本发明涉及硫酸法钛白生产技术领域，尤其涉及一种硫酸法钛白用钛原料的生产方法。
背景技术：
硫酸法钛白的生产原料主要有钛精矿和钛渣，使用钛精矿作为生产原料，具有生产流程长、能耗高，“三废”排放量大，环保处理成本高(每吨钛白粉高达700元以上)，随着国家环保要求日益严格，钛白粉行业能否真正解决环保问题，实现清洁化生产，是我国钛白产业能否实现可持续发展的关键。为解决环保问题，不少企业选择钛渣作为生产原料，与钛精矿相比较，使用钛渣作为硫酸法钛白原料，不但可以增加单位设备的产能，缩短工艺流程，而且还能从根本上解决硫酸法钛白副产物硫酸亚铁造成的环保问题。钛渣取代钛精矿具有如下优势：减少酸耗20％～30％；大大减少甚至消除副产物硫酸亚铁；减少蒸汽耗量35％～40％，提高单位设备产能约30％。但是，高昂的原料成本以及技术不成熟和产品质量波动仍然是制约钛渣在钛白粉生产企业应用的关键问题。为此，现阶段大多数企业通常采用渣矿按一定比例混合作为钛白生产的原料，由于工艺参数存在区别，所以两者需要分开酸解，酸解之后再进行混合，工序较复杂且工艺较难稳定控制。
基于此，现有技术仍然有待改进。
技术实现要素：
为解决上述技术问题，本发明实施例提出一种硫酸法钛白用钛原料的生产方法，以解决现有技术中钛渣在用于钛白粉的生产中存在的工艺复杂且较难稳定控制的技术问题。
本发明实施例所公开的一种硫酸法钛白用钛原料的生产方法，包括：
步骤一将钛精矿进行分级处理，获得细粒级钛精矿和粗粒级钛精矿；
步骤二将细粒级钛精矿与焦粉混合均匀，得到混合物料；
步骤三将所述混合物料进行固相还原，得到还原后物料；
步骤四将所述还原后物料在保护气氛下冷却，得到冷却物料；
步骤五去除冷却物料中的金属铁，得到硫酸法钛白用钛原料。
进一步地，所述细粒级钛精矿的粒度小于200目。
进一步地，所述粗粒级钛精矿冶炼钛渣。
进一步地，所述分级处理为在流态化装置中进行分级处理。
进一步地，所述焦粉中固定碳≥85％，且以质量含量计，灰分中sio2、al2o3、cao的总含量≤2％。
进一步地，步骤二中，所述焦粉与所述细粒级钛精矿的质量比为6～10％。
进一步地，步骤五中，去除冷却物料中的金属铁采用弱磁选方式完成。
进一步地，所述硫酸法钛白用钛原料中，以质量计，tio2:55～65％，feo：20～30％，ti2o3：5～10％。
进一步地，所述固相还原在回转窑或隧道窑中进行。
进一步地，所述固相还原时，还原温度为1000～1300℃，还原时间为60～180min。
采用上述技术方案，本发明至少具有如下有益效果：
本发明的硫酸法钛白用钛原料的生产方法，利用得到的钛原料生产钛白，去除了浓缩结晶工序、降低了铁粉消耗、无需调钛液、工艺较稳定、酸解率高，产品质量稳定受控。通过固相还原，能够从根本上解决现阶段硫酸法钛白行业三废排放量大、原料利用率低、成本过高的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一实施例所公开的一种硫酸法钛白用钛原料的生产方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明实施例进一步详细说明。
需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。
如图1所示，本发明一些实施例公开了一种硫酸法钛白用钛原料的生产方法，包括：
步骤一将钛精矿进行分级处理，获得细粒级钛精矿和粗粒级钛精矿；
可采用将钛精矿置于流态化装置中进行分级处理，通过控制流化风速，对钛精矿进行分级。其中，细粒级钛精矿(-200目)可作为硫酸法钛白用新型钛原料的生产原料，粗粒级钛精矿(+200目)可入电炉冶炼钛渣。
步骤二将细粒级钛精矿与焦粉混合均匀，得到混合物料；
可将细粒级钛精矿和焦粉加入混料机中混合均匀，混料时间约10min；
所述焦粉中固定碳≥85％，且灰分中sio2、al2o3、cao的总含量≤2％。所述焦粉与所述细粒级钛精矿的质量比为6～10％。
焦粉用作还原剂，加入过多时，造成物料浪费，及过还原，加入量较少时，达不到想要的还原度，由于新型钛原料中要保证feo的含量，从而保证新型钛原料酸解时的酸解率。焦粉中的固定碳为实际参与反应的c。
