Study on Preparation of Mctatitanic Acid by Hydrolysis in the Process of Producing Titanium Dioxide by Decomposition of Titanium Slag with Alkali Molten Salt

NaOH熔盐法用钛渣制备TiO2是一种制备二氧化钛的新方法,水解制备偏钛酸是新工艺中重要的环节之一.试验考察了钛液的浓度、F值及水解时间等影响偏钛酸粒度及转化率的因素.结果表明,钛液水解率在开始的30 min左右均较低,50 min以后迅速提高,100 min以后水解率随时间变化趋于平缓.温度越高,F值越低,钛液浓度越低,水解反应进行得越快,且最终转化率较高.水解产物偏钛酸粒度开始随水解反应时间增加而增大,3h后偏钛酸的粒度随时间增加略有波动,偏钛酸的粒径随钛液浓度及F值增大而减小,随钛液稳定度提高而减小.试验确定的偏钛酸制备工艺条件如下:TiO2浓度200g/L左右,F值1.8～1.9,微沸状态下水解,水解时间4h.     

硫掺杂偏钛酸粉体的制备

以硫酸钛为原料,采用水解法制备了硫掺杂偏钛酸粉体,采用场发射扫描电镜(FESEM)、激光粒度分析等技术对偏钛酸粉体的形貌及粒度进行了分析.系统研究了硫酸钛溶液浓度、水解温度、pH值对水解率、偏钛酸粉体粒径的影响,研究结果表明:硫酸钛溶液浓度、pH值及水解温度对偏钛酸颗粒粒径及原料水解率具有显著影响.最佳工艺条件为:硫酸钛溶液的质量浓度为65 g/L、水解温度60℃、pH值为7.     

氯化法偏钛酸的水解试验研究

以氯化钛液为原料,考察H~+和Ti~(4+)浓度、反应温度和时间对氯化法偏钛酸水解率及其粒径分布的影响。结果表明,随H~+浓度的增大,偏钛酸的水解率和粒径均先增大后减小;Ti~(4+)浓度对偏钛酸的水解率影响不大,但增大Ti~(4+)浓度有利于偏钛酸晶核的成长;提高反应温度有利于偏钛酸的水解及其晶核的长大;随着水解时间的增加,偏钛酸的水解率逐渐增加,但对偏钛酸粒径的影响甚微。在H~+浓度1.2 g/L、Ti~(4+)浓度20 g/L、水解温度108℃、水解时间2.5 h的最佳条件下可以得到呈片状团聚体、粒径2~10λm的偏钛酸。     

工业钛液制备水解晶种粒径影响因素研究

以工业钛液为原料,采用目前硫酸法钛白企业常用的氢氧化钠溶液中和法制备水解晶种工艺,改变关键原料指标和工艺参数,考察晶种粒径和晶种稳定性的变化规律。然后将不同粒径的晶种用于水解,研究了晶种粒径对偏钛酸粒径及固定盐处理煅烧后所得金红石钛白初品粒径和消色力的影响。结果表明,随着钛液TiO₂浓度、F值、铁钛比以及碱液浓度的升高,相同稳定性下晶种粒径变大;随着晶种制备碱钛比、钛液预热温度、碱液预热温度的增加,相同稳定性下晶种粒径减小;随着熟化时间的延长,晶种稳定性降低,晶种粒径变大。随着晶种粒径的变大,水解所得偏钛酸D₅₀和径距逐渐变小,偏钛酸晶粒尺寸略增;对应金红石钛白初品的SEM平均粒径和标准差逐渐减小,同时其Tcs、Scx均增加。     

硫酸钛热水解制备超细H2TiO3粉体的研究

试验研究了溶液中钛质量浓度、杂质铁的存在和水解时间对硫酸钛水解率、偏钛酸粒径和形貌的影响。结果表明:随溶液中硫酸钛质量浓度增大,水解率降低,同时颗粒出现团聚现象;溶液中存在杂质Fe时水解率大大降低,但对产物粒度没有影响,反而使形貌更加规则;随水解时间延长,水解率明显增大,粒径增大。     

