每年约有90%的钛矿石用来精制钛白粉,目前工业上利用钛铁矿生产钛白粉的主要工艺有硫酸法和氯化法。硫酸法生产流程长、操作要求精细、“三废”排放量大;氯化法原料品位高,价格贵而且技术难度大。溶剂萃取法具有精简的操作程序和设施,低运行成本,萃取剂循环可再生,基本没有污染源对外排放。基于此,本文利用溶剂萃取法对盐酸浸出液中的钛进行了分离纯化研究。首先,以萃取能力、选择性、乳化趋势和分相性能为参照标准,同时考虑到反萃性能、水溶性和易来源性,进行了多种萃取剂萃取钛铁的筛选。最终选择体积分数为40%的萃取剂i-N218和60%的稀释剂作为混合萃取剂。优化出单级萃取钛的最佳工艺条件为:氢离子浓度为2#浸出液的浓度,温度为313.15 K,相比为1,搅拌转速为400 r/min,反应时间为7 min。在最优条件下,由于钛、铁、氢之间的竞争,萃取剂对钛的饱和萃取容量为13.45 g/L,对铁的饱和萃取容量为97.16 g/L,对氢的饱和萃取容量为2.61 mol/L。为提高对钛的萃取率至99%以上,进行多级逆流萃取工艺的研究。在进行相比优化的过程中,实验发现实际达标的级数要少于理论计算的级数,在相比为1.5时,实际所需的级数最少。优化出的最佳级数为4级,并发现盐酸对钛的萃取有协同作用,i-N218有萃取钛的能力。在进行多级逆流反萃的过程中,优化出最佳的条件为:分馏洗涤的氢离子浓度为10 mol/L,级数为1级;反萃钛的氢离子浓度为4 mol/L,反萃级数为5级;反萃温度为313.15 K,相比为3:1。负载有机相通过逆流反萃工艺,对钛的反萃率可达76.56%,反萃液中钛的浓度为40.55 g/L,纯度为99.84%。最后对萃取反应的机理和热力学进行了研究。通过斜率法得到了不同萃取剂对钛、铁、氢的萃取系数和热力学焓变。并根据FT-IR对萃取前后的有机相的谱图进行分析,结果发现,稀释剂对盐酸和钛的萃取主要是由于羟基的氢键作用,且与钛之间的作用更强,稀释剂能和铁形成稳定的络合物。i-N218萃取钛和氢是由于羰基上的氧原子与盐酸介质中的钛和氢产生了分子间氢键作用,i-N218的羰基能和铁形成稳定的络合物,因而具有很强的萃取铁的能力。