一种对固态样品进行除氯的方法

摘要

本发明涉及钒钛资源综合利用领域，公开了一种对固态样品进行除氯的方法，所述固态样品中含有氯离子，该方法包括以下步骤：将固态样品依次进行第一水洗、酸洗和第二水洗，其中，酸洗的方式为：将经过第一水洗的固态样品与硝酸按照1:0.01‑0.5的重量比进行混合，随后在150‑400℃的温度下蒸馏除去硝酸。采用本发明提供的方法，可以除去固态样品尤其是提钛尾渣中的氯离子，并且氯离子脱除率在90％以上。

权利要求

1.一种对固态样品进行除氯的方法，所述固态样品为提钛尾渣且含有氯离子，其特征在于，该方法包括以下步骤：将固态样品依次进行第一水洗、酸洗和第二水洗，其中，酸洗的方式为：将经过第一水洗的固态样品与硝酸按照1:0.01-0.5的重量比进行混合，随后在

150-400℃的温度下蒸馏除去硝酸。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述固态样品中氯离子的含量为2-5重量％。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，经过第一水洗的固态样品与硝酸进行混合的条件包括：温度为20-60℃，时间为1-100分钟。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述经过第一水洗的固态样品与硝酸的重量比为

1:0.05-0.2。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的方法，其中，所述硝酸由浓度为5-20重量％的稀硝酸溶液提供。

6.根据权利要求1-4中任意一项所述的方法，其中，所述蒸馏除去硝酸的温度为200-

300℃。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一水洗的方式为：将固态样品与水混合并进行固液分离，提钛尾渣与水的重量比为1:1-10。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，固态样品与水混合的条件包括：温度为20-60℃，时间为5-20分钟。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二水洗的方式为：将经过酸洗的固态样品与水混合并进行固液分离，经过酸洗的固态样品与水的重量比为1:1-10。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，经过酸洗的固态样品与水混合的条件包括：温度为20-60℃，时间为5-20分钟。

说明书

一种对固态样品进行除氯的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及钒钛资源综合利用领域，具体的是涉及一种对固态样品进行除氯的方法。

背景技术

[0002] 攀钢采用普通高炉冶炼钒钛磁铁矿的流程，实现了钒钛磁铁矿的大规模经济冶炼，但由于钒钛磁铁矿的特殊性质，也导致了占钒钛磁铁矿中钛资源总量约52％的TiO2伴随铁精矿进入高炉渣中，形成TiO2含量为21-25％的高钛型高炉渣。攀钢通过“高温碳化-低温氯化”工艺(高炉渣在高温下加碳熔炼获得碳化渣，碳化渣主要反应成份TiC在表观400℃时就能发生氯化)，可以将含钛高炉渣的TiO2以TiCl4的形式提取出来，作为海绵钛或者氯化法钛白的原料。高炉渣经过提钛后的尾渣称为提钛尾渣。由于提钛尾渣中含有大量的氯离子，限制了其在建筑行业中的大规模利用。寻找一种经济、有效的方法处理提钛尾渣以实现其在建筑行业的规模化应用是综合利用含钛高炉渣急需解决的一个问题。

发明内容

[0003] 本发明的目的是提供一种对固态样品进行除氯的方法，采用该方法可以有效脱固态样品尤其是除提钛尾渣中的氯离子，效率在90％以上。

[0004] 具体地，本发明提供了一种对固态样品进行除氯的方法，所述固态样品中含有氯离子，该方法包括以下步骤：将固态样品依次进行第一水洗、酸洗和第二水洗，其中，酸洗的方式为：将经过第一水洗的固态样品与硝酸按照1:0.01-0.5的重量比进行混合，随后在150-400℃的温度下蒸馏除去硝酸。

[0005] 采用本发明提供的方法，可以除去固态样品尤其是提钛尾渣中的氯离子，并且氯离子脱除率在90％以上。采用本发明的方法处理得到的固态样品中氯含量小于0.06重量％，可以满足后续作为建筑材料尤其是水泥和矿渣微粉的原料的要求。

[0006] 本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

具体实施方式

[0007] 以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

[0008] 在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。

[0009] 本发明提供了一种对固态样品进行除氯的方法，所述固态样品中含有氯离子，该方法包括以下步骤：将固态样品依次进行第一水洗、酸洗和第二水洗，其中，酸洗的方式为：将经过第一水洗的固态样品与硝酸按照1:0.01-0.5的重量比进行混合，随后在150-400℃的温度下蒸馏除去硝酸。

[0010] 在本发明中，所述固态样品尤其优选为提钛尾渣。所述提钛尾渣的来源和组成可以为本领域的常规选择。例如，所述提钛尾渣可以为高炉渣经过提钛后的尾渣，提钛方法可以为“高温碳化-低温氯化”工艺，具体的过程和条件为本领域技术人员所熟知。

