CN102164858A - 硫酸盐方法 - Google Patents

Abstract

一种用于从含钛材料(如本文中所定义的)生产二氧化钛的硫酸盐方法，包括用浸出剂浸出所述含钛材料以形成处理溶液的步骤，该处理溶液包括硫酸氧钛和硫酸亚铁的酸性溶液，其中所述硫酸盐方法进一步包括过滤步骤，该过滤步骤包括在将所述浸出剂供给到所述浸出步骤以前过滤所述浸出剂以从所述浸出剂中至少基本上除去硫酸氧钛颗粒。

Description

硫酸盐方法

技术领域

本发明涉及用于从含钛材料生产二氧化钛的方法。

在本文中，术语“含钛”材料被理解为指任何含有钛的材料，包括，例如，矿石、矿石精矿(浓缩物)、以及含钛炉渣(矿渣)。

本发明特别涉及用于从含钛材料生产二氧化钛的硫酸盐方法。

本发明特别涉及由本申请人开发的硫酸盐方法。

背景技术

以本申请人名义的国际申请PCT/AU2004/001421描述了由本申请人作出的硫酸盐方法的发明(在下文中称作“本申请人的硫酸盐方法”)。在该国际申请中披露的内容以引用的方式结合于本文。

概括而言，在国际申请PCT/AU2004/001421中所描述和要求保护的本申请人的硫酸盐方法是这种类型的用于从含钛材料(如含铁的含钛材料如钛铁矿)生产二氧化钛的硫酸盐方法，该方法包括以下步骤：

(a)以多级方式用包含硫酸的浸出溶液(浸出液，leach solution)浸出(浸提，leaching)固体含钛材料并形成包括硫酸氧钛和硫酸亚铁的酸性溶液的处理溶液(生产溶液，process solution)；

(b)分离来自浸出步骤(a)的处理溶液和残余固相；

(c)从来自步骤(b)的处理溶液中沉淀硫酸氧钛；

(d)从处理溶液中分离沉淀的硫酸氧钛；

(e)处理沉淀的硫酸氧钛并产生包含硫酸氧钛的溶液；

(f)使在溶液中的硫酸氧钛水解并形成包含水合二氧化钛的固相和一液相；

(g)分离包含水合二氧化钛的固相和该液相；以及

(h)煅烧来自步骤(e)的固相并形成二氧化钛。

此外，本申请人的硫酸盐方法包括以下步骤：从来自步骤(b)的处理溶液和/或来自步骤(d)的以固体硫酸亚铁晶体和处理溶液的淤浆形式的消耗的处理溶液中，除去硫酸亚铁。

此外，如在以本申请人名义的后来提交的国际申请PCT/AU2007/001320中所描述和要求保护的，本申请人的硫酸盐方法包括三价铁离子还原步骤，该步骤会降低处理溶液中的三价铁离子的浓度。

在本文中，术语“水合二氧化钛”被理解为包括，例如，具有式TiO₂.2H₂O和TiO₂.H₂O的化合物。

此外，在本文中术语“水合二氧化钛”被理解为包括在技术文献中描述为氢氧化钛(Ti(OH)₄)的化合物。

在本文中，以下提及的金属浓度被理解为通过感应耦合等离子体(ICP)(所有金属)或通过滴定(在Ti和Fe-亚铁和三价铁的情况下)来确定。

自从2003年10月17日的国际申请PCT/AU2004/001421的优先权日以来，本申请人已对本申请人的硫酸盐方法进行了进一步的研究工作并且已确定了未披露在该国际申请中的重要的单独和组合的许多特点，以便有效地操作该方法。

由本申请人进行的进一步的研究工作已导致本申请人对于在浸出步骤过程中颗粒硫酸氧钛对硫酸氧钛从溶液中沉淀的影响获得更好的理解。尤其是，本申请人已发现，在浸出步骤过程中在浸出溶液中颗粒硫酸氧钛的存在可以作为种子，引起溶解的硫酸氧钛从溶液中过早沉淀。在浸出步骤过程中，颗粒硫酸氧钛的沉淀对浸出步骤具有比本申请人认为的情况更大的不利影响，并且是在阻止实现高提取率方面的主要因素之一。

