CN101172647B

CN101172647B - 硫酸法制备钛白粉的方法

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Publication number: CN101172647B
Application number: CN2007102021604A
Authority: CN
Inventors: 杨绍泉
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-10-19
Filing date: 2007-10-19
Publication date: 2010-06-09
Anticipated expiration: 2027-10-19
Also published as: CN101172647A

Abstract

本发明涉及硫酸法制备钛白粉的方法，属于冶炼领域。本发明硫酸法制备钛白粉的方法，其特征在于，制备过程中产生的酸性废水加入氢氧化钠或氢氧化钾中和，中和产生的硫酸盐电解生成浓硫酸。这种处理方式避免了大量石膏的产生，同时中和后的硫酸盐既可以作为副产品销售，也可以将硫酸盐电解生成的浓硫酸再度应用到硫酸法制备钛白粉中，既解决了硫酸法中酸性废水处理及石膏堆弃填埋的问题，还实现了副产品的利用，同时电解还会产生氢气、氧气、氢氧化物等副产品，氢氧化物又可以用于中和酸性废水。本方法既减少了污染物的排放，还实现了废物废水的循环利用，达到了节能增效的目的。

Description

硫酸法制备钛白粉的方法

技术领域

本发明涉及硫酸法制备钛白粉的方法，属于冶炼领域。

背景技术

钛白粉在各领域均有极大的应用价值，广泛应用于制造涂料、高级白色油漆、白色橡胶、合成纤维、电焊条等方面，还用于通讯器材、冶金、印刷、印染、搪瓷等行业。

现有制备钛白粉有氯化法和硫酸法：

氯化法是将金红石或高钛渣粉料与焦炭混合后进行高温氯化生成四氯化钛，经高温氧化生成二氧化钛，再经过过滤、水洗、干燥、粉碎即得到钛白粉产品。该方法流程短，生产能力易扩大，连续自动化程度高，能耗相对低，“三废”少，能得到优质产品。但是投资大，设备结构复杂，对材料要求高，要耐高温、耐腐蚀，装置难以维修，研究开发难度大，成本高。

硫酸法是将钛铁矿粉与浓硫酸进行酸解反应生成硫酸氧钛，经水解生成偏钛酸，再经煅烧、粉碎即得到钛白粉产品。此法可生产锐钛型和金红石型钛白粉。该方法中的原料钛精矿、钛渣和硫酸，低价易得，技术较成熟，设备简单，防腐蚀材料易解决；而且可生产氯化法不能生产而市场需要的锐钛型各种牌号的钛白粉。但是该方法最大的缺陷是在于废物及副产物多，对环境污染比较严重，每吨成品钛白粉分别要排出8吨废酸和3吨多硫酸亚铁，还有大量的污水；而且生产的钛白粉质量相对比较差，比如南京钛白粉厂就因为环保问题被关停。而目前硫酸法中产生的稀废酸和酸性废水多是采用石灰中和后排放，但是这种处理方法会产生大量的石膏，产生的石膏多采用堆弃、填埋的方式处理，对环境造成很大的破坏。

发明内容

本发明所解决的技术问题是克服现有硫酸法制备钛白粉污染严重的问题，提供了一种新的制备方法。

本发明硫酸法制备钛白粉的方法，其步骤包括钛矿酸解，沉降，水解，洗涤过滤，漂洗漂白，盐处理和煅烧制粉，其特征在于，将漂洗漂白中产生的酸性废水加入氢氧化钠或氢氧化钾中和，中和产生的硫酸盐(硫酸钠或硫酸钾)电解生成浓硫酸。这种处理方式避免了大量石膏的产生，同时中和后的硫酸盐既可以作为副产品销售，也可以将硫酸盐电解生成的浓硫酸再度应用到硫酸法制备钛白粉中，既解决了硫酸法中酸性废水处理及石膏堆弃填埋的问题，还实现了副产品的利用，同时电解还会产生氢气、氧气、氢氧化物等副产品，氢氧化物又可以用于中和酸性废水。本方法既减少了污染物的排放，还实现了废物废水的循环利用，达到了节能增效的目的。

