第3章人造金红石和钛渣的生产
第3章 人造金红石和钛渣的生产
自然界中产出的钛矿石，选矿富集后成 两种精矿：天然金红石和钛铁矿精矿。前者T02 品位高(>93%)，杂质少，但储量有限价格贵， 不能作为长期稳定供应的原料。后者储量大，但 Ti02品位低(45-60%)，杂质高，直接入炉氯化 效果不理想。所以应设法富集成人造金红石或熔 炼成钛渣。 人造金红石的生产和熔炼钛渣作为氯化 原料的准备阶段，必不可少
自然界中产出的钛矿石，选矿富集后成 两种精矿：天然金红石和钛铁矿精矿。前者TiO2 品位高（>93%），杂质少，但储量有限价格贵， 不能作为长期稳定供应的原料。后者储量大，但 TiO2品位低（45-60 %），杂质高，直接入炉氯化 效果不理想。所以应设法富集成人造金红石或熔 炼成钛渣。 人造金红石的生产和熔炼钛渣作为氯化 原料的准备阶段，必不可少
3.1人造金红石的生产 金红石分为天然金红石和人造金红 石是生产海绵钛和氯化法钛白粉的理想原 料。 天然金红石由于多年的开采基本已 消耗殆尽，目前主要是用人造金红石作为 原料。钛铁矿是生产人造金红石的主要原 料，在自然界中钛铁矿分为岩矿和砂矿两 类
3.1 人造金红石的生产 n 金红石分为天然金红石和人造金红 石是生产海绵钛和氯化法钛白粉的理想原 料。 天然金红石由于多年的开采基本已 消耗殆尽，目前主要是用人造金红石作为 原料。钛铁矿是生产人造金红石的主要原 料，在自然界中钛铁矿分为岩矿和砂矿两 类
我国钛资源居世界之首，但90%属于岩矿， 多种杂质固溶共生，非铁杂质含量超过15%，为了 得到较高品位的钛矿，往往将钛铁矿磨至小于200 目的颗粒占总量的70%以上，这很大程度上限制了 我国钛铁矿在高端人造金红石和氯化法钛白粉、 海绵钛方面的应用。只能作为低端硫酸法钛白粉 的原料。目前我国氯化钛白粉生产的高品质原料 基本都从澳大利亚进口，我国钛产业向高端发展 在原料上就受制于人。因此，只有掌握了高品质 原料的生产技术，特别是用钛铁矿岩矿生产高品 质人造金红石的技术，才能保证我国钛行业生产 的可持续发展
n 我国钛资源居世界之首，但90%属于岩矿， 多种杂质固溶共生，非铁杂质含量超过15%，为了 得到较高品位的钛矿，往往将钛铁矿磨至小于200 目的颗粒占总量的70%以上，这很大程度上限制了 我国钛铁矿在高端人造金红石和氯化法钛白粉、 海绵钛方面的应用。只能作为低端硫酸法钛白粉 的原料。目前我国氯化钛白粉生产的高品质原料 基本都从澳大利亚进口，我国钛产业向高端发展 在原料上就受制于人。因此，只有掌握了高品质 原料的生产技术，特别是用钛铁矿岩矿生产高品 质人造金红石的技术，才能保证我国钛行业生产 的可持续发展
3.1.1选择性氯化法 钛铁精矿中各组分与氯的反应能力是 不同的。在有还原剂C的作用下，850-950℃ 下，各组分与C1,作用的顺序为： CaO>MnO>FeO>V2O>MgO>Fe2O>TiO2>Al2Og>SiO2 通过控制C量或预氧化使Fe0转变成Fez0? 氯化时可将T0,前面的组分优先氯化
3.1.1选择性氯化法 n 钛铁精矿中各组分与氯的反应能力是 不同的。在有还原剂C的作用下，850-950℃ 下，各组分与Cl2作用的顺序为： CaO>MnO>FeO>V2O5>MgO>Fe2O3>TiO2>Al2O3>SiO2 通过控制C量或预氧化使FeO 转变成Fe2O3 ，氯化时可将TiO2前面的组分优先氯化