可以理解的是，如果在本文中提及任何现有技术出版物，则这样的参考并不构成承认出版物形成本领域中常见一般知识的一部分(在澳大利亚或任何其它国家)。

发明内容

因此，从广义上讲，本发明提供了用于从含钛材料(如含铁的含钛材料如钛铁矿)生产二氧化钛的硫酸盐方法，该方法包括：形成处理溶液的浸出步骤，该处理溶液包括硫酸氧钛和硫酸亚铁的酸性溶液，这是由于用浸出剂(leachant)浸出固体含钛材料的结果；以及在处理溶液中从硫酸氧钛形成二氧化钛的水解和其它步骤，并且上述方法的特征在于，在将浸出剂供给到浸出步骤以前过滤用于浸出步骤的浸出剂以从浸出剂中至少基本上除去硫酸氧钛颗粒。

在本文中术语“至少基本上除去硫酸氧钛颗粒”被理解为指，过滤步骤的目的是最大程度地除去硫酸氧钛颗粒。

本申请人已发现，上述颗粒硫酸氧钛会在浸出中促进硫酸氧钛的不需要的沉淀并且这对于浸出步骤具有比本申请人认为的情况更大的不利影响，因此重要的是，确保不将颗粒硫酸氧钛引入到浸出步骤中。在浸出步骤中硫酸氧钛的沉淀使得必须停止浸出步骤，分离固相和液相，然后以连续的浸出级(浸出阶段，leach stage)继续含钛材料的浸出。多级浸出本身不是问题。然而，如果得不到控制，则任何浸出步骤(不管是单级或多级)都是一个问题，并且本申请人已发现，颗粒硫酸氧钛的存在会对浸出步骤的控制具有影响。关于这一点，有关的是注意到，通常，浸出剂包括来自方法中作为浸出步骤的下游步骤的处理溶液，并且除非过滤浸出剂，否则不可避免的是，颗粒硫酸氧钛将被带到浸出步骤中。

通常，浸出剂包含新鲜的98％硫酸、来自该方法中的下游步骤的包含35-50％硫酸的滤液、以及来自该方法中的下游步骤的包含20-30％硫酸的回收的酸。

可以在分批基础上或在连续基础上进行单级浸出或多级浸出。

浸出步骤可以是单级浸出，该单级浸出在处理溶液中将在含钛材料中的至少65％的钛提取到溶液中。单级浸出可以是如在以本申请人名义并在与本申请同一天提交的澳大利亚临时申请的说明书中所描述的。单级浸出可以在单个釜(或罐)中或在一系列的釜(或罐)中进行，其中将材料从一个釜(或罐)转移到相继的釜(或罐)，而没有釜(或罐)之间的固/液分离步骤。

浸出步骤可以是多级浸出，如在国际申请PCT/AU2004/001421中所描述和要求保护的。

优选地，过滤步骤包括过滤浸出液以除去不能通过具有5μm孔的过滤器的颗粒。

更优选地，过滤步骤包括过滤浸出液以除去不能通过具有1μm孔的过滤器的颗粒。

在其中在分批基础上进行单级浸出的情况下，优选地，浸出包括将经过滤的浸出剂供给到分批釜，将经过滤的浸出剂加热至所需要的温度，以及将含钛材料加入釜中并且使浸出继续进行所需要的浸出时间段。

