改进的合成金红石方法A技术

从不适于标准Becher法的钛铁矿中将钛作为合成金红石回收的方法，包括以下步骤：在碳质还原剂存在的情况下，在还原性气氛中处理不适于标准Becher法的钛铁矿，从而将钛铁矿转化为还原后的钛铁矿，其中钛铁矿中的铁氧化物已经被还原成金属铁，以及将所述金属铁分离出去从而得到合成金红石产品。对钛铁矿的所述处理在高温下进行，所述高温低于当合成金红石产品的TiO2含量最高但基本上没有金属铁的再氧化时的温度。所述碳质还原剂包含由于气化反应性而选择的煤，所述气化反应性使得铁氧化物以及钛物质的还原速率提高，有效地至少部分补偿了由较低的所述高温导致的合成金红石产品中TiO2含量的降低，并且有效地实现了在所述合成金红石产品中90%或更高的TiO2含量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及从含钛的矿石中将钛作为合成金红石回收，尤其是从原生的钛铁矿、杂化钛铁矿以及其他含有较高比例的铁、或问题杂质或含有较低比例的钛的钛铁矿中将钛作为合成金红石回收。
技术介绍
Becher还原法是从西澳大利亚矿沙床的钛铁矿成分中将二氧化钛回收的标准方法，在该法中，在还原性的气氛中并在煤的存在下，将钛铁矿在回转炉中焙烧，以将钛铁矿中的铁氧化物还原为金属铁，然后通过水相氧化(aqueous oxidation)来将金属铁分离以得到称为合成金红石的产品，该产品中TiO2的含量通常为90%或更多。合成金红石为进一步加工成白色颜料或者其它应用的原料。这些进一步的加工对TiO2含量的最低值很敏感，而且Becher还原法的产量又取决于比较严格的钛铁矿进料规格，例如，在西澳大利亚，铁含量被测定为Fe0〈 12%。在实际情况中，这将Becher法的原料限制为次生钛铁矿(secondary ilmenites),也被称为蚀变钛铁矿(altered ilmenites)或蚀变钛铁矿(weathered ilmenites)。原生钛铁矿含有更高的铁含量，不适合Becher法，但是在西澳大利亚，16%〈Fe0〈24%的所谓的硫酸盐钛铁矿作为供选择的硫酸盐法制备TiO2途径的原料具有商业价值。介于Becher法和硫酸盐法之间的钛铁矿被称为杂化钛铁矿，即12%〈Fe0〈16%，其没有商业用途。用于Becher法的钛铁矿原料中FeO含量的严格上限关系到防止在还原过程中铁的再氧化。虽然在炉中造成再氧化的情况难以测量和控制，但是已知的是，由于较高的铁含量和团聚或烧结以及成块的结果风险，原生钛铁矿的再氧化更显著。已知的是，可以通过降低炉的操作温度来应对易受影响的再氧化(从而应对团聚的形成)，例如将具代表性的的Becher法的温度范围约1100_1150°C降低到1000_1025°C左右可以使团聚/烧结的形成降低到可接受的水平。问题是由此造成的合成金红石的生产速度是不经济的。在次生钛铁矿资源正在减少的地区，用于Becher法的限制性钛铁矿规格成为愈发紧迫的问题。从这些资源的所有者的观点来看，对含有一定范围FeO含量的杂化钛铁矿和硫酸盐钛铁矿的资源已经并持续具有获取更大商业回报的希望。在其他具有钦铁矿的省份,例如Victoria的Murray Basin和New SouthWales,由于不利杂质的含量高，尤其是镁和铬的含量高以及由此导致的钛的比例较低，因此这些现有的钛铁矿不适合作为Becher法的原料。例如,对于西澳大利亚次生钛铁矿用于Becher法的标准进料规格是Fe0〈12%、57%〈Ti02〈65%。Murray Basin的钛铁矿中TiO2的含量通常为54-56%左右，镁的含量通常为1.5-2.5%，而铬的含量大约为1%。因此，本专利技术的目的在于提供从原生钛铁矿、杂化钛铁矿以及含有较高比例的铁或问题杂质、或含有较低比例的钛的钛铁矿中回收二氧化钛的商业上有用的方法。这些钛铁矿在本文统称为不适用于标准Becher法的钛铁矿。将本说明书中的任何现有技术作为参考不是或不应当被认为是承认或以任何形式暗示，该现有技术构成澳大利亚或任何其它司法管辖内的公知常识的部分或者该现有技术可以被本领域技术人员合理地预期成为被确定、被理解和被认为是相关的。