其中，Fe以FeC13(沸点315℃)的 形式挥发出去，Ca、Mg、Mn等转化成相应 的氯化物，在随后的水洗过程中除去，得 到金红石产品。 n 预氧化的目的在于将Fe2*转化成 Fe3+,氯化后的产品易挥发，避免挥发性 小的FeCl,阶段
n 其中，Fe以FeCl3（沸点315℃）的 形式挥发出去，Ca、Mg、Mn等转化成相应 的氯化物，在随后的水洗过程中除去，得 到金红石产品。 n 预氧化的目的在于将Fe2+转化成 Fe3+，氯化后的产品易挥发，避免挥发性 小的FeCl2阶段
石油焦空气重油钛铁矿精可 补充C2 预氧化 选择氯化 反应完 反应物料+石油焦 三氯化铁+C02 6 选 氧化 —0 Cl2+CO2+Fe2Oj TO,富集物 石油焦 脉石 气体净化 干燥 废弃 液化 人造金红石 余C2+C02 脱氯 NaOH 放空 选择性氯化工艺流程图
选择性氯化工艺流程图
n 该法在原理上可行，但很难实现工 业化主要原因是：温度及气氛控制是该法 的关键。温度低达不到氯化效果，温度过 高又将使T0,氯化为TiC1造成钛的损失。 而要使温度控制在精确范围，还需额外补 充热量。 此法有日本的三菱公司首先研制成 功，美国的C.F.BraumCo公司用挪威的钛 铁矿进行试验，得到含Ti0,>97%的人造金红 石
n 该法在原理上可行，但很难实现工 业化主要原因是：温度及气氛控制是该法 的关键。温度低达不到氯化效果，温度过 高又将使TiO2氯化为TiCl4造成钛的损失。 而要使温度控制在精确范围，还需额外补 充热量。 n 此法有日本的三菱公司首先研制成 功，美国的C. F. BraumCo公司用挪威的钛 铁矿进行试验，得到含TiO2>97%的人造金红 石
3.1.2还原-锈蚀法 n 还原锈蚀法是一种选择性除铁的方法。首先将钛 铁矿中铁的氧化物经固相还原为金属铁，然后用电解质水 溶液将钛铁矿中还原出的铁锈蚀并分离出去，使T0,富集 成人造金红石。这种方法是1961年由澳大利亚国立化学研 究所发明的。澳大利亚已建成了年产能达7.9万t的还原锈 蚀法生产人造金红石的工厂。目前还准备进一步扩建。锈 蚀法生产人造金红石包括氧化焙烧、还原、锈蚀、酸浸、 过滤和干燥等主要工序
3.1.2还原-锈蚀法 n 还原锈蚀法是一种选择性除铁的方法。首先将钛 铁矿中铁的氧化物经固相还原为金属铁，然后用电解质水 溶液将钛铁矿中还原出的铁锈蚀并分离出去，使TiO2富集 成人造金红石。这种方法是1961年由澳大利亚国立化学研 究所发明的。澳大利亚已建成了年产能达7.9万t的还原锈 蚀法生产人造金红石的工厂。目前还准备进一步扩建。锈 蚀法生产人造金红石包括氧化焙烧、还原、锈蚀、酸浸、 过滤和干燥等主要工序
n流程： ①预氧化焙烧 预氧化时形成假板钛矿： 2Fe0·Ti02+0.502→Ti02+Fe03·Ti0, 预氧化使铁由低价转化成高价时得以活化， 可在下一步预还原时提高铁还原的效率和 速度，减少烧结现象的发生
n 流程： ①预氧化焙烧 预氧化时形成假板钛矿： 2FeO·TiO2+0.5O2 TiO2+Fe2O3·TiO2 预氧化使铁由低价转化成高价时得以活化， 可在下一步预还原时提高铁还原的效率和 速度，减少烧结现象的发生