优选地，浸出步骤并不包括添加颗粒硫酸氧钛。

更具体地说，硫酸盐方法包括以下步骤：

(a)用经过滤的浸出剂浸出固体含钛材料并形成包括硫酸氧钛和硫酸亚铁的酸性溶液的处理溶液；

(b)分离来自浸出步骤(a)的处理溶液和残余固相；

(c)从来自步骤(b)的处理溶液中沉淀硫酸氧钛；

(d)从处理溶液中分离沉淀的硫酸氧钛；

(e)处理沉淀的硫酸氧钛并产生包含硫酸氧钛的溶液；

(f)使在溶液中的硫酸氧钛水解并形成包含水合二氧化钛的固相和一液相；

(g)分离包含水合二氧化钛的固相和该液相；以及

(h)煅烧来自步骤(g)的固相并形成二氧化钛。

本发明的方法包括下列典型反应。

浸出：

FeTiO₃+2H₂SO₄→FeSO₄+TiOSO₄+2H₂O

三价铁还原：

-可以通过与铁金属或二氧化硫的还原作用来进行。

Fe₂(SO₄)₃+Fe^o→3FeSO₄

Fe₂(SO₄)₃+SO₂+2H₂O→2FeSO₄+2H₂SO₄

硫酸亚铁结晶：

FeSO₄+7H₂O→FeSO₄.7H₂O

硫酸氧钛沉淀：

TiOSO₄+2H₂O→TiOSO₄.2H₂O

水解：

TiOSO₄+2H₂O→TiO(OH)₂+H₂SO₄

煅烧：

TiO(OH)₂→TiO₂+H₂O

附图说明

现在仅参照附图(图1)通过举例的方式来进一步描述本发明的硫酸盐方法，上述附图是本发明的硫酸盐方法的一种实施方式的流程图。

具体实施方式

图1所示的流程图包括下列主要步骤：

(a)浸出；

(b)三价铁离子还原；

(c)硫酸亚铁(“绿矾”)结晶；

(d)硫酸氧钛结晶；

(e)钛溶解；

(f)颜料(或色素)水解(hydrolysis for pigment)；

(g)漂白；以及

(h)煅烧。

在下文中依次描述上述步骤(a)至(h)中的每一个。

下列描述关于从以钛铁矿形式的含钛材料生产二氧化钛。本发明并不限于这种含钛材料。

参照图1的流程图，在预处理步骤1中预处理来自存储区域的干钛铁矿。钛铁矿预处理可以包括在以本申请人名义的国际申请PCT/AU2005/000387中所描述和要求保护的方法，该方法包括使含钛材料与还原气体接触。另外或可替换地，可以通过常规方法如研磨来预处理钛铁矿。在上述国际申请中的披露内容以引用的方式结合于本文。

(a)浸出步骤

然后将经预处理的钛铁矿供给到浸出步骤。在本文描述的实施方式中，浸出步骤是单级浸出。

值得注意的是，本发明还扩展到包括在每个浸出级之间具有固/液分离的多级浸出的浸出步骤。

浸出步骤包括在至少80℃温度的釜3中在分批基础上进行一个浸出级至少5小时。

浸出步骤包括将浸出剂供给到釜3，将浸出剂加热至所需要的温度如90℃，以及将经预处理的钛铁矿加入釜3中并且使浸出继续进行所需要的浸出时间段。

浸出剂包含新鲜的98％硫酸、来自该方法中的下游步骤的包含35-50％硫酸的滤液、以及来自该方法中的下游步骤的包含20-30％硫酸的回收的酸。

起始酸浓度将取决于如下述中的任何一种或多种的因素：硫酸氧钛在处理溶液中的溶解度、钛进入溶液中的目标提取、待浸出的含钛材料的量、材料的矿物结构、以及在含钛材料中可浸出材料的量。

在将浸出剂供给到釜3以前通过具有5μm、更优选1μm孔的布来过滤浸出剂以从浸出剂至少基本上除去任何颗粒硫酸氧钛。如上所述，本申请人已发现，上述颗粒硫酸氧钛会引起在浸出中硫酸氧钛的不需要的沉淀。

在如流程图所示的单个釜3中或在相继的釜之间没有固/液分离的连续排列的多个釜(未示出)中进行浸出级。

在流程图中所示的浸出釜3是简单的搅拌釜。纤维增强塑料(FRP)适用于湿件。其它适宜的材料是耐酸砖和瓦(acid bricks and tiles)。

将从釜3中排出的浸出淤浆供给到过滤器13并用水洗涤。来自过滤器13、优选带式过滤器的滤液形成处理溶液并经管道15被供给到三价铁离子还原步骤17。用石灰中和来自过滤器13的滤饼并被处置为废产物。

控制浸出步骤中的工艺条件以在管道15中产生约40g/L Ti、90-100g/L Fe以及400-450g/L酸的处理溶液。这些是Fe和Ti的优选浓度，该浓度可以避免硫酸亚铁或硫酸氧钛过早地沉淀出来。

在单级浸出结束时，浸出总计为至少70％，优选至少80％。更高的提取是可行的。

在浸出级中的低酸度可以引起TiO(OH)₂的过早水解和沉淀。通常，在约425g/L H₂SO₄以下，这会变得显著。在450g/L H₂SO₄以上，硫酸氧钛二水合物TiOSO₄.2H₂O过早结晶的可能性会增加。

