金红石的制造方法技术

本发明专利技术通过对钛铁矿矿石进行加热处理来进行氧化，可以将其转化为具有铁板钛矿相和金红石相二个稳定结晶相的物质，利用磁场对生成物进行筛选处理，从而选择性地获得金红石相。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及提高含有钛和铁的钛铁矿矿石的品位(upgrading高纯度化)，从而制造TiO2品位高的合成金红石的技术。
技术介绍
钛是轻质的，同时，其强度、耐热性、耐腐蚀性非常优异，还具有高的生物体亲合力，并且具有非磁性等性质，其以金属/合金的形式被利用于从航空材料、化学装置用耐腐蚀材料、医疗器械到高尔夫、眼镜框等各领域，以氧化物的形式被利用于颜料，而且最近还被广泛利用于光介质等环境领域中。钛的制造原料使用天然金红石、金红石品位高的合成金红石以及高钛渣，主要是通过克罗尔(Kroll)法获得钛，该克罗尔法中，对原料中所含有的钛氧化物进行氯化，利用金属Mg对得到的氯化物进行还原。除此之外，最近还提出了直接还原钛氧化物的方法。但无论怎样，因为存在现在作为钛制造原料使用的TiO2品位高的天然金红石(通常含有93％～96％的TiO2)资源在世界范围枯竭的问题，所以期望确立一种制造作为其替代原料的方法，制造与天然金红石匹敌的TiO2品位高的合成金红石。该方法提高现存丰富的天然钛铁矿矿石〔主要由铁和钛的氧化物构成，通常含有30％～65％的TiO2，还含有其他的氧化物杂质(锰、铬、钒、镁、钙、硅、铝、其他的氧化物)〕的品位，从而制造TiO2品位高的合成金红石。自然界中发现的钛铁矿矿石有钛铁矿(FeTiO3)、经风化作用的钛铁矿、及它们的混合物形式。作为从以前开始进行的人工金红石的制造技术，可以列举出钛渣法、选择性酸沥滤法、选择氯化法，其中钛渣法是将钛铁矿矿石与作为还原剂的碳一起进行加热还原处理，分离成熔铁相和钛酸渣，然后对浓缩了氧化钛的钛酸渣进行硫酸沥滤处理等，从而得到人工金红石的方法。该方法中，在利用碳材对钛铁矿矿石进行加热/还原时，首先，矿石中的氧化铁成分被优先还原，形成熔融铁和熔融钛酸渣，于是矿石中的氧化钛被浓缩了，对这样的钛酸渣进行酸沥滤处理，得到金红石。在选择性酸沥滤法中，将钛铁矿矿石和浓硫酸一起加热，在生成物中添加水或稀硫酸，同时加入铁，除去发生还原后生成的FeSO4，分解残留液，得到钛的氢氧化物，之后对其进行氧化，得到金红石。此外，选择氯化法中，在氧化性气氛中将钛铁矿矿石加热至1173K～1223K，将FeO氧化成Fe2O3，添加8％左右经粉碎的焦炭，在流动氯化炉内、在1223K下和氯气反应，然后除去生成的氯化铁，对得到的生成物进行磁选、浮游选矿，得到金红石。并且，在利用天然钛铁矿矿石的情况下，在该天然钛铁矿矿石中，通常由于风化作用而引起氧化，因此充分了解相当于Ti-Fe-O系的高氧侧的Fe2O3-FeTiO3-TiO2区域是重要的，例如了解与Ti-Fe-O三元系的相关系和氧分压相关的平衡理论关系或状态图以及等氧压线等是非常重要的。但是，现在的状况是还没有达到充分了解该区域的水平。虽然，在Webster和Bright(非专利文献1)以及Taylor(非专利文献2)中分别对在1473K和1573K下的高氧侧FeO-Fe2O3-TiO2系进行了报告，但是从工业利用可能性这点出发，考虑在比较低的温度下加工时，这种方法不能予以利用。非专利文献1A.H.Webster and N.F.H Bright，J.Am.Ceram，Soc.，44(3)，PP.110-116(1961)非专利文献2R.W.Taylor，Am.Miner.，49(7-8)，PP.1016-1030(1964)为了从作为钛资源大量存在的天然钛铁矿矿石中除去铁成分，来制造与天然金红石相当的TiO2品位高的合成金红石，在其工业的提炼方法的开发中，对与相当于Ti-Fe-O系的高氧区域的Fe2O3-FeTiO3-TiO2系在比较低温下的相平衡需要进行详细的分析，并且还需要对1373K这样的具有工业利用可能性的温度范围的相关系、以及与氧分压有关的平衡理论状态图等进行详细分析。并且，以往的通过对钛铁矿矿石进行高品位化来得到合成中，因为使用浓硫酸等，连带产生了大量的酸性液态废弃物，从环境方面考虑这已不被允许。因此就要求开发出避免产生在环境上有问题的或在废弃处理时存在问题的副产物的方法，进一步还要求在成本上有利的方法。尤其，在现有的使用还原剂等或使用强酸的方法中，存在以下问题需要使用价格高的试剂，或需要对高价的试剂进行再生，或产生大量的环境污染物质，或需要处理副产物的费用，或处理装置需要庞大费用。因此，要求开发出工序简单、无用的副产物产生得少、成本低的高品位的合成金红石的制造技术。
