一、钛矿概述
钛在地壳中中主要的存在形式为二氧化钛和钛酸盐,并通常与fe、ca、mg、si、al、mn及稀土元素等共生,据统计,钛矿物的种类超过140种,但只有如钛铁矿、金红石、白钛矿、锐钛矿、板钛矿和红铁钛矿等几种具备开采价值。在含钛矿物及钛的加工利用的同时,从矿石、尾矿和尾渣等固体物料以及酸溶液中提取回收钛对钛产业综合利用资源和清洁生产具有重要的现实意义。
钛的提取通常将钛也转入液相,从酸溶液中提取。钛液的水解具有其特殊性,能使得水合二氧化钛沉淀下来,而其他的杂质离子仍然留在体系当中,从而使二氧化钛与钛液中的可溶性杂质分离开来,这是目前工业生产从钛液制得二氧化钛的唯一方法。但是,从矿石、尾矿及尾渣中浸出提取钛以及从钛白粉生产废酸等酸溶液中提取钛的料液中,一般钛的组分浓度较低(以tio2计算,一般为5~30g/l),达不到水解回收钛的浓度条件,导致这部分钛难以回收,所以,对于酸溶液中的钛萃取回收具有重要的研究价值。
二、钛的萃取
目前,钛的萃取工艺及理论研究主要集中在钛白粉生产的废酸中回收钛,可用于钛的萃取剂很多,其中研究较多主要有p204、p507、topo、cyanex923、伯胺n1923等,但钛的萃取仍然存在富集比低、萃取分离选择性差、反萃困难等问题。而且,钪常伴生在和钛矿物中,对于钪、钛共存的酸性体系(如生产钛白粉的废酸液)的萃取,要么只关注钪,要么只关注钛,很少共同关注同一酸液中同时萃取回收钪和钛。
从酸溶液中萃取回收钛的方法,能够解决酸溶液中钛的选择性分离与富集的问题,以及其它萃取工艺中钛难反萃的问题,实现了酸溶液中较低浓度钛的回收,并能将溶液中含有的低浓度钪一并富集到钛渣中。
三、钛萃取的工艺流程
从酸溶液中萃取回收钛的方法,包括如下生产流程:
1.萃取钛:以萃取剂与含钛酸溶液进行萃取反应,采用CWL-M系列离心萃取机为主机设备,从含钛酸溶液中选择性萃取钛,与酸溶液中的铁、铝、镁等杂质离子分离,得到钛的负载有机相和钛的萃余液;
2.洗涤:钛的负载有机相采用采用CWL-M系列离心萃取机和硫酸溶液或盐酸溶液洗涤;
3.反萃取:以naoh溶液与洗涤后的钛的负载有机相进行反萃取反应,采用采用CWL-M系列离心萃取机一级反萃,得到反萃液和有机相;
4.第一次过滤:将得到的反萃液过滤得到反萃钛渣;
5.焙烧:将反萃钛渣焙烧;
6.水洗:将焙烧后的反萃钛渣进行水洗;
7.第二次过滤:步水洗后进行过滤得到洗涤液和富钛料;
8.将反萃取得到的有机相通过硫酸溶液或盐酸溶液洗涤,得到再生有机相,所述再生有机相重新回到萃取段重新进行选择性萃取钛;
9.第一次过滤得到的过滤液和第二次过滤得到的洗涤液经过浓度调整作为步骤s3反萃取中naoh溶液。
四、萃取回收钛工艺优势
1、针对含钛浓度较低的酸溶液(主要是硫酸溶液或盐酸溶液),充分利用有机膦酸类萃取剂与胺类萃取剂萃组合产生协同萃取效应,选择性萃取钛;
2、利用有机膦酸类萃取剂与胺类萃取剂萃组合萃取钛,钛的负载有机相能用naoh溶液有效反萃;
3、用naoh溶液反萃钛的负载有机相,反萃过滤得到反萃钛渣,反萃钛渣“焙烧—水洗”脱除残余naoh得到tio2含量高的富钛料,滤液及脱碱洗涤液补加naoh后可作为钛的反萃剂循环使用;
4、用硫酸或盐酸溶液洗涤反萃后的钛的再生有机相可以返回钛的萃取作业循环使用;
5、针对半生钪的钛资源,钪能一并萃取富集到富钛料中,可以从富钛料的进一步加工利用过程中回收钪;
6、该工艺解决了酸溶液中钛的选择性分离与富集的问题,以及其它萃取工艺中钛难反萃的问题,实现了酸溶液中较低浓度钛的回收,具有工艺流程简单、钛富集比高、分离彻底、生产成本低、无污染的特点。