附图说明

图1传统硫酸法钛白粉生产工艺

图2高钛渣硫酸法钛白粉生产工艺

图3本发明硫酸法生产钛白粉生产工艺

具体实施方式

本发明硫酸法制备钛白粉的方法，其步骤包括钛矿酸解，沉降，水解，洗涤过滤，漂洗漂白，盐处理和煅烧制粉，其特征在于，将漂洗漂白中产生的酸性废水加入氢氧化钠或氢氧化钾中和，中和产生的硫酸钠或硫酸钾电解生成浓硫酸；再将电解产生的硫酸应用于酸解步骤。

本发明硫酸法制备钛白粉的方法包括如下步骤：

A、钛铁矿制成富钛料，加入浓硫酸酸解；

B、沉降过滤，水解，洗涤滤过；其中，洗涤滤过后产生的稀废酸应用于钛铁矿制备富钛料时，可以作为磁选制粉后加入的稀酸使用。

C、漂洗漂白，产生酸性废水；

D、步骤C产生的酸性废水加入氢氧化钠或氢氧化钾中和，中和产生的硫酸盐(硫酸钠或硫酸钾)电解生成浓硫酸；浓硫酸参与步骤A酸解富钛料；

E、步骤C产生的偏钛酸经过盐处理和煅烧制粉即得钛白粉。

其中，步骤A中的钛铁矿制成富钛料的方法如下：

1)钛铁矿氧化培烧后，用还原剂进行金属化还原；

2)磁选制粉；所得粉末加入稀酸后，常压浸出，压榨过滤，产生富钛料和硫酸亚铁溶液；硫酸亚铁溶液加入氢氧化钠或氢氧化钾，沉降过滤，得氢氧化铁和硫酸盐(硫酸钠或硫酸钾)溶液；硫酸盐溶液再电解生成浓硫酸、氢气、氧气和氢氧化物(氢氧化钠或氢氧化钾)；电解副产物氢氧化物可以与硫酸亚铁溶液；浓硫酸还可以应用于硫酸法制备钛白粉或应用于其它。

制备过程的关键步骤是酸性废水用氢氧化钠或氢氧化钾处理，两者的效果是相同的，但是由于氢氧化钾的成本较氢氧化钠高，不利于工业化生产的成本管理，故一般选择氢氧化钠中和酸性废水。

对比本发明方法(如图3)与传统硫酸法(如图1)、高钛渣硫酸法(图2)，各参数如下：

使用传统硫酸法制备钛白粉：

1、每生产1吨钛白粉，需用98％的浓硫酸4吨，钛铁矿2.5吨(TiO₂47％)；

2、产生稀废酸量在6～8吨，浓度在20％～25％左右；

3、产生3～4吨FeSO₄·H₂O；

4、产生酸性废水100吨左右，浓度1％～2％。

其中该方法中的钛白稀废酸在生产过程中25％～30％用来调配浓酸，其它的钛白稀废酸大部分企业采用二段式浓缩到60％左右，用98％浓硫酸来调配成85％～93％浓度硫酸用来酸解钛铁矿，因钛白稀酸中含有6～8％的硫酸亚铁及其它硫酸盐，在浓缩过程中设备使用率低，腐蚀严重，能耗高无法从经济节能角度来加以综合利用；酸性废水均采用石灰(电石渣)中和，水的pH值达到7～9排放，产生大量的石膏堆弃填埋，很多使用这种生产工艺流程的钛白粉生产企业都面临重大的环保问题。

高钛渣硫酸法制备钛白粉：

1、每生产1吨钛白粉需用98％的浓硫酸2.7吨，高钛渣1.65吨(TiO₂80％)；

2、产生的稀废酸量在6吨左右，浓度在20％～25％左右，稀酸中含有6～8％的硫酸亚铁及其它硫酸盐；

3、产生酸性废水60～80吨左右，浓度1％～2％；

4、以高钛渣为原料，增加了钛渣冶炼环节，每吨钛渣在冶炼过程中需耗电2500度左右，属高耗能生产工艺。

高钛渣硫酸法较硫酸法较传统硫酸法取消了浓缩结晶工序，钛白在生产过程中硫酸的用量减少30％左右，生产过程中的七水硫酸亚铁不结晶析出，减少了一定的环保压力，但并未根本解决钛白生产过程中稀废酸量的产生。

