CN103183378B - 硫酸法钛白粉生产过程中低浓度硫酸酸解钛铁矿的方法 - Google Patents

硫酸法钛白粉生产过程中低浓度硫酸酸解钛铁矿的方法 Download PDF

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Abstract

硫酸法钛白粉生产过程中低浓度硫酸酸解钛铁矿的方法，具体包括：将稀硫酸(浓度30-50％)和钛铁矿粉的混合浆料高速旋转雾化成微小颗粒或液滴，在喷雾塔中与300-600℃的高温气体接触，经过传热交换后，提高物料温度至200℃-600℃左右，然后进入到保温熟化槽，维持物料温度在180℃以上2-3个小时，保证钛铁矿粉和硫酸发生化学反应。本发明的方法可解决硫酸法钛白粉生产过程中所产生的20％的废硫酸的直接回用问题，从而降低硫酸消耗，降低钛白粉生产成本，同时缓解环保压力。

Description

硫酸法钛白粉生产过程中低浓度硫酸酸解钛铁矿的方法
技术领域
本发明涉及一种硫酸法钛白粉生产过程中酸解钛铁矿的方法，属于钛白粉生产领域。
背景技术
钛白粉以其无毒、最佳的不透明性、最佳白度和光亮度，以及良好的遮盖力、着色力广泛应用于许多领域，如涂料、油墨、塑料、橡胶、纸张、陶瓷和合成纤维等。目前，钛白粉的生产主要包括硫酸法和氯化法两种，我国的钛白粉厂主要采用硫酸法生产工艺。
硫酸法钛白粉生产工艺的第一步是钛铁矿的酸解，通常是采用浓硫酸(98％或93％)在特制的酸解锅中以连续或间隙的方式进行，这种酸解方式最大的问题是必须使用浓硫酸。另一方面，硫酸法生产工艺会产生大量的废硫酸，据统计，采用硫酸法工艺每生产1t钛白粉要同时产生5-8t的废硫酸(浓度约20％)【徐亮，钛白粉生产酸性废水处理工艺技术研究[J].污染防治技术，1998，11(2)：113-115。】，其中仅有极少部分废酸可返回再使用，这无疑给生产所在地带来了巨大的环保压力。目前，国内多数硫酸法钛白粉厂均采用石灰中和或浓缩回用的方式处理废酸，但均存在生产成本大、效果不佳等问题。
如果能够采用低浓度硫酸酸解钛铁矿，则可以消耗掉大量生产过程中产生的废硫酸，实现硫酸的循环回用，有效降低硫酸法钛白粉生产过程中的硫酸消耗，大大降低成本，同时有效解决环保问题。采用低浓度硫酸酸解钛铁矿在钛白粉生产领域是个技术难题，目前还没有相关报道，此外，企业也还没有有效措施处理20％废硫酸带来的一系列问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种硫酸法钛白粉生产过程中低浓度硫酸酸解钛铁矿的方法，具体是采用30-50％的低浓度硫酸酸解钛铁矿，解决硫酸法钛白粉生产过程中所产生的20％的废硫酸的直接回用问题，从而降低硫酸消耗，降低钛白粉生产成本，同时缓解环保压力。
本发明通过以下技术方案实现：
将稀硫酸(浓度30-50％)和钛铁矿粉的混合浆料高速旋转雾化成微小颗粒或液滴，在喷雾塔中与300-600℃的高温气体接触，经过传热交换后，提高物料温度至200℃-600℃左右，然后进入到保温熟化槽，维持物料温度在180℃以上2-3个小时，保证钛铁矿粉和硫酸发生化学反应。钛铁矿和硫酸的酸解是放热反应，在达到引发反应的温度后利用酸解反应放出的热量可以实现酸解反应的持续进行。
本发明最大的特点是采用所设计和确定的工艺流程和工艺条件，实现了用低浓度的硫酸酸解钛铁矿，从而可以消耗掉钛白粉生产过程中产生的大量20％左右浓度的废硫酸。本发明采用30-50％左右的硫酸进行酸解，这种浓度的硫酸可以采用98％的浓硫酸和20％左右的废硫酸混合而成，也可以采用其他方式混合而成，从而可以消耗掉大量的废酸。
本发明采用的钛铁矿就是硫酸法钛白粉厂普遍采用的钛铁矿，TiO2≥45％，FeO≥33％，采用球磨或雷蒙磨磨到-325目≥99％。
本发明采用的喷雾塔是普通的喷雾干燥塔，但为了防止酸雾腐蚀，一般在塔的内壁粘贴两层耐温耐酸砖。
本发明的雾化方式采用旋转雾化，雾化器的转速控制在15000～25000转/min之间，雾化盘采用碳化硅内衬，以增加耐酸性和耐磨性。
本发明使用的加热热源可以采用发生炉煤气、炼焦煤气、高炉煤气、天然气等，只要热焓大于600kcal/Nm3的任何可燃气体皆可用于本发明。
本发明的工艺流程具体说明如下：
1.采用98％的浓硫酸和20％的废硫酸配制成30％～50％的浓度的硫酸溶液，同时加入粉碎好的钛铁矿矿粉，搅拌混合均匀，控制硫酸(折100％)与矿粉的重量比1.4-1.7∶1。