专利技术概沭对于Fe0>16%的原生钛铁矿而言，已发现在1100°C下通过再氧化的烧结形成的速率可能高达Fe0〈12%的钛铁矿的6倍，并且这仅仅可以通过将还原处理的温度大幅降低到通常Becher法所使用的温度之下来防止。还已经发现，>93%的可接受级合成金红石仍然可以在如1025°C的温度下生产，但是合成金红石的生产速率不可接受得低。根据本专利技术，已惊奇地发现，使得原生钛铁矿或杂化钛铁矿用于Becher法不经济的该不可接受的结果，可以通过使用具有气化反应性的煤还原剂来补偿并确实克服，所述煤还原剂的气化反应性使得铁氧化物和钛物质的还原速率提高。本专利技术提供了从不适于标准Becher法的钛铁矿中将钛作为合成金红石回收的方法，包括以下步骤:在碳质还原剂存在的情况下，在还原性气氛中，处理不适于标准Becher法的钛铁矿，从而将钛铁矿转化为还原后的钛铁矿，其中钛铁矿中的铁氧化物已经被还原成金属铁，并且将所述金属铁分离出去从而得到合成金红石产品。该方法的特征在于，上述对钛铁矿的处理在高温下进行，所述高温低于当合成金红石产品的TiO2含量最高但基本上没有金属铁的再氧化时的温度，并且该方法的特征在于，所述碳质还原剂包含由于具有气化反应性而选择的煤，所述气化反应性使得铁氧化物以及钛物质的还原速率提高，有效地至少部分补偿了由较低的所述高温导致的合成金红石产品中TiO2含量的降低，并且有效地达到了在所述合成金红石产品中90%或更高的TiO2含量，优选为至少93%。可能煤的气化反应性仅仅 足够高以实现所述补偿，但是气化反应性的高值可能是不够的。煤的气化反应性可以较高，在本说明书上下文中就意味着要明显高于所有煤的平均值。实际上，这意味着气化反应性接近通常见于煤中的气化反应性范围的较高端。气化反应性优选地在850°C下大于0.005g-g/min,更优选在850°C下大于0.01g-g/min,这两个值都是对于在大气压力下的煤焦而言。供选择地或另外的气化反应性优选地为具代表性的Collie煤的至少两倍，更优选为具代表性的Collie煤的至少三倍。所述处理的高温优选为低于1050°C，更优选地为975-1035 °C，最优选为1000-1030°C。离子交换的钙的水平是较高煤气化反应性的一个已知的指标，尽管其他杂质元素被认为是可以起到相似的作用。于是，所选择的煤优选地具有足够高以提高煤的气化速率的杂质水平的离子交换的无机元素，从而改进了方法中的还原条件并因此提高了铁氧化物和钛物质的还原速率。这样的元素可以包括碱土金属元素如钙和镁、或碱金属元素如钠、或铁。已经发现含有较高水平的离子交换的钙的煤是特别有用的。足够高水平的离子交换的无机元素的量度是可用酸提取的元素的比例:该比例希望大于50%，更优选大于70%，最优选为大于80%。有用地，至少一种这样的无机元素以干煤计的至少0.2%db的量存在。尽管煤可以是任何等级的煤，包括烟煤，合适的煤包括次烟煤或褐煤，所选择的煤中水的总含量为5-40%，或者固有的水含量为5-25%，固有的水含量最优选为约20%或更少。易挥发物质的含量优选为大于30%,最优选大于40%。灰分的含量优选为10%以下,最优选5%以下。煤中最终氢的含量以干灰计优选大于4%。最终的碳含量优选大于65%。灰的熔融温度以初始形变温度(1.D.T.)计可以在1100°C以上(更优选为至少1150°C)，以半球温度(H.T.)计可以在1200°C以上(更优选为至少1250°C)。优选地，在被输送到所述的处理步骤之前，将炭与钛铁矿混合。已经发现，与钛铁矿混合的炭的存在进一步有助于降低由再氧化而产生团聚或烧结的速率。优选地，煤的硫含量小于l%w/w,更优选小于0.5%w/w,最优选小于0.2%w/w。优选地，在所述处理的大部分时间内不存在额外的硫。已发现，煤中所含的高于上述这些优选水平的硫(例如，通过提供低硫煤和高本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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：T·J·麦克杜格尔，A·K·韦西，
申请(专利权)人：艾绿卡资源有限公司，
类型：
国别省市：