(b)三价铁离子还原步骤

三价铁离子还原步骤17的目的是在硫酸氧钛沉淀步骤以前从来自浸出步骤供给的处理溶液中除去三价铁离子。

本申请人已发现，三价铁离子会沉淀并且易于连同硫酸氧钛沉淀中间体一起被向前带到方法的后续步骤并对这些工艺步骤和对最终产品质量具有不利影响。因此，鉴于三价铁离子和硫酸氧钛的共沉淀，期望的是，在硫酸氧钛沉淀步骤以前除去三价铁离子。

可以通过用适宜的还原剂，如Ti³⁺离子、SO₂气体、H₂气、Zn粉、Al粉以及铁屑中的任何一种或多种，来处理用于浸出步骤的处理溶液，并将三价铁离子转化成亚铁离子，来实现三价铁离子还原。

三价铁去除步骤可以是在以下部分(c)中讨论的绿矾沉淀步骤以前，其除去上述离子，或在绿矾沉淀步骤以后，其中对于硫酸氧钛沉淀步骤需要额外的酸。

一种可替换的方法选项包括以下步骤：当溶液在活性炭柱的底部进入时将SO₂分散到处理溶液中，接着用氮气或空气喷射溶液以除去任何未反应的SO₂。在这种方法选项中，溶液可以包含0-1g/L Fe³⁺并且不用对三价铁还原进行进一步处理。

(c)硫酸亚铁沉淀步骤

在硫酸亚铁，即绿矾，结晶步骤19中，在溶液中的几乎所有的铁最终作为硫酸亚铁，通常作为硫酸亚铁七水合物(FeSO₄.7H₂O)而离开流程。

还从方法中除去大量水作为硫酸亚铁的结晶水。这使得可以回收和再循环来自下游水解步骤31的中等浓度酸，从而导致每吨TiO₂产物低得多的总酸消耗。

在硫酸亚铁沉淀步骤19中，在釜中将来自三价铁还原步骤17的处理溶液冷却至约20℃。这引起硫酸亚铁在釜中沉淀出来。在此阶段经冷却的处理溶液包含约40g/L Fe和55g/L Ti。由于经冷却的处理溶液的更少的体积，钛离子浓度会升高。

在硫酸亚铁沉淀步骤19期间或以后可以包括通过蒸发来除去水，以产生进一步的水结余(credit)。这有助于整个方法的水平衡并使得能够在浸出步骤中重新使用更多的处理溶液而不是变成来自该方法的排出流(bleed stream)。

可以通过常规的离心分离机或通过带式过滤器来从处理溶液中分离沉淀的硫酸亚铁。

可以直接出售硫酸亚铁或将硫酸亚铁转化成另一种可出售的产品。

虽然40g/L Fe(作为亚铁)保留在溶液中，但是铁通过该方法流程被再循环并最终返回到硫酸亚铁沉淀步骤19。因此，硫酸亚铁晶体基本上是铁从流程中离开的仅有的点。

Mn、Al以及Mg是微量元素，其主要连同硫酸亚铁晶体一起离开该流程。

(d)硫酸氧钛沉淀步骤

在通常通过数字21标识的硫酸氧钛沉淀步骤中，将新鲜的98％硫酸加入到来自硫酸亚铁沉淀步骤19的处理溶液中。

上述工艺条件引起钛按照下列反应作为硫酸氧钛二水合物，TiOSO₄.2H₂O从处理溶液中沉淀出来并且形成淤浆：

TiOSO₄+2H₂O→TiOSO₄.2H₂O

沉淀的实际机制还不清楚。

在硫酸氧钛沉淀步骤中优选的操作温度是110℃。

在低于90℃下沉淀会更慢。

在连续过程中沉淀是自身引晶(自给籽晶，self seeding)-产物晶体的存在会加速沉淀的动力学。对于分批操作，例如通过保留小部分的来自前一批的淤浆，可以提供晶种。

通过过滤器23，优选压滤器，将从一个或多个沉淀釜中排出的淤浆中的固体与淤浆分离，其形成滤饼和滤液。通过经管道11从水解步骤供给的循环酸来洗涤在过滤器23上的滤饼中的固体，因为这可以改善进行水解的高浓度Ti溶液的纯度。使用小心控制的水洗涤来替换在过滤器23上的滤饼中的最佳量的剩余酸。降低酸浓度至低于200g/L会使固体不稳定，导致固体的最终溶解。然后使用滤饼挤压和/或鼓气来控制滤饼的含水量。

