鹽相互嵌布，增 加了直接酸浸去除鈣鎂雜質(zhì)的難度。加入改性添加劑來(lái)改變鈦渣礦物組成，使鈣鎂雜質(zhì)生 成可溶的物質(zhì)進(jìn)入溶液，而含鈦物相盡量不與酸反應(yīng)，是鈦渣除鈣鎂雜質(zhì)的關(guān)鍵。
[0024] (2)通過(guò)FactSage軟件計(jì)算得到Ca0-B203相圖和Mg0-B 203相圖，根據(jù)所述的CaO- B2〇3相圖和Mg〇-B2〇3相圖中得到的硼酸鈣和硼酸鎂的結(jié)合形式以及步驟（1)得到的組分構(gòu) 成、物相構(gòu)成和鈣鎂雜質(zhì)的賦存狀態(tài)來(lái)計(jì)算硼化合物的添加量。
[0025] 改性添加劑以硼化合物為例。通過(guò)Factsage軟件計(jì)算得到硼酸鈣和硼酸鎂相圖， 分別如圖2、圖3所示。由圖2可知，硼酸鈣有四種結(jié)合形式，分別為:CaB4〇?、CaB 2〇4、Ca2B2〇5、 Ca3B2〇6;由圖3可知，硼酸鎂有三種結(jié)合形式，分別為：MgB4〇7、MgB 2〇5、Mg3B2〇6。通過(guò)上述相圖 并結(jié)合鈦渣的組分構(gòu)成、物相構(gòu)成和鈣鎂雜質(zhì)的賦存狀態(tài)等信息，可以計(jì)算得到保證鈦渣 中的CaO和MgO全部與硼結(jié)合的理論添加量。
[0026] 通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，綜合考慮雜質(zhì)的去除效果和成本因素，改性添加劑的最佳添加量 為鈦渣質(zhì)量的2%。
[0027] 本發(fā)明利用高溫鈦渣余熱低成本去除鈦渣中鈣鎂雜質(zhì)--在鈦渣冶煉出渣時(shí)，將 改性添加劑加入高溫鈦渣中，利用高溫鈦渣余熱代替?zhèn)鹘y(tǒng)工藝中單獨(dú)的焙燒加熱，對(duì)鈦渣 進(jìn)行物相改性，節(jié)省加熱焙燒所需能耗，簡(jiǎn)化鈦渣升溫焙燒改性工藝環(huán)節(jié);然后，采用酸液 對(duì)改性后鈦渣中的鈣、鎂雜質(zhì)進(jìn)行浸出，從而獲得鈣、鎂雜質(zhì)含量合格的鈦渣原料。
[0028] 本方法可以通過(guò)精確分析鈦渣主要成分信息、物相構(gòu)成信息以及鈣鎂雜質(zhì)的賦存 狀態(tài);根據(jù)鈦渣成分及其物相，計(jì)算鈦渣改性所需要添加劑的添加量。經(jīng)過(guò)相關(guān)實(shí)驗(yàn)可以進(jìn) 一步確定最優(yōu)添加劑加入量及浸出工藝參數(shù)。在實(shí)際鈦渣生產(chǎn)出渣時(shí)，可以將本發(fā)明確定 的改性添加劑的添加量加入鈦渣中，使其充分混勻，并隨渣罐自然冷卻，按研究獲得的酸浸 工藝參數(shù)，對(duì)鈦渣中的鈣鎂雜質(zhì)進(jìn)行浸出，獲得鈣、鎂雜質(zhì)含量合格的鈦渣原料。
[0029]二、實(shí)施例 實(shí)施例中以某廠生產(chǎn)的鈦渣為原料，改性添加劑采用分析純級(jí)硼化合物。在實(shí)驗(yàn)室條 件下模擬本發(fā)明的利用高溫鈦渣余熱去除鈣鎂雜質(zhì)的方法，并對(duì)效果進(jìn)行分析檢驗(yàn)。首先 分析鈦渣主要成分信息；分析鈦渣物相構(gòu)成信息以及鈣鎂雜質(zhì)的賦存狀態(tài);根據(jù)鈦渣成分 及其物相，理論計(jì)算鈦渣改性所需要添加劑的添加量，并進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)確定最優(yōu)添加劑加 入量及浸出工藝參數(shù);然后在實(shí)際鈦渣生產(chǎn)出渣時(shí)，將研究確定添加劑比例加入鈦渣中，使 其充分混勻，并隨渣罐自然冷卻，隨后按研究獲得的酸浸工藝參數(shù)，對(duì)鈦渣中的鈣鎂雜質(zhì)進(jìn) 行浸出，獲得鈣、鎂雜質(zhì)含量合格的鈦渣原料。
[0030] 1、分析鈦渣的主要成分、物相構(gòu)成和鈣鎂雜質(zhì)的賦存狀態(tài)。經(jīng)取樣分析，某廠的鈦 渣的主要化學(xué)成分見(jiàn)表1，由表1可知，鈦渣的主要成分為T(mén)i〇2，主要雜質(zhì)成分為FeO,Si〇2， Al2〇3，MgO，CaO，MnO，V2〇5，其中MgO和CaO總量大于3.51%，高于沸騰氯化對(duì)鈣鎂氧化物含量 的要求，屬于高鈣鎂鈦渣。由圖1可知，鈦渣的主要物相為黑鈦石相、硅酸鹽相和二氧化鈦。
