改进的合成金红石的方法B技术

从含钛矿石例如次生钛铁矿中将钛作为合成金红石回收的方法，包括以下步骤：在碳质还原剂存在下，在高于1075℃的高温下的还原气氛中处理矿石，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。所述碳质还原剂包括所选择的煤，该所选择的煤的水分含量在40%以下、挥发性物质的含量大于30%并且灰分含量在10%以下，并且具有气化反应性，所述气化反应性使得铁氧化物以及钛物质还原速率提高到有效地实现了在所述合成金红石产品中的TiO2含量为90%或更高。

【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矿石中将钛作为合成金红石回收，并且特别地但不排他地涉及改进从低等级的次生或蚀变钛铁矿中回收钛的经济性。
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)来将金属铁分离从而得到被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)。在次生钛铁矿资源(涉及它们的TiO2等级)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。例如，用于Becher法的西澳大利亚次生钛铁矿的标准进料规格为Fe0〈12%、57%〈Ti02〈65%。从这些资源的所有者的观点来看，已经并持续希望从这些资源获取更大或更多商业回报，和/或延长低级次生钛铁矿省份的寿命。尽管钛铁矿的性质不能改变，但煤的性质仍然有显著的全面效应。煤的挥发性组分在钛铁矿的预热阶段(<800°C)是必要的，此时发生最低限度的还原。由预热阶段产生的炭失去了它的挥发性组分并且在此过程中其内部结构变成多孔的。以微孔隙和大孔隙来测量所生成的内部多孔结 构。细的多孔结构具有显著增加的表面积对体积的比例，这已经被证明提高反应速率。在挥发性组分脱除(de-volatilisation)期间生成的内部结构很大程度上取决于挥发量以及分子煤结构。然而，煤的功能是双重性的，所以提高了一个方面的性能可能导致另一个方面的降低。虽然高度多孔的炭结构有助于还原区中的反应速率，但在预热/挥发性组分脱除阶段的碳和水分的失去直接导致了还原区中的碳量减少。因此，要权衡在预热区产生的挥发性物质的量、炭的多孔性/反应性以及进入还原区的碳的量。西澳大利亚Collie煤很长时间以来都是被认为具有作为燃料以及作为钛铁矿还原炉的还原剂的理想性质。它的特征包括:6%的较低灰分含量、26%的低挥发性组分以及1410°C的高灰熔融温度(形变)。Collie煤来自于Gondwanan煤地层(在大约240-280百万年前,超大陆形成了部分南极洲(Antartica)、澳大利亚、南非和印度)。这个区域的煤是独特的，是因为由于被埋在较浅的深度，因此这样的煤由于它们的年龄而具有较低的等级。在煤化过程中，植物的和有机物质(泥炭)首先被压缩以将其水分减少到小于70%以形成褐色的煤或褐煤。具有高水分的煤(例如，Victorian褐色的煤)因此通常为具有差机械强度的低等级。在第二煤化阶段中，挥发性物转化为固定的碳，所剩余的水分进一步减少到小于50%，同时颜色略微变暗。这样的煤(例如，Collie煤)被归类为次烟煤，其具有大于19MJ/kg的比能量值和小于30%挥发性物质。还包括水分和挥发性物质的进一步减少的另外两个阶段。烟煤的水分进一步减少到小于4% (例如，Sydney和Bowen Basins)。无烟煤形成在挥发性物质去除的最后一个阶段并且经常仅出现在构造带中。澳大利亚的煤中仅有Yarabee煤和Queensland的Baralaba煤接近无烟煤的组成。烟煤因其挥发性物质的含量低以及灰水平较高(>8%)而被认为不太适用于Becher 法。1997和1998年对Victorian褐色的煤球试验显示仅有小的工艺改进。在这些试验中没有测量到显著的益处。本专利技术的一个目的在于，至少在一个或多个实施方案中，提供一种或多种对标准Becher法的改变，这提高了将钛回收为合成金红石的经济性。本专利技术的另一个目的在于，至少在一个或多个实施方案中，提供了提高从较低等级的次生或蚀变钛铁矿中回收钛的经济性。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。专利技术概沭根据本专利技术，已惊奇地发现，可以通过使用具有气化反应性的次烟煤或褐煤还原剂来满足、至少部分地满足本专利技术的目的，其中所述气化反应性使得铁氧化物和钛物质的还原速率提闻。本专利技术提供了从含钛矿石例如次生钛铁矿中将钛作为合成金红石回收的方法，包括以下步骤:在碳质还原剂存在下，在高于1075°C的高温下的还原气氛中处理矿石，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，其特征在于，所述碳质还原剂包括所选择的煤，该所选择的煤的水分含量在40%以下、挥发性物质的含量大于30%并且灰分含量在10%以下，并且该所选择的煤具有气化反应性，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，有效地实现了所述合成金红石产品中的TiO2含量为90%或更高，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1075-1200 °C，更优选为1100-1075 °C，最优选为1100-1150°C。离子交换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。尽管煤可以为包括烟煤在内的任何等级的煤，然而合适的煤通常为次烟煤或褐煤。煤的水分含量可以为5-40%的总水分含量,或固有水分含量为5-25%,在这两种情况下，都优选不小于5%。在后者的情况中，固有水分含量优选为约20%或更小。挥发性物质的含量优选为>40%。灰分含量优选为〈5%。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：