来自过滤器23的滤液包含约35-50％H₂SO₄、5g/L Ti以及40g/L Fe。如果有必要，一些可以经管道75被再循环到硫酸氧钛沉淀阶段釜21。其余部分则经过管道25被送到浸出级3。

(e)钛溶解步骤

将从过滤器23排出的经水洗涤的滤饼加入搅拌釜35中。在50-60℃下在约2小时的时期内，使滤饼溶解到高浓度Ti硫酸氧钛溶液中。还可以使用更低的温度，虽然溶解时间可以长于2小时。

目标Ti浓度是至少200g/L Ti(作为TiO₂)。本申请人已在实验室和试验工厂操作中获得大大超过300g/L Ti(作为TiO₂)的Ti浓度。

此外，在包括三价铁离子控制的实验操作中，如上所述，本申请人获得了在滤饼中小于5g/L Fe的浓度。

溶解过程优选需要在滤饼内所包含的溶液中小于100g/L的酸以确保该过程进行完成。如果大部分或所有酸被洗涤出来，则高浓度溶液的游离酸含量可以相当低。

通过过滤器芯子(未示出)过滤在搅拌釜35中产生的高浓度溶液以除去硅质的和其它细颗粒物质。

在滤饼中的TiOSO₄.2H₂O并不立即溶解在水中。此外，它在大于20％H₂SO₄中溶解度是相当低的。这提示，溶解过程涉及另外的化学步骤。与在20％H₂SO₄(～5g/L Ti)中相比，在低酸度下Ti的显著的溶解度(＞200g/L Ti)有利于这种观点。

(f)水解步骤

在搅拌釜35中产生的高浓度Ti硫酸氧钛处理溶液适用于所有常规颜料水解过程。

它还可以用于粗的高纯度TiO(OH)₂的连续或分批沉淀。

颜料(或色素)水解过程通常是分批过程，这是由于关键需要控制颗粒大小。

在水解步骤31以前，预处理处理溶液以通过常规方式在溶液中产生约2g/L的Ti³⁺。Ti³⁺可以防止任何铁氧化成Fe³⁺，其否则会与Ti一起共沉淀并赋予颜料不期望的颜色。

用酸将处理溶液调节至适用于颜料水解的A/T比值，其中使用浓H₂SO₄或优选水解滤液。

A/T比值是关键的工艺参数。A/T比值被定义为：

[在TiOSO₄中的游离酸+结合酸]÷[TiO₂]

所有参数以g/L表示。

在实践中，通过用氢氧化钠溶液简单滴定至pH 7来测量[在TiOSO₄中的游离酸+结合酸]浓度，并且[TiO₂]g/L是Ti g/L÷0.6。

通常，颜料工业喜欢在A/T比值在1.5∶1至2.5∶1的范围内、更优选1.75∶1的比值条件下进行水解，以便为颜料工业产生所需要的颗粒大小范围。

通过将一定量(heel)的水，通常为供给溶液体积的10-30％，预加热至约96℃，来进行水解步骤31。

还可以将处理溶液预加热至约96℃，然后在固定时间段内泵送到分批水解釜。

水解釜装备有蒸汽加热和门型耙式搅拌器(gate type rake stirrer)，其在低搅拌速度下进行操作。优选地，蒸汽加热是间接的，使得冷凝液不会稀释滤液。

泵送的最初几秒引起非常细的TiO(OH)₂颗粒的沉淀，其引起乳状状况约30秒，然后似乎再溶解。在实践中，细颗粒是胶体核，其控制在煅烧炉排放中获得的沉淀物的大小和晶体大小。因而，对于制备良好的颜料来说，此步骤的控制是关键的。

在从高位釜泵送或投入所有处理溶液以后，小心加热淤浆温度至沸点(通常以1℃/分钟)。

然后使淤浆沸腾约5小时，此时残留在溶液中的Ti已被降低至约5g/L。

然后，在过滤器37，优选压滤器上，过滤在水解釜中的淤浆，以产生TiO(OH)₂滤饼和滤液。

对于过滤，并没有在业界通常实施的要求以外的特殊要求，因为已经确定了颗粒大小。在业界可以使用一范围的过滤器。颗粒自然地絮凝在一起并且过滤速率快到足以使用真空过滤。滤饼包含约55％w/w的水。

