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二氧化钛，俗称钛白，是一种重要的化工原料，是性能最好的一种白色颜料，广泛应用于涂料，塑料、造纸等行业。中国蕴藏着极其丰富的钛矿资源，居世界首位(48％)，其中98.9％是钛铁矿，而90％以上的钛铁矿用于生产高附加值钛白粉。攀西地区的钒钛铁矿(占全国的90.5％，约含20多种稀有贵重金属)，品位较低、钙镁含量高、较难选矿，以钢铁为主业的钛资源利用率经多年攻关仅为14.5％。大量未被利用的尾矿和高炉渣等钛资源排放到环境，已经对长江上游的金沙江流域造成严重的环境污染。目前工业上生产二氧化钛的方法主要是硫酸法和氯化法两种工艺，但无论是硫酸法还是氯化法在生产过程中均存在排废量大、废物毒性大、对环境污染重等问题。因此，研发高效-清洁-综合利用的钛冶金绿色过程新技术，具有重大现实意义和社会意义。
本论文针对中国钛资源特色，提出了生产二氧化钛的新工艺，该工艺以钛铁矿为原料，以无毒、无害的氢氧化钾亚熔盐为反应介质，从生产源头消除了对环境的污染，实现了钛资源有价组分的综合利用。
主要研究内容如下：
(1)对钛铁矿在氢氧化钾亚熔盐介质中的分解工艺条件进行了优化，并对分解后产物的相分离、水洗深度脱钾工艺以及杂质分布进行了研究。得出了氢氧化钾亚熔盐分解钛铁矿的最优条件、最优水洗方式和水洗工艺操作参数。实验结果表明，在优化条件下，矿石的分解率在96.5％以上；分解后经相分离、水洗、蒸发浓缩可实现碱循环。
(2)新工艺利用磷酸三丁酯从经深度脱钾后的亚熔盐反应产物的酸解液中萃取分离Fe3+，分离铁后的含钛液进行水解，可以得到球形的金红石型二氧化钛。实验结果表明，在优化条件下，铁的萃取率可以达到99.5％以上，基本实现了钛铁矿中主元素钛、铁的分离；萃取剂易被反萃再生，反萃率可达98.6％以上；通过控制钛液的水解条件，得到的二氧化钛含量在98％以上，若经漂白、包膜等后处理即为工业上广泛使用的钛白。
(3)在低酸度或者碱性条件下，钛铁矿氢氧化钾亚熔盐反应产物(K4Ti3O8)能与溶液中H+发生固相离子交换反应，随溶液pH值的降低，K4Ti3O8中K+离子逐渐被交换出来，生成一系列无定形的钛酸盐中间体及二氧化钛。一定条件下所得的钛酸盐中间体经合适的温度煅烧后可转化为TiO2或K2Ti6O13纤维，而水解直接得到的二氧化钛结晶性较好，煅烧后产物为球形，纯度可达92％以上。
(4)对在高浓盐酸介质中，钛铁矿氢氧化钾亚熔盐反应产物(K4T13O8)的水解工艺进行了探讨和优化，得到了最优工艺条件。实验结果表明，在优化条件下可以得到纯度大于93％的金红石型二氧化钛，且钛的损失率低于2％，所得二氧化钛呈短棒状。