CN101538023A

CN101538023A - 钛白粉废酸的处理方法

Info

Publication number: CN101538023A
Application number: CN200810045053A
Authority: CN
Inventors: 肖丹; 王强; 郭勇; 周在德; 杨秀培; 王隽
Original assignee: Sichuan University
Current assignee: Sichuan University
Priority date: 2008-03-22
Filing date: 2008-03-22
Publication date: 2009-09-23

Abstract

本发明公开了一种钛白粉废酸的处理方法，该方法能有效地将废酸中的硫酸浓缩，并使铁及其它重金属离子杂质得以大量地除去，使酸和铁都得以回收利用，避免了环境污染。该方法是将钛白粉废酸冷却至0℃以下，使钛白粉废酸中的硫酸亚铁结晶析出，分离硫酸亚铁结晶体后得到硫酸浓缩液。具体步骤为①将10％～25％的钛白废酸在0～－25℃下冷却1～10小时，硫酸亚铁逐步结晶析出；②将硫酸亚铁结晶体与酸液分离，得到浓度为25％～35％的硫酸浓缩液。

Description

钛白粉废酸的处理方法

技术领域

本发明涉及钛白废酸，特别涉及一种处理硫酸法生产钛白粉过程中所产生废酸的处理回收方法。

背景技术

在硫酸法钛白粉生产工艺中生产1吨钛白粉副产大量浓度为10％～25％的废硫酸。这部分废酸的浓度较低，通常需先进行浓缩后才能再利用。很多厂家则因浓缩费用较高而中和后排放，造成了较严重的环境污染。。近年来各地对环保要求日趋严格，有些厂由于废酸问题解决不好而被迫停产。因此，废酸的治理是解决钛白生产环境污染的一项重要工作。

目前，国内外对钛白粉废酸进行处理的方法主要有如下三种：

石灰中和法，即利用电石渣或石灰等主要含氢氧化钙废物和废酸进行酸碱中和，然后沉淀进行泥水分离。该方法主要存在将产生大量固体废弃物的不足，固体废弃物主要含硫酸钙、氢氧化铁和各种渣子微料，仍然会对环境构成污染，废酸中的硫酸、硫酸亚铁无法得到回收利用。

扩散渗析法，即利用扩散渗析器对废酸进行分离，产生渗析液和渗透液，渗析液中含有15％左右的硫酸亚铁和5％左右的硫酸，渗透液中含有10％左右的硫酸和5％左右的硫酸亚铁。该方法主要存在渗析液和渗透液中均含有硫酸、硫酸亚铁的不足，渗透液利用程度不高。

浓缩处理回用法，即利用水蒸汽对废酸进行加热蒸发，却除废酸中的水分，冷却后进行浓缩结晶，固液分离后，浓缩液回原工艺回用。该方法主要存在能源消耗大和处理成本高的不足，将废酸中硫酸浓度提高一倍的处理成本约为1000元/吨，废酸中的硫酸亚铁同样无法得到回收利用。

以上对钛白粉废酸的浓缩处理方法中，浓缩法是对该种废酸回收利用的主要方法。但是，由于废酸中主要含有10％～20％的硫酸亚铁，这严重影响了浓缩工艺的实施和浓缩后硫酸的使用价值。因此，如何进一步利用现代化工技术，除去钛白粉废酸中大量的硫酸亚铁，探讨废酸的浓缩回收技术，这对资源的再利用及环境保护来说，都是一项很重要的课题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种钛白粉废酸的处理方法，该方法能有效地将废酸中的硫酸浓缩，并使铁及其它重金属离子杂质得以大量地除去，使酸和铁都得以回收利用，避免了环境污染。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明钛白粉废酸的处理方法，其特征在于：将钛白粉废酸冷却至0℃以下，使钛白粉废酸中的硫酸亚铁结晶析出，分离硫酸亚铁结晶体后得到硫酸浓缩液。

包括如下步骤：①将10％～25％的钛白废酸在0～-25℃下冷却1～10小时，硫酸亚铁逐步结晶析出；②将硫酸亚铁结晶体与酸液分离，得到浓度为25％～35％的硫酸浓缩液。

作为本发明的一种优选方案，为提高废酸硫酸亚铁的析出量，降低能耗，所述步骤①中，将钛白废酸在0～4℃下预冷1～4小时后，在-15℃～-25℃条件下冷冻1～9小时；所述冷冻后得到的硫酸浓缩液与预冷中的钛白粉废酸进行热交换。

本发明的有益效果是，能有效地回收废酸中的硫酸亚铁，使得废酸中铁及其它重金属离子杂质得以大量地除去，钛白粉废酸变成较纯的浓度为20％～35％浓缩硫酸液，可直接进行工业使用或进一步再浓缩应用，酸和铁都得以回收利用，避免了环境污染。处理成本相对低廉，工艺流程简单易行，具有广阔的应用前景。