[0031] 表1鈦渣成分表
2、理論計(jì)算鈦渣改性所需要添加劑的用量。
[0032]鈦渣中的黑鈦石相和硅酸鹽相交互生長(zhǎng)，鈣鎂雜質(zhì)固溶于黑鈦石相中，要去除黑 鈦石相中的鈣鎂雜質(zhì)，須通過(guò)化學(xué)法來(lái)對(duì)其除雜。采用酸浸法，可以去除部分硅酸鹽相中的 雜質(zhì)，但分布在黑鈦石相的鈣鎂雜質(zhì)不能與酸發(fā)生反應(yīng)，同時(shí)黑鈦石與硅酸鹽相互嵌布，增 加了直接酸浸去除鈣鎂雜質(zhì)的難度。加入改性添加劑來(lái)改變鈦渣礦物組成，使鈣鎂雜質(zhì)生 成可溶的物質(zhì)進(jìn)入溶液，而含鈦物相盡量不與酸反應(yīng)，是鈦渣除鈣鎂雜質(zhì)的關(guān)鍵。通過(guò) Factsage軟件計(jì)算得到硼酸鈣和硼酸鎂相圖，分別如圖2、圖3所示。由圖2可知，硼酸鈣有四 種結(jié)合形式，分別為：CaB4〇7、CaB2〇4、Ca2B2〇 5、Ca3B2〇6;由圖3可知，硼酸鎂有三種結(jié)合形式， 分別為188407、1 88205、1%必206。本實(shí)施例中采用的鈦渣含0 &01.00%、含1%02.51%，結(jié)合其鈦 渣的組分構(gòu)成、物相構(gòu)成和鈣鎂雜質(zhì)的賦存狀態(tài)等信息，計(jì)算出至少需要添加1.87%的改性 添加劑，才能保證鈦渣中的CaO和MgO全部與硼結(jié)合。
[0033] 3、模擬生產(chǎn)過(guò)程并對(duì)進(jìn)對(duì)比驗(yàn)證 在理論計(jì)算鈦渣改性所需要添加劑用量的基礎(chǔ)上，以最低成本下獲得鈣鎂雜質(zhì)符合流 態(tài)化氯化的原料為原則，確定最佳的浸出工藝參數(shù)為鹽酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%，浸出溫度為85°C，浸 出時(shí)間為30min。在此浸出工藝參數(shù)下，以添加劑量為變量，設(shè)計(jì)的改性添加劑的添加量分 別為 0%、0 · 5%、1 %、2%、3%、4%、6% 進(jìn)行驗(yàn)證。
[0034] 1)取7份質(zhì)量為200g的鈦渣置于感應(yīng)爐中，感應(yīng)爐功率設(shè)定為llkw，溫度約為1700 °C，保溫0.5h，以確保鈦渣完全熔清。以此來(lái)模擬在鈦渣出渣時(shí)的處于1680~1800 °C的熔融 態(tài)鈦渣。
[0035] 2)把熔清的鈦渣倒入坩堝，將硼化合物按其占鈦渣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)0%、0.5%、1%、2%、 3%、4%、6%分別加入7份鈦渣中，將混勻后的鈦渣放置在空氣中冷卻至室溫，得到7份改性鈦 渣。
[0036] 3)將7份改性鈦渣分別研磨篩分，取200目篩下物。量取100mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%的鹽酸7 份，分別置于三頸瓶中，并放入85°C的恒溫加熱磁力攪拌水浴鍋中加熱，待各三頸瓶中溶液 溫度到水浴溫度后，將7種篩下物分別取10g加入不同的三頸瓶中，浸出30min，并勻速攪拌。 [0037] 4)浸出結(jié)束后，采用真空抽濾裝置分別進(jìn)行過(guò)濾，再將得到的去雜鈦渣分別用去 離子水反復(fù)沖洗。將7份沖洗干凈的去雜鈦渣經(jīng)干燥脫水后得到符合流態(tài)化氯化要求的氯 化原料，待檢測(cè)。
[0038]將得到的7份浸出液分別裝入500mL容量瓶?jī)?nèi)，并用去離子水定容至500mL，制得含 鈣鎂雜質(zhì)浸出液，待檢測(cè)。
[0039] 根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，計(jì)算得出不同添加劑加入量下鈦渣中ω (Ca0+Mg0)分別為3.12%、 2.21%、1.64%、1.12%、1.02%、0.99%和0.83%。以最低成本下獲得鈣鎂雜質(zhì)符合流態(tài)化氯化的 原料為原則，確定最優(yōu)的添加劑加入量為2%。