应用图3的方法制备钛白粉：

1、可采用较低品位的钛铁矿(TiO₂42％以上)为原料，经过氧化焙烧，加碳还原，金属化率65以上即可，经磁选制粉后加入钛白稀废酸浸取，经过压滤后获得富钛料(TiO₂75％以上，富钛料的TiO₂含量与金属化率有关)，以所得富钛料为原料采用硫酸法生产钛白粉。

2、富钛料的压滤液(以硫酸亚铁等硫酸盐为主)加入氢氧化钠中和，氢氧化钠加入量以PH值在6～9为准，沉淀过滤，滤饼以氢氧化铁为主，经干燥焙烧得到三氧化二铁，三氧化二铁可进一步做铁系产品。

3、氢氧化铁的压滤液(以硫酸钠等硫酸盐为主)采用电解方式，得到98％的浓硫酸，以及30％以上的氢氧化钠溶液，同时得到副产氢气和氧气。

4、所得到98％的浓硫酸，用于钛白生产的酸解工序，循环使用，氢氧化钠溶液用于中和富钛料的压滤液以及酸性废水，生成氢氧化铁和硫酸钠，硫酸和氢氧化钠循环使用。

5、利用本工艺流程在生产过程中，废渣只在金属化还原时产生，废渣量的多少与金属化率有关，所产生的废渣可直接销售给水泥厂，也可直接堆放，无毒无害，中性废水排放量比其它钛白生产方法减少60％。

6、本工艺流程生产过程中的废气余热在工艺循环中可以用于硫酸钠电解前的预浓缩，减少电解量。也可用于氢氧化铁煅烧，以及发电等，视生产条件确定余热使用方向。

7、使用本工艺流程生产钛白粉，无酸性废水排放，节能环保，形成一个循环经济产业链。

Claims

1.硫酸法制备钛白粉的方法，其步骤包括钛铁矿酸解，沉降，水解，洗涤过滤，漂洗漂白，盐处理和煅烧制粉，其特征在于，将漂洗漂白中产生的酸性废水加入氢氧化钠或氢氧化钾中和，中和产生的硫酸盐电解生成浓硫酸。

2.根据权利要求1所述的硫酸法制备钛白粉的方法，其特征在于，将硫酸盐电解产生的浓硫酸再应用于酸解步骤。

3.硫酸法制备钛白粉的方法，其步骤包括将钛铁矿制成富钛料后酸解，沉降，水解，洗涤过滤，漂洗漂白，盐处理和煅烧制粉，其特征在于，将钛铁矿制成富钛料的方法如下：

1)钛铁矿氧化培烧后，用还原剂进行金属化还原；

2)磁选制粉；所得粉末加入稀酸后，常压浸出，压榨过滤，产生富钛料和硫酸亚铁溶液；

其中，将漂洗漂白中产生的酸性废水加入氢氧化钠或氢氧化钾中和，中和产生的硫酸盐电解生成浓硫酸。

4.根据权利要求3所述的硫酸法制备钛白粉的方法，其特征在于，步骤2)所用的稀酸采用洗涤过滤中产生的稀废酸。

5.根据权利要求3所述的硫酸法制备钛白粉的方法，其特征在于，步骤2)所得的硫酸亚铁溶液加入氢氧化钠或氢氧化钾，沉降过滤，得氢氧化铁和硫酸盐溶液；

将所得硫酸盐溶液电解生成浓硫酸、氢气、氧气和氢氧化物。

6.根据权利要求5所述的硫酸法制备钛白粉的方法，其特征在于，将所得氢氧化物应用于与硫酸亚铁溶液反应，沉降过滤后制备氢氧化铁和硫酸盐溶液；将所得硫酸盐溶液电解生成浓硫酸、氢气、氧气和氢氧化物。