来自过滤器37的滤液包含350-450g/L H₂SO₄。其被经管道11返回到硫酸氧钛沉淀釜21下游的过滤器23。

(g)漂白步骤

在漂白步骤43中，用酸对从过滤器37排出的TiO(OH)₂滤饼进行再制浆。

添加包含三价钛(Ti³⁺)的溶液以还原性地浸出生色团如Fe、Cr、Mn以及V，其否则将降低最终颜料的白度。

通常在70-80℃下进行漂白步骤43。此时，添加金红石种子。

在过滤器45，优选压滤器中过滤和洗涤经漂白的淤浆。

(h)煅烧步骤

在掺杂剂添加步骤73中将来自漂白步骤43的TiO(OH)₂滤饼与许多添加剂进行混合，然后在煅烧炉69中干燥和煅烧。

可以作为水溶液或作为固体来加入添加剂。添加剂可以包括0.2％K₂O作为K₂SO₄、0.6％ZnO作为ZnSO₄以及0.3％P₂O₅作为H₃PO₄。

在煅烧过程中添加剂可以控制金红石晶体的生长，使得晶体大小为0.27±0.03μm，金红石化(rutilisation)为98.5±0.5％，这些晶体具有透镜形状并且不会烧结在一起。

然后将在煅烧炉69中产生的产物运输到下游客户。

在所附的权利要求中以及在本发明的先前描述中，除非由于语言表达或必需暗示而另外需要语境以外，措辞“包含”或变型如“包括”或“含有”在包括意义上被使用，即，指明所陈述特点的存在，但并不排除在本发明的各种实施方式中存在或添加另外的特点。

可以对以上描述和附图所示的流程图进行许多改进而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (33)

1.一种用于从含钛材料(如本文中所定义的)生产二氧化钛的硫酸盐方法，包括用浸出剂浸出所述含钛材料以形成处理溶液的步骤，所述处理溶液包括硫酸氧钛和硫酸亚铁的酸性溶液，其中，所述硫酸盐方法进一步包括过滤步骤，所述过滤步骤包括在将所述浸出剂供给到所述浸出步骤以前过滤所述浸出剂以从所述浸出剂中至少基本上除去硫酸氧钛颗粒。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述浸出剂包含新鲜的98％硫酸、来自所述方法中的下游步骤的包含35-50％硫酸的滤液、以及来自所述方法中的下游步骤的包含20-30％硫酸的回收的酸。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，以单级进行所述浸出步骤。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述浸出步骤是单级浸出，所述单级浸出在所述处理溶液中将在所述含钛材料中的至少65％、优选至少70％、更优选至少80％的钛提取到溶液中。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述浸出步骤是在单个釜中或在一系列的釜中进行的单级浸出，其中将材料从一个釜转移到相继的釜，而没有在所述釜之间的固/液分离步骤。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述过滤步骤包括过滤所述浸出剂以除去不能通过具有5μm孔的过滤器的颗粒。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述过滤步骤包括过滤所述浸出剂以除去不能通过具有1μm孔的过滤器的颗粒。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述浸出步骤是在分批基础上进行的单级浸出，所述单级浸出在所述处理溶液中将在所述含钛材料中的至少65％的钛提取到溶液中。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述浸出包括将经过滤的所述浸出剂供给到分批釜，将经过滤的所述浸出剂加热至所需要的温度，以及将所述含钛材料加入所述釜中并且使所述浸出继续进行所需要的浸出时间段。

