CN101049915A - 硫酸法钛白粉生产中转窑尾气和稀硫酸综合利用的方法 - Google Patents

硫酸法钛白粉生产中转窑尾气和稀硫酸综合利用的方法 Download PDF

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叶丽君
杨文斌
鲁军
罗自力
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Abstract

本发明公开了一种硫酸法钛白粉生产过程中转窑尾气和稀硫酸综合利用的方法,该方法将钛白粉生产中产生的稀硫酸及转窑尾气接触进行热交换,将得到的预浓缩硫酸保温沉降后,利用其自身温度进行中温浓缩,再进行真空和冷却结晶,再与98%硫酸分别配制成生产钛白粉或普通过磷酸钙所需的浓度。本发明的改进在于:有效利用转窑尾气热量对稀硫酸进行预浓缩和中温浓缩,不用外加热源,浓缩成本低。用浓硫酸配酸进一步析出硫酸亚铁,可实现硫酸亚铁和硫酸的有效分离。

Description

硫酸法钛白粉生产中转窑尾气和稀硫酸综合利用的方法
技术领域
本发明涉及一种硫酸法钛白粉生产中转窑尾气、稀硫酸综合利用的处理方法。
背景技术
采用硫酸法钛白粉具有原料来源充足、生产成本低等优点,但无论采用钛精矿或高钛渣为原料,每生产一吨钛白粉要有6~10吨约18~22%的稀硫酸。目前,该稀硫酸通常是采用浓缩的方法来加以利用的。由于稀硫酸中含有大量的FeSO4、Ti(SO4)2、Al2(SO4)3等金属硫酸盐,给利用带来困难。
专利CN1202989C采用热烟气与稀硫酸在喷雾塔中直接接触通过热交换进行浓缩,分离出沉淀物,再将浓缩液冷却并过滤得到60%浓硫酸。该工艺特点是流程短,但热烟气需要消耗大量的能量,另外由于浓缩过程中的高温、高酸浓、高流动状态,所析出的硫酸亚铁为细小的FeSO4.H2O晶粒,再加上固形态钛未提前分离,使得浓缩酸粘度较大,容易造成雾化喷头堵塞,导致浓缩装置难以实现正常生产;所分离出来的FeSO4.H2O含酸量高,综合利用难度大。
专利CN1171777C采用沉淀预处理先分离出固形钛,再用气液分离型非挥发性溶液浓缩装置在50~60℃下进行中温浓缩,并过滤除去无机盐,得到40~50%的预浓缩酸,再通过气液分离型非挥发性溶液浓缩装置在65~75℃下进行二次浓缩,得到浓度大于70%的硫酸,再与98%的浓硫酸混配用于硫酸法钛白粉生产的水解工序回用。该方法可以克服专利CN1202989C存在的固形钛和无机盐堵塞浓缩装置的问题,但两次浓缩均需要两次对稀硫酸进行加热升温,能耗更高。
为了更好地节约能源,专利CN1042527A公开了一种利用部分转窑尾气热量对稀硫酸进行浓缩的处理方法。该方法是将稀硫酸与转窑尾气直接接触,进行预浓缩并分离残渣,得到26~29%的一级预浓缩酸,再将一级预浓缩酸冷却沉淀出含结晶水的金属硫酸盐,使酸浓提高至30~35%,再经二级浓缩至60~71%,分离析出的金属硫酸盐,再返回用于硫酸法钛自粉生产的水解工序。该方法的优点工艺综合利用程度高,一级预浓缩利用了转窑尾气,可以有效地节约能源,以及对转窑尾气中钛的回收利用;其不足之处是由于一级预浓缩酸浓较低,FeSO4.7H2O析出量少,导致二级浓缩过程中硫酸亚铁以FeSO4.H2O形态析出,由于其晶形较小,分离较困难的问题仍然存在,另外,二级浓缩仍然需要采用其它热源对一级预浓缩酸进行加热升温,导致转窑尾气热量利用率不高。
发明内容
本发明的目的是提供一种硫酸法钛自粉生产中转窑尾气和稀硫酸综合利用的方法,可以更加经济的利用稀硫酸和转窑尾气,节约能源。
本发明是结合上述专利CN1042527A、CN1171777C的优点,利用硫酸、硫酸亚铁理化性能,进行改进和创新的工艺,用有限的转窑尾气热量实现稀硫酸预浓缩,二、利用硫酸亚铁随着温度降低和硫酸浓度提高,溶解度下降的性能,提高FeSO4.7H2O和FeSO4.4H2O结晶析出率,从而进一步提高硫酸浓度;三、利用硫酸亚铁在硫酸浓度为60%后溶解度下降不明显,即硫酸亚铁在硫酸中溶解度曲线在硫酸浓度60%时为一拐点特性,依据钛白、普通过磷酸钙生产需要将酸浓分别配制成60-91%,使一水硫酸亚铁结晶在配酸工序析出,彻底解决FeSO4.H2O是在浓缩过程中析出、且晶形较小,在换热、输送过程中易发生结垢或堵塞现象,和浓缩硫酸粘度较大、固液分离难度大等问题。
