申请/专利权人：中国科学院过程工程研究所

申请日：2022-11-11

公开（公告）日：2024-04-19

公开（公告）号：CN117904432A

主分类号：C22B3/02

分类号：C22B3/02;C22B3/08;C22B3/44;C22B34/12;C25C1/06;C25C7/00;C25C7/06

优先权：["20221018 CN 2022112736063"]

专利状态码：在审-实质审查的生效

法律状态：2024.05.07#实质审查的生效;2024.04.19#公开

摘要：本发明属于能源、冶金领域。具体地，本发明公开了一种钛铁矿同时生产低碳纯铁、钛白粉和高端海绵钛的系统及方法。通过酸解分离工序对钛铁矿进行直接酸解，分离得到硫酸氧钛溶液及铁盐晶体。通过溶解净化工序，获得净化铁盐溶液，同时实现溶解渣净化渣的资源化利用和硫的循环利用。通过电池炼铁工序和溶液贫化工序，实现纯铁的制备，进而实现系统硫酸循环和氢气产品、氧气产品的回收利用。通过钛白粉工序，采用细粒流态化煅烧技术，实现硫酸法钛白粉的制备。通过高端海绵钛工序，采用粗粒流态化煅烧，得到高端海绵钛。本发明适用于钛铁矿同时生产低碳纯铁、钛白粉和高端海绵钛的大规模连续生产，具有效率高、能耗低、无污染和经济性好等优点。

