文档介绍：第 9 卷第 2 期
2009 年 4 月
过程工程学报
The Chinese Journal of Process Engineering
KOH 亚熔盐法分解钛铁矿
1222
2
Apr. 2009
(1. 河南师范大学化学与环境科学学院,河南新乡 453007;2. 中国科学院过程工程研究所,北京 100190)
摘
要:以 KOH 亚熔盐为反应介质,研究了 KOH 浓度、反应温度与时间、搅拌速率和碱/矿比等因素对钛铁矿在 KOH
亚熔盐体系中分解率的影响. 结果表明,反应温度、反应时间及 KOH 浓度为主要影响因素,提高反应温度及 KOH 浓
度均有利于钛铁矿在 KOH 亚熔盐中的分解,但当反应温度超过 260℃时,钛铁矿的分解率又随反应温度的升高而降
低;在 KOH 浓度 80%(ù)、搅拌速度 700 r/min、反应温度 260℃、碱/矿质量比 5、反应时间 180 min 的条件下,钛铁
矿在 KOH 亚熔盐中的分解率超过 95%. 此外,钛铁矿在 KOH 亚熔盐中的分解符合未反应收缩核模型,受界面化学
反应控制.
关键词:钛铁矿;亚熔盐法;KOH;分解
中图分类号:TF823
文献标识码:A
文章编号:1009−606X(2009)02−0319−05
1
前言
但亚熔盐法处理钛铁矿作为一个尚未开拓的领域,
我国的钛资源极其丰富,遍布全国 20 多个省市自
治区,其中 %是钒钛磁铁矿,1%左右是金红石[1−3].
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,但传统
硫酸法工艺流程长、工艺复杂,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、
三废量少、产品档次高,但对原料要求苛刻,钛精矿中
钙镁总含量必须控制在 %以内,原料来源困难[4−9].
虽然我国钛矿资源丰富,但品位低,MgO 等杂质含量
高,不适宜采用氯化法,因此找到一条适合我国钛资源
特点的冶金新工艺势在必行.
中国科学院过程工程研究所首次提出亚熔盐法钛
清洁冶金新工艺,该工艺是在成功开发的适于处理两性
矿产资源的亚熔盐清洁生产技术平台上对钛冶金的具
体应用,可以在低温下高效高选择性转化钛铁矿中的钛
亟需开展大量基础工作,而有关 KOH 亚熔盐法分解钛
铁矿的研究尚未见报道. 针对这一问题,本工作通过实
验研究了 KOH 浓度、反应温度、反应时间、搅拌转速
和碱/矿比等因素对钛铁矿分解率的影响,得出了适宜的
反应条件及反应过程的控制步骤,对钛铁矿亚熔盐冶金
清洁生产新工艺的设计具有重要的理论和实际意义.
2实验
实验原理
钛铁矿在 KOH 亚熔盐介质中反应生成钛酸钾的过
程是一个典型的液−固两相非催化反应,反应温度为
180∼280℃,钛铁矿在 KOH 亚熔盐中分解生成钛酸钾,
产物的 XRD 图(图 1)及组分分析表明,所得的钛酸钾为
K4Ti3O8,则钛铁矿在 KOH 亚熔盐中的分解反应可表示
为
为钛酸盐,钛酸盐经水解、煅烧后可得 TiO2,从而实现
TiO2 的清洁生产[10−13]. 亚熔盐法分解