工业钛液水解过程中偏钛酸结构的变化

以低浓度工业钛液为原料,通过自生晶种热水解硫酸法工艺制备偏钛酸,研究了水解过程中偏钛酸结构的变化,并采用粒度测试、XRD、BET及Raman对所制偏钛酸样品进行表征。结果表明:水解前期,偏钛酸粒子的D_(50)和D_(AV)几近相同,随粒子生长、团聚,粒子变大、分布变宽。偏钛酸中锐钛相TiO_2结构由晶核决定,后续水解对锐钛相结构无明显影响。偏钛酸为TiO_2短链结构,具有较多中孔,孔隙结构不规整。随水解时间的增加,晶胞参数c增大,锐钛型TiO_2结构有向斜方晶畸变趋势。偏钛酸Raman峰强度增加,特征峰位对应波数减小,导致TiO_2含量增加,晶化程度升高。     

底水量对偏钛酸结构的影响

以低浓度工业钛液为水解原料,通过自生晶种热水解硫酸法工艺制备偏钛酸,考察了底水量对偏钛酸结构的影响,并采用颜料性能测试、粒度测试、XRD、TEM、HRTEM、Raman及IR对所制备的样品进行表征。结果表明:加入底水后,控制体系TiO_2浓度在160 g/L左右,晶核的生长速度与形成速度相平衡,最终得到的偏钛酸锐化程度高、质量好;底水量影响晶核的数量、结构和活性,改变SO_4~(2-)、-OH与Ti~(4+)的结合形式,导致晶胞参数c减小,偏钛酸粒子完整度降低,(101)晶面形成不连续的晶格条纹;底水量影响锐钛矿相TiO 2的成键方式、键的振动模式,偏钛酸Raman峰强度越大,晶体结构越完整。     

碱法钛白粉生产工艺中硫酸钛溶液的制备和水解

研究了碱法钛白粉清洁生产工艺中硫酸钛溶液的制备及水解。硫酸钛溶液制备过程中,通过试验及MATLAB拟合,确定了硫酸质量分数、原料用量与硫酸钛溶液质量浓度及酸度系数(F值)间的函数关系;水解过程中,考察了水解温度、酸度系数(F值)、硫酸钛质量浓度对水解的影响。在优化水解条件下,钛水解率达90%以上,制得的偏钛酸在高温下煅烧可得到金红石型和锐钛矿型二氧化钛。     

低浓度工业钛液制备高纯二氧化钛的水解条件研究

以低浓度工业钛液为原料,采用自生晶种热水解工艺制备高纯二氧化钛,并以XRD、粒度分析、BET、TiO_2含量测定等手段对偏钛酸和二氧化钛进行表征。水解条件对低浓度钛液的水解过程有着重要影响,适宜的诱导水量与水解时间有助于形成合适的水解晶种数量与质量,调控好水合二氧化钛的析出、晶粒生长、粒子生长与聚集,可获得较小平均粒径和比表面积的偏钛酸,进而减少杂质吸附,制得纯度高的二氧化钛。水解条件存在着内在的影响规律,结果表明,当诱导水量为60%、水解时间为120 min时,可制得纯度在99.97%以上的高纯TiO_2。     

用光子相关光谱法测定偏钛酸粒度分布

采用光子相关光谱法测定硫酸钛白工艺中水解偏钛酸的粒度分布,研究了不同分散方法和测试条件对测定结果的影响。通过研究分散介质、分散剂及其用量,偏钛酸用量,超声分散时间及稳定时间等分散方法和测试条件,得到光子相关光谱法测定偏钛酸粒度分布的适宜分散条件。试验结果表明:采用蒸馏水为分散介质,分散剂六偏磷酸钠浓度为0.05%,50 mL分散水解偏钛酸浆料0.044 g左右,超声分散5 min后立即测定其粒度分布,此为光子相关光谱法测定水解偏钛酸粒度的最佳分散测试条件。     

短流程制备金红石钛白的水解条件回归分析

以未浓缩低浓度工业钛液为水解原料,通过自生晶种稀释热水解的硫酸法钛白短流程工艺制备金红石型颜料钛白,研究了水解条件(底水量、熟化时间和水解时间)对偏钛酸和金红石产物的结构、粒径分布和颜料性能等的影响规律及数学回归关系。水解条件对水解初始形成晶种的数量和质量、晶粒的生长和聚集等起重要影响,并最终决定产品的颜料性能;水解条件与产物的晶体结构、颗粒多分散度和颜料性能间存在数学相关关系。最优水解条件为:底水量比例为0.123,熟化时间为29.05 min,二沸后的水解时间为2.6 h左右。     

