熔盐法处理高钛渣制备TiO2过程中的杂质分离研究

以高钛渣为原料，通过熔盐反应-相分离-水解-煅烧-后处理过程制备钛白粉是钛白清洁生产新技术。其中相分离过程是杂质分离制备合格钛白粉的关键步骤，同时熔盐反应影响杂质的分离和主元素钛的转化。本项目针对杂质分离关键问题，研究熔盐反应体系冶金新过程的热力学特性、Ti和Fe、Cr、Mn、Al、Si等杂质在熔盐反应时的相平衡规律、杂质对多钛酸盐组成和结构的影响、杂质在相分离过程的分布规律和分离特性，以及多钛酸盐经相分离后的物相变化和转化规律，确定相分离工艺，获取关键过程机理信息及调控方法，在水解过程前有效分离杂质，提高酸回收循环利用效率和产品质量，实现在工艺过程中杂质高效分离和钛资源清洁转化的目标，构建熔盐法钛白清洁工艺的理论体系，为钛白清洁工艺的产业化放大提供理论依据和技术支持。

以高钛渣为原料，通过熔盐反应-相分离-水解-煅烧-后处理过程制备钛白粉是钛白清洁生产新技术。本项目针对杂质分离关键问题，获取了熔盐反应体系冶金新过程的热力学特性，研究了Ti和Fe、Cr、Mn、Al、Si等杂质在熔盐反应时的相平衡规律，考察了杂质和多钛酸盐在相分离过程的分布规律和分离特性，对熔盐产物的制备影响因素等进行了系统研究。通过热力学计算，对高钛渣主要组分在氢氧化钠熔盐中分解可能生成的产物进行了分析；在优化的熔盐反应分解条件下钛转化率达到98%以上，XRD表征为单一晶相的Na2TiO3；熔盐反应产物Na2TiO3经相分离可再生反应介质NaOH，可将90% Na+离子浸出至碱液中；实现铬、铝、锰、硅杂质离子与钛的高效高选择性分离；确定了相分离工艺，得到的相分离产物；系统研究了熔盐法生产过程中的主要杂质Na2O、SiO2、ZrO2、Fe2O3、Nb2O5、MnO2、Cr2O3等对于最终TiO2产品颜料性能的影响，并对其相关的影响机理进行了分析。本项目成功获取了关键过程机理信息及调控方法，在水解过程前有效分离杂质，提高了介质循环效率和产品质量，实现在工艺过程中杂质高效分离和钛资源清洁转化的目标，完善了熔盐法钛白清洁工艺的理论体系。 项目期间发表学术论文13 篇，包括7 篇SCI 收录和11 篇EI 收录论文，国际会议论文1篇，申请中国发明专利1项；协助培养博士研究生2名（已毕业1名）。项目负责人于2011年入选中国科学院青年创新促进会会员，并被评为2012年度“优秀会员”。