步骤三将所述混合物料进行固相还原，得到还原后物料；
该固相还原可在回转窑或隧道窑中进行，固相还原时，还原温度为1000～1300℃，还原时间为60～180min。按重量百分比计，还原后钛精矿中feo：18～28％，mfe：7％～16％。还原温度过高容易烧结，还原温度过低时，不利于还原反应的进行，得不到想要的feoh(feo)和mfe含量。
步骤四将所述还原后物料在保护气氛下冷却至室温，得到冷却物料；
冷却设备为可旋转的冷渣机，冷渣机表面有环形冷却水管，冷渣机内部通入保护性气氛氮气冷却物料的同时将物料气力输出冷渣机，为保证物料冷却至室温，冷渣机的长度不低于10米，直径不小于3米。
在保护气氛下冷却，从而有效避免冷却过程中还原后物料再次发生氧化反应。
步骤五去除冷却物料中的金属铁，得到硫酸法钛白用钛原料。
可利用永磁筒式弱磁选机将强磁性的金属铁去除，磁场强度可为1～1.5t。
得到的硫酸法钛白用钛原料中，以质量计，tio2:55～65％，feo：20～30％，ti2o3：5～10％，可以保证酸解率符合需求。
通过对钛精矿简单的处理，与现有硫酸法钛白用钛精矿和钛渣原料相比较，去除了浓缩结晶工序、降低了铁粉消耗、无需调钛液、工艺较稳定、酸解率高，产品质量稳定受控。能够从根本上解决现阶段硫酸法钛白行业三废排放量大、原料利用率低、成本过高的问题。
实施例1：
将钛精矿加入流化床中分级处理，分级得到-200目和+200目钛精矿，将-200目钛精矿与焦粉按照质量百分比为8％的比例加入混料机中混合均匀，将混合和物料加入回转窑还原处理，还原温度为1100℃，还原时间为180min；回转窑冷却后，测试还原钛精矿的化学组成为：tio2:55.3％，ti2o3:4.5％，feo：22.9％，mfe：11.3％。经磁选处理后，tio2:61.5％,feo：25.1％，ti2o3：5.2％。可作为优质的硫酸法钛白用原料。
实施例2：
将钛精矿加入流化床中分级处理，分级得到-200目和+200目钛精矿，将-200目钛精矿与焦粉按照质量百分比为10％的比例加入混料机中混合均匀，将混合和物料加入回转窑还原处理，还原温度为1300℃，还原时间为120min；回转窑冷却后，测试还原钛精矿的化学组成为：tio2:55.8％，ti2o3:4.4％，feo：19.8％，mfe：13.6％。经磁选处理后，tio263.4％,feo：22.5％，ti2o3：5.8％。可作为优质的硫酸法钛白用原料。
实施例3：
将钛精矿加入流化床中分级处理，分级得到-200目和+200目钛精矿，将-200目钛精矿与焦粉按照质量百分比为6％的比例加入混料机中混合均匀，将混合和物料加入回转窑还原处理，还原温度为1000℃，还原时间为60min；回转窑冷却后，测试还原钛精矿的化学组成为：tio2:53.2％，ti2o3:2.7％，feo：18.4％，mfe：10.2％。经磁选处理后，tio262.3％,feo：20.4％，ti2o3：5.03％。可作为优质的硫酸法钛白用原料。
现有技术公开的“用于制备硫酸法钛白的钛渣的制备方法”，包括如下步骤：a、原料准备：b、电炉冶炼；c、将钛渣冷却；d、将钛渣破碎；e、球磨；f、酸解。反应酸浓度为92％～98％，酸渣比为1.55-1.75，熟化时间2h-3h，主反应温度210-240℃，待主反应温度下降至180-200℃时，应关闭压缩空气流量；该方法实施后，钛渣酸解率可达到了95％以上。本发明所述新型钛原料按照上述酸解工艺制备硫酸法钛白时，酸解率也稳定控制在95％以上，但与上述工艺相比较，消除了电炉冶炼钛渣的高成本及冶炼、冷却、破碎等长周期。并且该方法的钛渣冶炼用钛精矿原料的组分有较为苛刻的限制范围，对于原料适用性较差。
需要特别指出的是，上述各个实施例中的各个组件或步骤均可以相互交叉、替换、增加、删减，因此，这些合理的排列组合变换形成的组合也应当属于本发明的保护范围，并且不应将本发明的保护范围局限在所述实施例之上。
以上是本发明公开的示例性实施例，上述本发明实施例公开的顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。但是应当注意，以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子，在不背离权利要求限定的范围的前提下，可以进行多种改变和修改。根据这里描述的公开实施例的方法权利要求的功能、步骤和/或动作不需以任何特定顺序执行。此外，尽管本发明实施例公开的元素可以以个体形式描述或要求，但除非明确限制为单数，也可以理解为多个。