含钛硫酸浸出液的水解研究

制备了含钛硫酸浸出液,并通过单因素和正交试验考查了水解时间、水解温度和钛液浓度对水解率的影响。结果表明,影响二氧化钛水解率因素的主次顺序为:水解温度、钛液浓度和水解时间。较佳水解条件为:水解温度95℃、钛液浓度110g/L,水解时间210min,此时,水解率为97.12%,能满足工业生产要求。     

钒钛铁精矿常压盐酸浸出分离铁钛试验研究

在常压条件下,采用盐酸浸出法对钒钛铁精矿进行选择性浸出试验,研究了液固比、浸出温度、浸出时间和盐酸浓度对铁和二氧化钛浸出率的影响,并对浸出渣结构、形貌、粒度及元素分布进行了研究。结果表明,盐酸浸出过程破坏了钒钛铁精矿中的磁铁矿物相,浸出渣表面出现了较为明显的粉化现象,铁元素进入浸出液;而钛铁矿未被破坏,仍以钛铁矿的形式存在酸浸渣中。最优浸出条件为:液固比为9∶1,浸出时间为60 min,盐酸浓度为18.6%,浸出温度为85℃。最优条件下铁的浸出率为85.41%,二氧化钛的浸出率为7.22%;酸浸渣的产率为27%,Ti O2品位约为34%。     

酸浸富集钛渣烟尘中TiO2工艺研究

电炉熔炼高钛渣过程中,会产生大量的烟尘,其中含有TiO2等有价成分,而回收利用钛渣烟尘中的TiO2具有经济及环保的双重意义,为此,对酸浸法回收钛渣烟尘中TiO2的工艺条件进行了研究,通过试验得到了最佳浸出条件。在酸浸温度为120℃、酸浸时间为2 h、浸出酸为盐酸且浓度为4 mo·lL-1、液固比为10∶1的浸出条件下,酸浸后的烟尘中TiO2质量分数可以从酸浸前的38.3%提高到58.5%,从而达到利用钛渣烟尘制取富钛料的目的。     

复杂稀有金属矿综合利用新工艺

研究一种从复杂稀有金属矿中综合回收稀土、铌、钛的新工艺。按6∶5的酸矿质量比添加浓硫酸混匀后在400℃酸化,酸化渣浸出后,浸出液按1∶1的体积比加水在100℃水解60min得到水解沉淀,浸出渣采用强磁选分离得到磁性物及非磁性物。将水解沉淀与磁性物混匀在1 800℃还原熔炼,获得Nb2O5含量22.38%、铁品位52.32%的铌铁合金和TiO2含量35.12%的钛渣,铌、钛回收率分别为66.89%和50.38%。水解液在通入空气的条件下用氨水调节至pH=3进行固液分离,按理论量1.2倍添加草酸沉淀稀土,最后将该稀土沉淀在950℃煅烧60min,可得到REO含量92.4%的稀土氧化物,稀土总回收率71.32%。     

含钛高炉渣渣钛分离研究

对某钢厂高钛型高炉渣进行了渣钛分离研究,确定了以NaOH作为分离剂制取偏钛酸晶体粉末的工艺路线,实现了合钛高炉渣资源的有效利用.含钛高炉渣中的钛、硅、铝氧化物在高温下与NaOH发生发应,生成相应的含氧酸钠盐,经过水浸和酸洗即可得到偏钛酸结晶.实验表明,温度对分离效果的影响显著,当渣与分离剂之比为50∶33、焙烧温度达1 350℃时,效果最佳,生成的偏钛酸量最大.     

酸溶性钛渣制取钛白工业试验

基于实验室所确定的酸溶性钛渣制取钛白的最佳工艺参数,在年产2000t的钛白生产线上进行了工业试验,钛渣酸解率达到92.56%,水解率大于95%,成品合格率为100%,一级品率为75%.从试验结果来看,工艺指标和产品指标达到了厂家要求,多数工序的生产能力较采用钛精矿有了较大的提高.据此,攀枝花钛精矿冶炼的酸溶性钛渣制取钛白的生产工艺已可实现产业化.     

浮选法从钛白酸解废渣中回收TiO2的研究

研究了用浮选法从钛白酸解废渣中回收TiO2的最佳工艺条件，当给矿品位为24．44％时，钛产品品位可提高至46．86％，回收率可达到85．46％。浮选工艺流程简单，易于实现工业化生产。