附图说明

本说明书包括如下四幅附图：

图1示出的是本发明钛白粉废酸的处理方法的工艺流程图；

图2是冷却温度与废酸中硫酸亚铁结晶析出量的关系曲线；

图3是冷却时间与废酸中硫酸亚铁结晶析出量的关系曲线。

图4是预冷对废酸中硫酸亚铁结晶析出量的对比图。

具体实施方式

本发明的钛白粉废酸的处理方法，包括如下步骤：

①将10％～25％的钛白废酸在0～-25℃下冷却1～10小时，硫酸亚铁逐步结晶析出；

②将硫酸亚铁结晶体与酸液分离，得到浓度为25％～35％的硫酸浓缩液。

参照图1，作为工业应用的一种优选实施方式，的本发明的钛白粉废酸的处理方法，具体包括如下步骤：

①将钛白废酸在0～4℃下预冷1～4小时后，在-15℃～-25℃条件下冷冻1～9小时，硫酸亚铁逐步结晶析出；

②将硫酸亚铁结晶体与酸液分离，得到浓度为25％～35％的硫酸浓缩液。该硫酸浓缩液与预冷中的钛白粉废酸进行热交换。

参照图1，分离的硫酸亚铁晶体可用浓度为5％的稀硫酸洗涤净化，得到纯度大于90％的硫酸亚铁副产品，可直接采用焙烧工艺生产铁红产品，以进一步提高钛白废酸处理的经济效益。

为了确定一个除铁效率高、处理成本相对低廉、工艺流程简单易行的太白废酸处理回收工艺及相关参数。本发明考察了冷却温度和冷却时间对废酸中硫酸亚铁结晶体析出量的影响。考虑到实际工业生产中能源的综合利用，本发明同时提出了利用冷却后酸液的冷源，将其与钛白废酸物料进行热交换。

以下是本发明方法中冷却温度、冷却时间和预冷等优选参数的确定。

1.冷却温度对废酸中硫酸亚铁析出量的影响

取510g浓度为22％的钛白废酸(含硫酸亚铁15.5％)，分别于-15℃，-18℃，-20℃，-22℃和-25℃冷冻6h后，将酸液和硫酸亚铁结晶体进行分离，并称出所得硫酸亚铁结晶体的质量。图2即为冷却温度与废酸中硫酸亚铁析出量的关系曲线，可以看出温度越低，越有利于硫酸亚铁的结晶，冷冻温度越低，所得硫酸溶液的浓度越高。另外，实验中还发现，在不同温度下所得硫酸浓缩液的浓度均得到了不同程度的提高，在该实施例中，得到的硫酸浓缩液的浓度为25％～35％。但考虑到工业实际中的能耗，确定-20℃为最适宜冷冻温度。

2.冷却时间对废酸中硫酸亚铁析出量的影响

取500g浓度为22％的钛白废酸(含硫酸亚铁15.5％)，分别于-20℃，冷冻1，2，3，4，5，6，7，8，9h后，将酸液和硫酸亚铁结晶体进行分离，并称出所得硫酸亚铁结晶体的质量。图3即为冷却时间与废酸中硫酸亚铁析出量的关系曲线，可以看出冷却时间越长，越有利于硫酸亚铁的结晶，同时，冷冻时间越长，所得硫酸溶液的浓度越高。另外，实验中还发现，在不同冷冻时间下所得硫酸浓缩液的浓度均得到了不同程度的提高，在该实施例中，得到的硫酸浓缩液的浓度为25％～35％。但考虑到工业实际中的能耗，确定6h为最适宜冷却时间。

3.预冷对废酸中硫酸亚铁析出量的影响

考虑到实际工业生产中能源的综合利用，本发明同时提出了利用冷却后酸液的冷源，将其与钛白废酸物料进行冷交换，以提高冷冻除铁的效率。实验中考察了钛白废酸在0～4预冷1～4h(模拟实际生产中的热交换)后对废酸中硫酸亚铁结晶体析出量的影响，确定了在2℃冷却3h的预冷条件。

取500g浓度为22％的钛白废酸(含硫酸亚铁15.5％)，在2℃预冷3h后，再在-20℃下冷却4h，将酸液和硫酸亚铁结晶体进行分离，称出所得硫酸亚铁结晶体的质量，图4为经预冷和不经预冷所得硫酸亚铁结晶体析出量的对比图。结果显示，经过预冷后，大大提高了硫酸亚铁的去除量。

Claims

1.钛白粉废酸的处理方法，其特征在于：

将钛白粉废酸冷却至0℃以下，使钛白粉废酸中的硫酸亚铁结晶析出，分离硫酸亚铁结晶体后得到硫酸浓缩液。

2.如权利要求1所述的钛白粉废酸的处理方法，包括如下步骤：

3.如权利要求2所述的钛白粉废酸的处理方法，其特征在于：所述步骤①中，将钛白废酸在0～4℃下预冷1～4小时后，在-15℃～-25℃条件下冷冻1～9小时。

4.如权利要求3所述的钛白粉废酸的处理方法，其特征在于：所述冷冻后得到的硫酸浓缩液与预冷中的钛白粉废酸进行热交换。

5.如权利要求1～4任意一项所述的钛白粉废酸的处理方法，其特征在于：所述硫酸亚铁结晶体用浓度为5％的稀硫酸洗涤净化，得到纯度大于90％的硫酸亚铁产品。