[0011] 在本发明中，所述固态样品中氯离子的含量可以为2-5重量％，优选为2.5-3.5％重量。所述氯离子的含量可以按照GB/T 176-2008《水泥化学分析方法》进行测定。在本发明中，所述固态样品中含有的氯离子优选以水溶性氯化物的形式存在，例如可以为铁、钙、镁和锰中的一种或多种元素的氯化物。

[0012] 根据一种优选的实施方式，除了上述的氯离子，本发明的固态样品中还可以含有6-8重量％的游离碳、28-32重量％的CaO、7-9重量％的MgO、24-27重量％的SiO2、5-7重量％的TiO2、12-14重量％的Al2O3、2-3重量％的TiC以及含量均在1重量％以下的FeO、MnO、TiO和氟化物等。需要说明的是，由于氯离子以水溶性氯化物的形式存在，所以固态样品中除了氯离子还包括铁离子、钙离子、镁离子和锰离子中的一种或多种，所述水溶性氯化物的含量可以为5-16重量％。

[0013] 根据本发明，所述固态样品为提钛尾渣时，所述提钛尾渣的粒度没有特别的限定，可以为经“高温碳化-低温氯化”工艺氯化后产生未经粉碎或其他处理的提钛尾渣，也可以为经过粉碎处理的提钛尾渣。

[0014] 在本发明中，所述经过第一水洗的固态样品与硝酸进行接触的条件没有特别的限定，只要能将经过第一水洗的固态样品与硝酸混合均匀即可。例如，所述经过第一水洗的固态样品与硝酸混合的条件包括：温度可以为20-60℃，时间可以为1-100分钟，优选为10-30分钟。所述混合优选在搅拌下进行。

[0015] 在本发明中，所述经过第一水洗的固态样品与硝酸的用量的比例可以在较大范围内变动。例如所述经过第一水洗的固态样品与硝酸的重量比可以为1:0.01-0.5，考虑到硝酸的利用率和除氯效果，所述经过第一水洗的固态样品与硝酸的重量比优选为1:0.05-0.2。其中，所述硝酸指的是纯硝酸。

[0016] 在本发明中，所述硝酸优选由硝酸水溶液的形式提供，例如所述硝酸可以由浓度为5-20重量％的稀硝酸溶液提供。

[0017] 在本发明中，所述蒸馏除去硝酸的温度可以在较大范围内变动，例如可以为200-300℃。由于随着蒸馏的进行，需要逐步提高温度，所以200-300℃为蒸馏过程的最终温度，将温度控制在该范围内，可以保证硝酸全部蒸发完全。

[0018] 在本发明中，所述第一水洗可以为常规的水洗过程，例如，所述第一水洗的方式可以为：将固态样品与水混合并进行固液分离。所述固态样品与水的用量的重量比没有特别的限定，例如可以为1：1-10，优选为1:3-6。所述固态样品与水混合的条件没有特别的限定，可以为本领域的常规选择。例如，所述固态样品与水混合的条件包括：温度可以为20-60℃，时间可以为5-20分钟。所述固态样品与水混合优选在搅拌条件下进行。

[0019] 在本发明中，所述第二水洗和第一水洗的步骤和条件可以相同或不同。所述第二水洗的方式可以为：将经过酸洗的固态样品与水混合并进行固液分离。经过酸洗的固态样品与水的用量的重量比没有特别的限定，例如可以为1:1-10，优选为1:3-6。所述经过酸洗的固态样品与水混合的条件没有特别的限定，可以为本领域的常规选择。例如，所述经过酸洗的固态样品与水混合的条件包括：温度可以为20-60℃，时间可以为5-20分钟。所述经过酸洗的固态样品与水混合优选在搅拌条件下进行。

[0020] 根据本发明，所述方法还包括第一水洗和第二水洗之后的固液分离过程。所述固液分离的方式可以为本领域的常规选择，例如可以为过滤、抽滤和离心等。具体的步骤和条件为本领域技术人员所熟知，在此不再赘述。

[0021] 以下将通过实施例对本发明进行详细描述。以下实施例中，

[0022] 所述氯离子的含量可以按照GB/T 176-2008《水泥化学分析方法》进行测定。

[0023] 氯离子脱除率＝(除氯处理前的提钛尾渣中氯离子含量-除氯处理后的提钛尾渣中氯离子含量)/除氯处理前的提钛尾渣中氯离子含量×100％。

[0024] 实施例1

[0025] 本实施例用于说明本发明提供的对固态样品进行除氯的方法

[0026] 本实施例中所使用的提钛尾渣中氯离子的含量为2.96重量％，游离碳含量为6.94重量％，所述提钛尾渣中还含有26.92重量％的CaO、8.01重量％的MgO、26.75重量％的SiO2、5.98重量％的TiO2、13.6重量％的Al2O3和2.3重量％的TiC以及0.7重量％的FeO、0.61重量％的MnO和0.77重量％的TiO，可溶性氯化物的含量为7.42重量％。

