钛铁矿工业提取二氧化钛的方法比较

二氧化钛主要由金红石和钛铁矿生产。金红石被认为是最富钛的矿物，它被直接用作TiO 2的原料。另一方面，钛铁矿是自然界中最丰富的钛矿物。沉积物以砂矿形式存在于沿海海滩，以火成岩形式存在于矿山中。尽管世界钛铁矿、锐钛矿和金红石的总资源量估计超过20亿吨，但地壳中的天然金红石储量有限。它们仅占钛铁矿储量的十分之一。由于天然金红石的缺乏，人们开始研究将钛铁矿转化为合成金红石。毫无疑问，钛铁矿作为最重要的钛资源，未来仍将在钛工业中占据主导地位。

钛铁矿工业实践分为三种类型：冶炼、氯化和硫酸盐工艺。这些工艺的原材料要求和化学成分各不相同。在冶炼过程中，钛铁矿通过碳热法提质，产生富含TiO 2的炉渣作为主要产品，并产生生铁作为副产品。全球65%以上的钛铁矿是用电炉冶炼的，我国85%以上是钛铁矿的主要生产方法。但冶炼过程会产生大量二氧化碳气体，污染环境，且需要消耗过多的能源。

氯化法提取二氧化钛，通过浓盐酸直接浸出，溶解钛铁矿矿石中至少 80% 的钛和铁。该方法的缺点是工艺流程长、产品质量低、回收率差、成本高、废物排放量高。硫酸盐工艺是第一个用钛铁矿生产钛颜料的商业工艺。在此过程中，硫酸与钛铁矿或高钛矿渣，在消化中结合，形成中间产品硫酸氧钛和硫酸铁。利用硫酸工艺开发钛白粉的最大挑战是废物排放，包括酸水解残渣、废酸和酸性废水。

在Murso 工艺中，其中使用流化床进行热转化。钛铁矿在 900–950 °C 的流化床中进行预氧化，并使用另一个流化床用 H 2 等还原剂还原热氧化矿石中的铁离子。然后，来自第二个流化床的产物在 108-110 °C 的温度范围内用约 20% HCl 消化。在此过程中，HCl 比硫酸盐过程更容易回收。

在拉波尔特工艺中，矿石在950℃的流化床中进行预氧化，然后在约900℃的回转窑中使用焦炭进行还原焙烧。使用煤作为还原剂，由钛铁矿中的铁含量形成氧化亚铁。焙烧后的矿石用18%HCl在常压下浸出3.5h以消除离子含量，得到高纯TiO 2的合成金红石。

日本的片冈工艺由钛铁矿矿石中的三价铁经还原焙烧还原为氧化亚铁，然后经硫酸浸出而成。通过向浸出液中添加水合TiO 2作为晶种来提高钛盐的沉淀速率，以改善铁物质的去除并加速钛盐的沉降。因此，片冈工艺能够在较低温度下从钛铁矿中分离铁，使用较少的硫酸，从而使其更具可持续性和经济可行性。TiO 2回收率达到95%以上。

在 Austpac 工艺中，钛铁矿在 800 至 1000 °C 的温度下焙烧。磁选可以去除脉石矿物。HCl (25%) 通过浸出去除铁和杂质。将产生的残余物过滤、洗涤并煅烧。采用磁选获得合成金红石> 97% TiO 2。Benelite 工艺利用碳热还原，通过用 18-20% HCl 浸出将其他形式的铁转化为亚铁态。