所述领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明实施例的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上所述的本发明实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明实施例的保护范围之内。
技术特征：
1.一种硫酸法钛白用钛原料的生产方法，其特征在于，包括：
步骤一将钛精矿进行分级处理，获得细粒级钛精矿和粗粒级钛精矿；
步骤二将细粒级钛精矿与焦粉混合均匀，得到混合物料；
步骤三将所述混合物料进行固相还原，得到还原后物料；
步骤四将所述还原后物料在保护气氛下冷却，得到冷却物料；
步骤五去除冷却物料中的金属铁，得到硫酸法钛白用钛原料。
2.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述细粒级钛精矿的粒度小于200目。
3.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述粗粒级钛精矿冶炼钛渣。
4.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述分级处理为在流态化装置中进行分级处理。
5.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述焦粉中固定碳≥85％，且灰分中sio2、al2o3、cao的总含量≤2％。
6.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，步骤二中，所述焦粉与所述细粒级钛精矿的质量比为6～10％。
7.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，步骤五中，去除冷却物料中的金属铁采用弱磁选方式完成。
8.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述硫酸法钛白用钛原料中，以质量计，tio2:55～65％，feo：20～30％，ti2o3：5～10％。
9.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述固相还原在回转窑或隧道窑中进行。
10.根据权利要求9所述的生产方法，其特征在于，所述固相还原时，还原温度为1000～1300℃，还原时间为60～180min。
技术总结
本发明公开了一种硫酸法钛白用钛原料的生产方法，包括将钛精矿进行分级处理，获得细粒级钛精矿和粗粒级钛精矿；将细粒级钛精矿与焦粉混合均匀，得到混合物料；将所述混合物料进行固相还原，得到还原后物料；将所述还原后物料在保护气氛下冷却，得到冷却物料；去除冷却物料中的金属铁，得到硫酸法钛白用钛原料。利用本发明提供的方法生产的硫酸法钛白用钛原料生产钛白，去除了浓缩结晶工序、降低了铁粉消耗、无需调钛液、工艺较稳定、酸解率高，产品质量稳定受控。能够从根本上解决现阶段硫酸法钛白行业三废排放量大、原料利用率低、成本过高的问题。
技术研发人员：刘娟;肖军;李凯茂
受保护的技术使用者：攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司
技术研发日：2021.04.13
技术公布日：2021.06.15
声明：
“硫酸法钛白用钛原料的生产方法与流程” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色技术网
来源：攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司
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2024年12月20日 ~ 22日 
