第10卷第3期 2010年6月
过程工程学报
The Chinese Jourmal of Process Engineering
电炉钛渣碱浸除硅、铝与碱浸渣的预氧化焙烧动力学
路辉，谢刚，俞小花，谢红艳
(1.昆明理工大学冶金与能源工程学院，云南昆明650093；2.云南冶金集团技术中心，云南昆明650031)
VoL.10 No.3 June 2010
摘要：采用碱浸除杂-预氧化焙烧-活化改性-高压酸浸工艺处理云南地区电炉钛渣，制备高品位人造金红石，研究了电炉钛碱浸除硅、铝的机理，考察了揽拌速率、粒度、温度、NaOH浓度、液固质量比、浸出碱试剂单因素对没出率的影响，SiO,与AlzO,浸出率高达75%和50%；正交实验结果表明，NaOH浓度为1.5mol/L、液固质量比为8、温度为沸腾温度(92.7℃)、浸出时间为1h的条件下，浸出效果较理想；通过碱没渣预氧化，有60%的TiO，以金红石形态析出，且在低于700℃下过程受界面化学反应控制，扩散较快，表观活化能为31kJ/mol/，850℃下过程受扩散控制，随空气流量增大氧化率提高
关键词：电炉钛渣；NaOH浸出：氧化焙烧：预氧化；动力学
中图分类号：TF803.21 1前言
文献标识码：A
文章编号：1009-606X(2010)03-0513-09
工业的发展具有前瞻性战略意义
中国钛白粉产量位居世界第二，但主要是低档次的
钛白是一种重要的化工产品，是最佳的白色颜料，广泛应用于涂料、塑料、造纸、化纤与橡胶等行业"，根据用途不同，钛白可制成金红石型(R-TiO2)，也可制成锐钛矿型(A-TiO2).现行的钛白工业主要有硫酸法与氯化法两种生产方法[2.3]，其中硫酸法既能生产金红石型钛白，也能生成锐钛矿型钛白，而氯化法只能生成金红石型钛白]，目前世界上90%以上的钛矿用于生产钛白[3], 约有4%~5%用于生产金属钛，其余用于制造电焊条、合金、碳化物、陶瓷、玻璃和化学品等6，随着钛工业的发展，天然金红石资源日益枯露，追使人们利用储量丰富的钛铁矿资源制取钦含量较高的富钛料（人造金红石与高钛渣)，以满足生产钛白的要求
早期硫酸法制取钛白采用的原料为品位较低的钛
铁矿，存在酸耗量大、副产品(FeSO47H,O)多、不溶固溶体杂质增加与废酸难治理等间题(7)，后来很多生产厂家用酸溶性钛渣替代钛铁矿生产钛白，污染减少、流程缩短、产能提高，但该法的环境污染程度仍然不容忽视，且所制钛白质量有欠缺，因此该法开始慢慢萎缩，氯化法市场不断壮大.但氯化法对原料要求较苛刻，除较高的钛品位外，还限制MgO+CaO<1.5%[9，除上述两种方法外，中国科学院过程工程研究所首次提出亚熔盐法钛清浩冶金新工艺，可在低温下高效选择转化钛，其余元素则进入渣相与亚熔盐体系分离，原料可以是钛铁矿也可以是钛渣，适应性较强，通过EDTA或TBP萃取分离Fe+与TiO2，能制备出钛酸盐晶须与金红石型钛白[10-13]，由此可以看出，经济合理地制备富钛料对钛白
钛白粉，消耗了大量的富钛料14]，这种不合理的工艺方法和产业格局有待改进.加拿大QIT公司以酸溶性钛渣为原料，采用氧化-还原-盐酸加压浸出工艺制取高品位钛渣(Up-grade Slag,UGS)作为生产钛白的原料[15,16)，对制备高品质钛白具有重要意义，目前该公司已建设了两条生产线，实现了UGS的工业化生产，但其技术对外严格保密。对于我国这样一个钛白生产大国，深入研究由电炉钛渣制备高品位钛渣，为生产高品质钛白提供优良的原料十分必要，
云南地区钛矿储藏丰富，且为较优质的钛资源，其显著特点是钛铁氧化物总量(FeO+Fe;O;+TiO2)>95%, 硅、铝含量高，钙、镁含量相对较低，该地区的钛精矿与电炉钛渣是应用前景较好的钛资源。由于钛矿中硅、铝含量高，导致电炉还原钛渣含大量硅、铝等杂质，本研究针对云南地区钛精矿，首次提出对电炉钛渣采用碱浸除杂-预氧化焙烧一活化改性一高压酸浸工艺路线制备高品位人造金红石，可制备出适合氯化法生产钛白的高品位人造金红石原料.Mazzocchitti等[17]研究了用苛性碱液浸取钛铁矿中硅与铝的工艺方法，但该法具有碱耗较大、浸出时间长，浸出率低等缺点。尽管部分牌号的钛白产品要求含一定量硅与铝，但含量有严格规定，由于云南地区钛资源的典型特点，除去其中含量较高的硅、铝十分必要，能减轻下阶段高温改性与高压酸浸除杂的负担。付自碧[18]、周晓东[19]认为预氧化工艺不但能使钛渣中低价钛转化为高价钛，增加钛渣的活性，还能使铁向矿粒表面迁移所以本工作侧重研究了碱浸的机
收稿日期：201003-04，修图日期：20100526
作者简介：路辉(1982-)，男，河南省周口市人，硕士研究生，从事钛资源深度利用研究：谢附，通讯联系人，E-mail:gangxie@163.com 万方数据