本发明的目的是这样实现的:其工艺步骤如下:a)将来自硫酸法钛白粉生产中产生的稀硫酸及转窑尾气在热交换器中接触进行热交换,获得温度在70~90℃、浓度为29~31%的预浓缩硫酸;b)将预浓缩硫酸送入保温的浓密沉降槽中,通过沉降聚集回收其中的固形钛;c)将沉降槽溢出的预浓缩硫酸利用其自身温度进行中温浓缩,将硫酸浓度提高至32~34%;d)将含量达32~34%的浓缩酸进行真空或冷却结晶,析出金属硫酸盐结晶,经过滤分离将二次浓缩硫酸浓度提高到35~37%;e)将35-37%硫酸与98%硫酸分别配制成生产钛白粉或普通过磷酸钙所需的浓度,并分离配酸时进一步析出的金属硫酸盐结晶。
为了能在中温浓缩后得到浓度尽可能高的浓缩酸,上述步骤a)获得的预浓缩硫酸温度控制在80~90℃较好。
本发明的改进在于:1、有效利用了转窑尾气热量对稀硫酸进行预浓缩,与专利CN1042527A相比,省去了冷却结晶工艺,使得预浓缩硫酸余热能够保留至下一工序,直接进行中温浓缩,不用外加热源,转窑尾气热量能够得到充分利用,浓缩成本低。
2、利用一级预浓缩余热进行中温浓缩,酸浓得到提高,硫酸亚铁析出量更多,从而形成良性循环,使过滤分离后的酸浓得到较大提高。
3、利用硫酸亚铁在高于60%浓度的硫酸中溶解度下降不明显,即硫酸亚铁在硫酸中溶解度曲线在硫酸浓度60%时出现平滑拐点特性,通过用浓硫酸与之配酸进一步析出硫酸亚铁,使硫酸亚铁在配酸时生成、长大,完成结晶过程,实现进一步析出的硫酸亚铁与硫酸的有效分离。
具体实施方式
实施例1:用风机以每小时240m3流量,将450℃的转窑尾气抽至预浓缩塔中,与从塔顶每小时132Kg喷淋下来的浓度为18%的稀硫酸进行热交换。尾气出口温度110℃,从塔底每小时得到温度90℃、浓度29%的预浓缩硫酸97Kg,将预浓缩硫酸送入保温的浓密沉降槽,大部分固形钛在保温的浓密沉降槽通过沉降聚集得到回收。经沉降后的酸液温度在89.5℃,将酸液泵入中温浓缩装置,利用其自身余热进行二次浓缩得到温度45℃、浓度32%的二次浓缩酸。将二次浓缩硫酸泵入真空结晶装置进行结晶,大部分析出的硫酸亚铁等金属硫酸盐经过滤分离、稀硫酸洗涤后用于铁系颜料、饲料添加剂、净水剂生产。经结晶得到浓度35%的浓缩酸,将其与98%工业硫酸按11∶89比例在结晶器配至91%的硫酸,供钛矿酸解生产。
实施例2:步骤同实施例1。其中,风机流量每小时235m3,转窑尾气温度为410℃,塔顶每小时130Kg喷淋下来的稀硫酸浓度为20%进行热交换。尾气出口温度105℃,从塔底每小时得到温度80℃、浓度30%的预浓缩硫酸101Kg.经沉降后的酸液进中温浓缩装置浓缩得到温度37℃、浓度33%的浓缩酸,经真空结晶得到浓度36%的浓缩酸。与98%工业硫酸按39∶61比例在结晶器配至60%的硫酸,供普钙生产。
实施例3:步骤同实施例1。其中,风机流量每小时230m3,转窑尾气温度为370℃,塔顶每小时135Kg喷淋下来的稀硫酸浓度为22%进行热交换。尾气出口温度100℃,从塔底每小时得到温度70℃、浓度31%的预浓缩硫酸109Kg.经沉降后的酸液进中温浓缩装置浓缩得到温度25℃、浓度34%%的浓缩酸,经真空结晶得到浓度37%的浓缩酸。与98%工业硫酸按16∶84比例在结晶器配至88%的硫酸,供钛矿酸解生产。

Claims (2)

1.一种对硫酸法钛白粉生产中转窑尾气和稀硫酸综合利用的方法,其工艺步骤如下:a)将来自硫酸法钛白粉生产中产生的稀硫酸及转窑尾气在热交换器中接触进行热交换,获得温度在70~90℃、浓度为29~31%的预浓缩硫酸;b)将预浓缩硫酸导入保温的浓密沉降槽中,通过沉降聚集回收其中的固形钛;c)将沉降槽溢出的预浓缩硫酸利用其自身温度进行中温浓缩,将硫酸浓度提高至32~34%;d)将含量达32~34%的浓缩酸进行真空或冷却结晶,析出金属硫酸盐结晶,经过滤分离将二次浓缩硫酸浓度提高到35~37%;e)将35~37%硫酸与98%硫酸配制成生产钛白粉或普通过磷酸钙所需的浓度,并分离配酸时进一步析出的金属硫酸盐结晶。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于步骤a)获得的预浓缩硫酸温度在80~90℃。
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