主权项：1.一种钛铁矿同时生产低碳纯铁、钛白粉和高端海绵钛的系统，其特征在于，所述系统包括酸解分离工序1、溶解净化工序2、电池炼铁工序3、溶液贫化工序4、钛白粉工序5和高端海绵钛工序6；所述酸解分离工序1包括酸解装置1-1和钛铁分离装置1-2；所述溶解净化工序2包括溶解过滤装置2-1、二氧化硫换热器2-2、高温脱硫装置2-3、铁液净化装置2-4和太阳能炉2-5；所述电池炼铁工序3包括电冶金装置3-1、阴极液换热装置3-2和阳极液换热装置3-3；所述溶液贫化工序4包括硫酸浓缩装置4-1和电贫化装置4-2；所述钛白粉工序5包括钛液净化装置5-1、细粒水解装置5-2、细粒流态化煅烧装置5-3和表面改性装置5-4；所述高端海绵钛工序6包括粗粒水解装置6-1、粗粒流态化煅烧装置6-2、流态化氯化装置6-3和镁热还原装置6-4；所述酸解装置1-1的进料口与钛铁矿通过管道相连接；所述酸解装置1-1的进液口与所述硫酸浓缩装置4-1出液口和硫酸溶液总管通过管道相连接；所述酸解装置1-1内设换热夹套，夹套入口与太阳能炉高温介质通过管道相连接，夹套出口与太阳能炉低温介质通过管道相连接；所述酸解装置1-1的出液口与所述钛铁分离装置1-2的进液口通过管道相连接；所述钛铁分离装置1-2的出液口与所述钛液净化装置5-1的进液口通过管道相连接；所述钛铁分离装置1-2的出料口与所述溶解过滤装置2-1的进料口通过管道相连接；所述溶解过滤装置2-1的进液口与所述硫酸浓缩装置4-1的再生水出口通过管道相连接；所述溶解过滤装置2-1的进气口与所述二氧化硫换热器2-2的二氧化硫出气口通过管道相连接；所述溶解过滤装置2-1的出渣口与所述高温脱硫装置2-3的进料口通过管道相连接；所述溶解过滤装置2-1的出液口与所述铁液净化装置2-4的进液口通过管道相连接；所述二氧化硫换热器2-2的高温进气口与所述高温脱硫装置2-3的出气口通过管道相连接；所述二氧化硫换热器2-2空气入口与空气总管相连接；所述二氧化硫换热器2-2高温空气出口与所述阴极液换热3-2气体入口、阳极液换热3-3气体入口通过管道相连接；所述高温脱硫装置2-3的气体入口与所述电冶金装置3-1的氢气出口、所述电贫化装置4-2的氢气出口通过管道相连；所述高温脱硫装置2-3净化渣入口与所述铁液净化装置2-4的渣出口通过管道相连接；所述高温脱硫装置2-3固体料出口与水泥熟料产品通过管道相连接；所述高温脱硫装置2-3内置换热夹套，换热夹套高温介质入口与所述太阳能炉2-5高温介质出口通过管道相连接；换热夹套低温介质出口与所述太阳能炉2-5低温介质入口通过管道相连接；所述太阳能炉2-5设置有接收太阳能辐射的窗口；所述铁液净化装置2-4的出液口与所述阴极液换热装置3-2的进液口通过管道相连接；所述电冶金装置3-1的阳极进液口与所述阳极液换热装置3-3出液口通过管道相连接；所述电冶金装置3-1的阴极进液口与所述阴极液换热装置3-2的出液口通过管道相连接；所述电冶金装置3-1的阳极出液口与所述电贫化装置4-2的阳极进液口通过管道相连接；所述电冶金装置3-1的阳极出气口与氧气产品管道相连接；所述电冶金装置3-1的阴极出液口与所述电贫化装置4-2的阴极进液口通过管道相连接；所述电冶金装置3-1的阴极出气口与氢气产品管道相连接；所述电冶金装置3-1的阴极敞口设计，纯铁为最终产品；所述电冶金装置3-1的阳极与绿电的正极通过导电铜梁相连接；所述电冶金装置3-1的阴极与绿电的负极通过导电铜梁相连接；所述阴极液换热装置3-2出气口与低温空气排空口通过管道相连接；所述阳极液换热装置3-3的出气口与低温空气排空口通过管道相连接；所述阳极液换热装置3-3的进液口与所述电贫化装置4-2阴极出液口通过管道相连接；所述硫酸浓缩装置4-1的进液口与所述电贫化装置4-2阳极出液口通过管道相连接；所述硫酸浓缩装置4-1内置换热夹套，换热夹套高温介质入口与所述太阳能炉2-5高温介质出口通过管道相连接；换热夹套低温介质出口与所述太阳能炉2-5低温介质入口通过管道相连接；所述电贫化装置4-2的阳极与绿电的正极通过导电铜梁相连接；所述电贫化装置4-2的阴极与绿电的负极通过导电铜梁相连接；所述电贫化装置4-2的阳极出气口与氧气产品管道相连接；所述电贫化装置4-2的阴极出气口与氢气产品管道相连接；所述电贫化装置4-2的阴极敞口设计，纯铁为最终产品；所述钛液净化装置5-1的出液口与所述细粒水解装置5-2、所述粗粒水解装置6-1的进液口通过管道相连接；所述细粒水解装置5-2的出料口与所述细粒流态化煅烧装置5-3的进料口通过管道相连接；所述细粒流态化煅烧装置5-3的出料口与所述表面改性装置5-4的进料口通过管道相连接；所述表面改性处理装置5-4的出料口与硫酸法钛白粉产品管道相连接；所述粗粒水解装置6-1的出料口与所述粗粒流态化煅烧装置6-2的进料口通过管道相连接；所述粗粒流态化煅烧装置6-2的出料口与所述流态化氯化装置6-3的进料口通过管道相连接；所述流态化氯化装置6-3的进料口与氯气、碳粉的管口通过管道相连接；所述流态化氯化装置6-3的出料口与所述镁热还原装置6-4的进料口通过管道相连接；所述镁热还原装置6-4的进料口与镁锭通过管道相连接；所述镁热还原装置6-4的出料口与高端海绵钛产品通过管道相连接。

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百度查询： 中国科学院过程工程研究所 一种钛铁矿同时生产低碳纯铁、钛白粉和高端海绵钛的系统和方法

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