[0027] 将100g提钛尾渣与400ml水混合，在20℃下搅拌5分钟，然后使用真空泵减压过滤，得到经过第一水洗的提钛尾渣，并将其与100ml浓度为5重量％的稀硝酸混合均匀，在200℃下蒸馏除去硝酸，待液体完全蒸干后，加入500ml水在40℃下搅拌15分钟以进行第二水洗，然后使用真空泵减压过滤，并将得到的提钛尾渣干燥。对干燥后的提钛尾渣进行氯离子含量和酸度的测定。经过除氯处理的提钛尾渣中的氯离子含量为0.045重量％，脱除率为98.48％。

[0028] 实施例2

[0029] 本实施例用于说明本发明提供的对固态样品进行除氯的方法

[0030] 本实施例中所使用的提钛尾渣中氯离子的含量为2.50重量％，游离碳含量为7.81重量％，所述提钛尾渣中还含有32.25重量％的CaO、9.11重量％的MgO、24.12重量％的SiO2和7.03重量％的TiO2、12重量％的Al2O3和2重量％的TiC以及0.35重量％的FeO和0.31重量％的MnO，可溶性氯化物的含量为5.02重量％。

[0031] 将100g提钛尾渣与600ml水混合，在60℃下搅拌20分钟，然后使用真空泵减压过滤，得到经过第一水洗的提钛尾渣，并将其与100ml浓度为15重量％的稀硝酸混合均匀，在300℃下蒸馏除去硝酸，待液体完全蒸干后，加入300ml水在20℃下搅拌20分钟以进行第二水洗，然后使用真空泵减压过滤，并将得到的提钛尾渣干燥。对干燥后的提钛尾渣进行氯离子含量和酸度的测定。经过除氯处理的提钛尾渣中的氯离子含量为0.035重量％，脱除率为
98.6％。

[0032] 实施例3

[0033] 本实施例用于说明本发明提供的对固态样品进行除氯的方法

[0034] 本实施例中所使用的提钛尾渣中氯离子的含量为3.52重量％，游离碳含量为6.49重量％，所述提钛尾渣中还含有28.02重量％的CaO、7.11重量％的MgO、27.0重量％的SiO2、5.05重量％的TiO2、14.01重量％的Al2O3和1.98重量％的TiC以及0.12重量％的FeO、0.43重量％的TiO，可溶性氯化物的含量为6.27重量％。

[0035] 将100g提钛尾渣与300ml水混合，在30℃下搅拌15分钟，然后使用真空泵减压过滤，得到经过第一水洗的提钛尾渣，并将其与100ml浓度为20重量％的稀硝酸混合均匀，在260℃下蒸馏除去硝酸，待液体完全蒸干后，加入600ml水在60℃下搅拌5分钟以进行第二水洗，然后使用真空泵减压过滤，并将得到的提钛尾渣干燥。对干燥后的提钛尾渣进行氯离子含量和酸度的测定。经过除氯处理的提钛尾渣中的氯离子含量为0.03重量％，脱除率为
99.15％。

[0036] 对比例1

[0037] 本对比例用于说明参比的固态样品除氯的方法

[0038] 按照实施例1的方法进行，不同的是，不进行酸洗的步骤，只进行第一水洗和第二水洗。最终得到的提钛尾渣中氯离子含量为0.6重量％，脱除率为79.73％。

[0039] 对比例2

[0040] 本对比例用于说明参比的固态样品除氯的方法

[0041] 按照实施例1的方法进行，不同的是，不进行第二水洗的步骤，只进行第一水洗和酸洗。最终得到的提钛尾渣中氯离子含量为0.11重量％，脱除率为96.28％。

[0042] 对比例3

[0043] 本对比例用于说明参比的对固态样品进行除氯的方法

[0044] 按照实施例1的方法进行，不同的是，加入的浓度为5重量％的稀硝酸的体积为10ml。最终得到的提钛尾渣中氯离子含量为0.32重量％，脱除率为89.19％。

[0045] 对比例4

[0046] 本对比例用于说明参比的对固态样品进行除氯的方法

[0047] 按照实施例1的方法进行，不同的是，蒸馏除去稀硝酸的温度为100℃。最终得到的提钛尾渣中氯离子含量为0.36重量％，脱除率为87.84％。

[0048] 对比例5

[0049] 本对比例用于说明参比的对固态样品进行除氯的方法

[0050] 按照实施例1的方法进行，不同的是，使用相同浓度相同体积的稀硫酸代替硝酸。最终得到的提钛尾渣中氯离子含量为0.42重量％，脱除率为85.81％。

[0051] 从以上实施例和对比例的结果可以看出，采用本发明的处理方法，提钛尾渣中的氯离子脱除效果好。

[0052] 以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

[0053] 另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

[0054] 此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。