技术实现思路
天然产出的钛铁矿矿石大部分是钛铁矿(FeTiO3α相)和铁板钛矿(Fe2TiO5P相)二相共存的组成，还有很少部分具有其中还共存有金红石(TiO2R相)的组成。使用碳材对这样的钛铁矿矿石进行加热/还原时，随着氧的除去，其组成转化成金属铁、钛铁矿及金红石的三相共存区域(Fe+R+α)。在铁发生熔融的高温区域，铁和氧化钛形成熔融矿渣，所以矿石中的大部分氧化钛浓缩到矿渣中。这是现有的钛渣法的基本原理。本专利技术人等在对较低温度区域的相平衡进行了详细研究，结果发现，如果在约1100℃(约1373K)附近的比较低温下对钛铁矿矿石进行氧化，则矿物中的稳定结晶相以铁板钛矿(P相)和金红石(R相)这二相出现，然后利用强磁场可以将以该(P+R)相作为稳定结晶相的生成物分离为P相和R相，从而完成了本专利技术。本专利技术提供了以下方法〔1〕一种提高钛铁矿矿石品位的方法，其特征在于，在由钛铁矿矿石制造品位得到提高的合成金红石时，对钛铁矿矿石进行氧化，得到以(铁板钛矿+金红石)这二相为稳定结晶相的物质，然后，利用磁场对得到的物质进行筛选处理，以对磁场是非响应性组分的形式实质性地回收由金红石相构成的生成物。〔2〕根据上述〔1〕所述的提高钛铁矿矿石品位的方法，其特征在于，对钛铁矿矿石实施氧化，并不进行还原反应。〔3〕根据上述〔1〕或〔2〕所述的提高钛铁矿矿石品位的方法，其特征在于，氧化是用于将含有几乎钛铁矿单相的物质改变为以(铁板钛矿+金红石)这二相为稳定结晶相的物质。〔4〕根据上述〔1〕～〔3〕的任意一项所述的提高钛铁矿矿石品位的方法，其特征在于，由钛铁矿矿石制造品位得到提高的合成金红石时，在非还原条件下对该矿石进行氧化，使其变成以(铁板钛矿+金红石)这二相为稳定结晶相的物质，然后，使得到的物质形成细粉，使其成为(1)实质由铁板钛矿相构成的微粒和(2)实质由金红石相构成的微粒，利用磁场对得到的生成物细粉进行筛选处理，以对磁场非响应性组分的形式实质性地回收由金红石相构成的生成物。〔5〕根据上述〔4〕所述的提高钛铁矿矿石品位的方法，其特征在于，细粉化处理进行1次或多次。〔6〕根据上述〔1〕～〔5〕的任意一项所述的提高钛铁矿矿石品位的方法，其特征在于，对钛铁矿矿石进行氧化后，不经过还原，利用磁场进行筛选处理，从由铁板钛矿相构成的物质中分离由金红石相构成的生成物。〔7〕根据上述〔1〕～〔6〕的任意一项所述的提高钛铁矿矿石品位的方法，其特征在于，利用磁场进行的筛选处理进行1次或多次。〔8〕根据上述〔1〕～〔7〕的任意一项所述的提高钛铁矿矿石品位的方法，其特征在于，氧化处理在700℃～1200℃的温度下进行。〔9〕根据上述〔1〕～〔8〕的任意一项所述的提高钛铁矿矿石品位的方法，其特征在于，利用磁场进行的筛本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高钛铁矿矿石品位的方法，其特征在于，在由钛铁矿矿石制造品位得到提高的合成金红石时，对钛铁矿矿石进行氧化，转化为以铁板钛矿＋金红石二相为稳定结晶相的物质，然后，利用磁场对得到的物质进行筛选处理，以对磁场非响应性组分的形式实质性地回收由金红石相构成的生成物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：长坂徹也，伊藤聪，
申请(专利权)人：东北泰克诺亚奇股份有限公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]