鄒建華, 田和明, 欒進華, 李甜, 劉峰, 楊洪永, 劉善德 申請人:重慶地質(zhì)礦產(chǎn)研究院, 中國礦業(yè)大學(xué)(北京)