[0040]本發(fā)明的上述實(shí)施例僅僅是為說(shuō)明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對(duì)本發(fā)明的實(shí)施 方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在上述說(shuō)明的基礎(chǔ)上還可以做出其他不 同形式的變化和變動(dòng)。這里無(wú)法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。凡是屬于本發(fā)明的技術(shù)方案 所引申出的顯而易見(jiàn)的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之列。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種利用高溫鈦渣余熱去除其中鈣鎂雜質(zhì)的方法，其特征在于，包括以下步驟： 1) 在鈦渣出渣時(shí)，向1680~1800°C的處于熔融態(tài)的鈦渣中加入改性添加劑，使鈦渣和改 性添加劑一同進(jìn)入渣罐并混合均勻，得到混熔鈦渣;再將混熔鈦渣放置在空氣中冷卻至室 溫，得到改性鈦渣;所述的改性添加劑的添加量為鈦渣質(zhì)量的0.5%~6%; 2) 將步驟1)得到的改性鈦渣研磨過(guò)200目篩，取篩下的改性鈦渣放入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%、溫 度為85 °C的鹽酸中勻速攪拌并浸出30min以上，得到懸濁混合液;其中，每1 OOmL的鹽酸中放 入l〇g篩下的改性鈦渣； 3) 將步驟2)中得到的懸濁混合液用真空抽濾裝置進(jìn)行固液分離，得到固相的去雜鈦渣 和液相的浸出液;將所述的去雜鈦渣用去離子水沖洗若干次，再將其干燥脫水，得到符合流 態(tài)化氯化要求的氯化原料。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用高溫鈦渣余熱去除其中鈣鎂雜質(zhì)的方法，其特征在于，所 述的改性添加劑為硼化合物。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用高溫鈦渣余熱去除其中鈣鎂雜質(zhì)的方法，其特征在于，步 驟2)中改性添加劑的添加量的確定方法包括以下步驟： (1) 取步驟1)中的鈦渣進(jìn)行X射線衍射分析，得到鈦渣的組分構(gòu)成、物相構(gòu)成和鈣鎂雜 質(zhì)的賦存狀態(tài)； (2) 通過(guò)?8(^3386軟件計(jì)算得到〇3〇-132〇3相圖和18〇-132〇3相圖，根據(jù)所述的〇3〇-132〇3相 圖和Mg〇-B 2〇3相圖中得到的硼酸鈣和硼酸鎂的結(jié)合形式以及步驟(1)得到的組分構(gòu)成、物相 構(gòu)成和鈣鎂雜質(zhì)的賦存狀態(tài)來(lái)計(jì)算硼化合物的添加量。4. 根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的利用高溫鈦渣余熱去除其中鈣鎂雜質(zhì)的方法，其特征 在于，所述的改性添加劑的添加量為鈦渣質(zhì)量的2%。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種利用高溫鈦渣余熱去除其中鈣鎂雜質(zhì)的方法；根據(jù)鈦渣成分及其物相，理論計(jì)算鈦渣改性所需要添加劑的添加量，將研究確定添加劑比例加入鈦渣中，使其充分混勻，并隨渣罐自然冷卻，再對(duì)鈦渣中的鈣鎂雜質(zhì)進(jìn)行浸出，獲得鈣、鎂雜質(zhì)含量合格的鈦渣原料。本發(fā)明簡(jiǎn)化了工藝并充分利用高溫鈦渣的熱能，對(duì)鈦冶金工藝及節(jié)能減排有重要的創(chuàng)新意義。
【IPC分類(lèi)】C04B5/00, C01G23/02, C04B5/06
【公開(kāi)號(hào)】CN105693116
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610075603
【發(fā)明人】范鶴林, 龍木軍, 陳登福, 李元坤, 段華美, 溫良英, 白林, 唐平梅
【申請(qǐng)人】重慶大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年6月22日
【申請(qǐng)日】2016年2月3日