CN 102146523 东北大学 2012

技术背景

目前，世界钛资源的 90% 以上用于生产钛白粉，而硫酸法和氯化法是目前工业生 产钛白粉的两种工艺. 我国的钛资源极其丰富遍布全国 20 多个省市自治区，其中大部分是钛铁矿，但 品位低，钙和镁等杂质含量高，不适宜采用氯化法

传统硫酸法工艺流程长、工艺复杂，且有新的废弃与新的污染，特 别是废酸对环境污染极其严重，已成为我国钛白行业发展的瓶颈

氯化法工艺流程短、产品 档次高，但对原料要求苛刻，要求钛精矿中钙和镁总含量必须控制在 0.5% 以内，故原料来 源困难

对于硫酸法 生产钛白，Fe3 在金红石型钛白粉中的含量大于 0.002% 时会呈现色彩，在锐钛型钛白粉中 的含量大于 0.006% 时会呈现色彩。所以在生产钛白的过程中，有效去除铁至关重要

找到一条适合钛铁矿特点的冶金新工艺势在必行

技术方案 ：

（1）破碎和粉磨 ：将含铁的重量百分比为 24％～ 36％的钛铁矿经破碎和粉磨得到 直径 50 ～ 160μm 的粉末。

（2）混料 ：将步骤（1）得到的钛铁矿粉末与硫酸铵混合均匀，物料混合按重量比为 钛铁矿粉末 ：硫酸铵 =1:5 ～ 12。

（3）熔融 ：将步骤（2）得到的混匀的物料升温至 300 ～ 420℃并保温 10 ～ 45min， 得到块状固体和氨气。

（4）溶解和过滤 ：将步骤（3）所获得的块状固体置于浓度为 0.1 ～ 0.3mol/L 的 EDTA 的水溶液中溶解，使块状固体中的铁与 EDTA 发生螯合反应，形成稳定的螯合物，且 EDTA 与块状固体中的铁的摩尔比为 1.05 ～ 1.6:1，然后过滤得到滤液和残渣。残渣返回步骤（2）用作钛铁矿粉末（残渣反复酸浸提取）

滤液中水溶 性钛占钛铁矿中钛的总重量的百分比≥ 90％，水溶性铁占钛铁矿中铁的总重量的百分比 ≥ 96％

EDTA 加入量（即 EDTA 与铁的摩尔比）太少则不 能与铁完全螯合，倍数太大没有必要，反而浪费原料，EDTA 的水溶液中 EDTA 浓度为 0.1 ～ 0.3mol/L，如果浓度太低会造成反应不完全或反应速度慢，0.3mol/L 是饱和浓度。EDTA 为 乙二胺四乙酸或者其二钠盐。

（5）钛的沉淀 ：向步骤（4）得到的滤液中通入步骤（3）得到的氨气，使滤液中的钛 沉淀，在钛沉淀的过程中，控制 pH 为 1.4 ～ 2.7，温度为 40 ～ 80℃，并将沉淀物在 720 ～ 860℃灼烧 30 ～ 180min，得到金红石型二氧化钛。以二氧化钛形式沉淀的钛占滤液中钛总 重量的百分比≥ 99％ ；以氧化铁形式沉淀的铁占滤液中铁总重量的百分比≤ 0.0005％。

（6）氧化铁的制备 ：步骤（5）滤液中的钛沉淀并分离后残余的溶液即为母液，向步 骤（5）中钛沉淀并分离后含铁的母液中通入步骤（3）得到的氨气，调节 pH 为 6.8 ～ 7.5，并 将母液在 400 ～ 520℃灼烧 30 ～ 60min，获取氧化铁 ；将灼烧过程中产生的气态物质冷却， 得到硫酸铵，将硫酸铵返回到步骤（2）进行循环再利用。

所获得的产物二氧化钛重量纯度≥ 99.5% ；氧化铁重量纯度≥ 99%。

优点及效果

将熔融反应所获块状固体直接置于 EDTA 的水溶液中溶解，并在钛的沉淀过程中 控制 pH 和温度，选择性地使钛沉淀，而铁不沉淀，因而产物二氧化钛和氧化铁纯度高，实现 了钛铁矿中钛和铁的彻底分离

本发明的原料来源广泛，一次性整体利用钛铁矿，并实现中间产物循环 利用，降低了原材料和水的消耗，无二次污染，工艺简单，操作条件温和，成本低，产品附加 值高，经济效益高。既解决了生产高纯度钛白的过程中有效去除铁的问题，又合理利用了钛 和铁等资源，且本发明方法易于实现工业化生产，具有可观的环境效益、社会效益和经济效 益

工艺流程图