钛铁矿溶剂萃取法制备二氧化钛的新工艺研究

摘要

二氧化钛广泛应用于涂料、颜料、化妆品等领域，国内生产二氧化钛的方法多为硫酸法。该方法一个较为重要的缺陷是生产的钛白粉质量差，品种单一。同时，该法具有产生大量废硫酸、废物及副产物多、对环境污染严重等缺点。随着国家对环境保护方面的要求日益严格，研发产品质量高、污染少、钛利用率高的钛冶金绿色过程新技术，具有重大的现实意义和社会意义。
　　本文提出了以钛铁矿为原料制备高纯度金红石型二氧化钛的溶剂萃取法工艺，使用了新的萃取剂。通过实验对几种萃取剂进行选择。根据实验结果选择N235和中性有机磷萃取剂TBP作为制备二氧化钛的萃取剂。所设计工艺路线为矿石酸解-冷冻-氧化-N235萃取Fe(III)-TBP萃取Ti(IV)-反萃负载TBP-水解-洗涤-煅烧-得产品二氧化钛。通过实验对矿石酸解的条件进行优化，确定合适的矿酸质量比、盐酸浓度以及温度、时间四项因素。通过实验确定了合适的萃取条件，包括有机相组成、相比、有机相酸化度等。研究了水解的温度、Ti(IV)浓度及酸度对水解率的影响。通过加热强制水解方法得到的偏钛酸晶型为金红石型，在500℃下煅烧3 h，即可获得结晶良好的二氧化钛产品。
　　得到的二氧化钛产品晶型为金红石型，粒径在10~40μm之间呈现良好的正态分布，流动性好，易粉碎，纯度高于99.5％，该纯度高于传统硫酸法生产的钛白粉纯度。工艺路线中两种萃取剂均可循环套用，废盐酸可通入氯化氢气体增浓用于溶矿，实现了物料循环可持续，降低生产成本。

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第一章 文献综述

1.1钛资源与利用

1.2二氧化钛概述

1.3二氧化钛制备方法

1.4溶剂萃取Ti(IV)概况

1.5本文研究内容及意义

第二章 矿石的酸解

2.1前言

2.2实验部分

2.3反应条件的优化

2.4本章小结

第三章 萃取剂对钛与铁分离性能的研究与选择

3.1分析方法的建立

3.2实验仪器及试剂

3.3酸性有机磷类萃取剂萃取性能基础研究

3.4负载酸性有机磷萃取剂反萃性能基础研究

3.5中性有机磷类萃取剂萃取性能基础研究

3.6负载中性有机磷萃取剂反萃性能基础研究

3.7 N235萃取性能基础研究

3.8讨论

3.9本章小结

第四章 利用钛铁矿酸解液制备高纯钛液

4.1钛铁矿酸解液前处理

4.2 N235萃取Fe(III)实验条件的优化

4.3 N235饱和萃取容量的测定

4.4 TBP萃取Ti(IV)实验条件的优化

4.5本章小结

第五章 钛液的水解及偏钛酸的洗涤和煅烧

5.1钛液的水解

5.2偏钛酸的洗涤

5.3偏钛酸的干燥和煅烧

5.4产物表征

5.5本章小结

第六章 结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

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