10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述浸出步骤并不包括颗粒硫酸氧钛的存在。

11.一种用于从固体含钛材料生产二氧化钛的硫酸盐方法，包括以下步骤：

(a)用经过滤的浸出剂浸出所述固体含钛材料并形成包括硫酸氧钛和硫酸亚铁的酸性溶液的处理溶液；

(b)分离来自浸出步骤(a)的所述处理溶液和残余固相；

(c)从来自步骤(b)的所述处理溶液中沉淀硫酸氧钛；

(d)从所述处理溶液中分离所述沉淀的硫酸氧钛；

(e)处理所述沉淀的硫酸氧钛并产生包含硫酸氧钛的溶液；

(f)使在步骤(e)的溶液中的所述硫酸氧钛水解并形成包含水合二氧化钛的固相和一液相；

(g)分离所述包含水合二氧化钛的固相和所述液相；以及

(h)煅烧来自步骤(g)的所述固相并形成二氧化钛，其中，所述方法进一步包括以下步骤：

(i)从来自步骤(b)的浸出液和/或来自步骤(d)的消耗液中除去硫酸亚铁，并且从所述浸出液中分离除去的硫酸亚铁，以及其中，所述方法进一步包括以下步骤：

(j)使来自步骤(d)的所述处理溶液返回以用来制备用于步骤(a)的经过滤的所述浸出剂。

12.根据权利要求1或11所述的方法，其中，所述含钛材料是钛铁矿。

13.根据权利要求1或11所述的方法，在所述浸出步骤以前进一步包括预处理所述含钛材料的步骤，所述预处理包括使所述含钛材料与还原气体接触或研磨所述含钛材料。

14.根据权利要求1所述的方法，其中，所述浸出在至少80℃的温度下进行至少5小时。

15.根据权利要求1所述的方法，其中，利用压滤器或带式过滤器来进行所述过滤步骤。

16.根据权利要求1所述的方法，其中，控制在所述浸出步骤中的工艺条件以产生约40g/L Ti、90-100g/L Fe以及400-450g/L酸的处理溶液。

17.根据权利要求1所述的方法，其中，酸的浓度为从425g/L至450g/LH₂SO₄。

18.根据权利要求11所述的方法，包括通过用适宜的还原剂如Ti³⁺离子、SO₂气体、H₂气、Zn粉、Al粉以及铁屑中的任何一种或多种处理所述溶液来还原在用于所述浸出步骤的所述处理溶液中的三价铁离子。

19.根据权利要求18所述的方法，其中，在所述除去硫酸亚铁的步骤以前进行所述三价铁还原步骤。

20.根据权利要求18所述的方法，其中，在所述除去硫酸亚铁的步骤以后进行所述三价铁还原步骤。

21.根据权利要求18所述的方法，其中，在三价铁离子还原以后，将所述处理溶液冷却至约20℃从而以引起硫酸亚铁的沉淀。

22.根据权利要求11所述的方法，其中，在步骤(c)中将新鲜的98％硫酸加入到所述处理溶液中从而以引起硫酸氧钛的沉淀。

23.根据权利要求22所述的方法，其中，在90℃或更高、优选在110℃的温度下进行步骤(c)。

24.根据权利要求11所述的方法，其中，步骤(e)包括在可达到60℃的温度如从50-60℃下再溶解所述硫酸氧钛。

25.根据权利要求24所述的方法，其中，在溶液中硫酸氧钛的浓度为至少200g/L Ti(表示为TiO₂)。

26.根据权利要求11所述的方法，其中，在所述水解步骤(f)以前预处理步骤(e)的所述溶液以防止任何铁氧化成Fe³⁺，优选所述预处理包括在溶液中产生约2g/L Ti³⁺。

27.根据权利要求11所述的方法，其中，步骤(e)包括将所述处理溶液与酸的A/T比值(如本文中所定义的)调节至在1.5∶1至2.5∶1的范围内，优选为1.75∶1。

28.根据权利要求11所述的方法，进一步包括漂白在步骤(g)中产生的所述固相的步骤。

29.根据权利要求28所述的方法，其中，所述漂白步骤包括对所述固相再制浆以及添加三价钛的溶液以还原在所述固相中的任何生色团。

30.根据权利要求28所述的方法，其中，在70至80℃下进行所述漂白步骤。

31.根据权利要求11所述的方法，其中，步骤(h)包括将添加剂与所述固相混合，所述添加剂在煅烧过程中控制二氧化钛晶体的生长。

32.根据权利要求31所述的方法，其中，所述添加剂包括K₂O、ZnO和/或P₂O₅。

33.根据权利要求31所述的方法，其中，所述二氧化钛是金红石并且在煅烧过程中控制所述二氧化钛晶体的生长，使得晶体大小为0.27±0.03μm，金红石化为98.5±0.5％，以及所述晶体具有透镜形状。

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