2.将上述混合物经过雾化器在高速旋转下雾化成细小的液滴或颗粒进入喷雾塔，与从塔底上升的热空气接触，经过传热和蒸发后，物料温度升到200℃-600℃左右，进入到保温熟化槽，维持物料温度在180℃以上2-3个小时，保证钛铁矿粉和硫酸发生化学反应。
3.经过熟化后的物料用水浸取，得到硫酸钛的溶液，进入钛白粉生产的下一工序。
上述工艺流程的主要参数如下：
配酸浓度：30-50％；
钛铁矿矿粉细度：-325目≥99％；
酸矿比(重量比)：1.4-1.7∶1；
喷雾塔主体温度：300-600℃；
熟化时间2-3小时。
采用上述技术方案，主要技术经济指标如下：
钛铁矿的酸解率：≥95％；
能耗：250kg标煤/吨钛铁矿；
一个直径5米的喷雾塔可满足年产2万吨钛白粉的生产需要；
每生产一吨钛白粉耗浓硫酸3吨，20％的废硫酸全部重新利用，减少了浓缩或中和的费用。
附图说明
图1为本发明低浓度硫酸酸解钛铁矿工艺流程示意图
具体实施方式
实施例1：
采用直径3米喷雾塔，相关参数如下：
钛铁矿粉碎细度：-325目99.5％；
投钛铁矿粉量：4.6吨/hr；
稀硫酸浓度：30％；采用20％的废硫酸和98％的浓硫酸混合而成，混合后，温度由常温升温至100-110℃，其中20％的废酸流量：22.7吨/hr，98％的浓硫酸流量：3.34吨/hr；
酸矿比：1.70；
雾化盘直径120mm，转速：15000转/min；
喷雾塔的温度500～600℃；
煤气采用炼焦煤气，发热量4800kcal/Nm3，每小时煤气流量2200Nm3/hr；
经过传热交换后的物料温度500～600℃；
熟化温度230℃，熟化时间：1.5小时；
连续运行24小时，钛铁矿酸解率96.6％，酸解所得硫酸钛溶液所有指标均满足钛白粉生产的各项要求。
实施例2：
采用直径5米喷雾塔，相关参数如下：
钛铁矿粉碎细度：-325目99.7％；
投钛铁矿粉量：9吨/hr；
稀硫酸浓度：40％；采用22％的废硫酸和97.5％的浓硫酸混合而成，混合后，温度由常温升温至100-110℃，其中22％的废酸流量：26.6吨/hr，97.5％的浓硫酸流量：8.32吨/hr；
酸矿比：1.55；
雾化盘直径220mm，转速：20000转/min；
喷雾塔的温度400～500℃；
煤气采用发生炉煤气，发热量1200kcal/Nm3，每小时煤气流量11000Nm3/hr；
经过传热交换后的物料温度400～500℃；
熟化温度220℃，熟化时间：3.0小时；
连续运行24小时，钛铁矿酸解率95.7％，酸解所得硫酸钛溶液所有指标均满足钛白粉生产的各项要求。
实施例3
采用直径5米喷雾塔，相关参数如下：
钛铁矿粉碎细度：-325目99.0％；
投钛铁矿粉量：8.75吨/hr；
稀硫酸浓度：50％；采用20％的废硫酸和98％的浓硫酸混合而成，混合后，温度由常温升温至100-110℃，其中20％的废酸流量：17吨/hr，98％的浓硫酸流量：7.5吨/hr；
酸矿比：1.40；
雾化盘直径220mm，转速：15000转/min；
喷雾塔的温度300～400℃；
煤气采用发生炉煤气，发热量1200kcal/Nm3，每小时煤气流量6500Nm3/hr；
经过传热交换后的物料温度300～400℃；
熟化温度200℃，熟化时间：1.0小时；
连续运行24小时，钛铁矿酸解率97.0％，酸解所得硫酸钛溶液所有指标均满足钛白粉生产的各项要求。

Claims (2)

1.一种硫酸法钛白粉生产过程中低浓度硫酸酸解钛铁矿的方法，其特征在于：将浓度为30-50％的稀硫酸和钛铁矿粉的混合浆料雾化成微小颗粒或液滴，在喷雾塔中与300-600℃的高温气体接触，经过传热，物料温度升高至200℃-600℃，然后进入到保温熟化槽，维持物料温度在180℃以上2-3个小时，其中，雾化采用旋转雾化方式，其转速控制在15000～25000转/min之间，并采用碳化硅内衬的雾化盘，喷雾塔的内壁粘贴两层耐温耐酸砖，所述高温气体为热焓大于600kcal/Nm3的任何可燃气体。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的高温气体为发生炉煤气、炼焦煤气、高炉煤气或天然气。
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Denomination of invention: Method for Low Concentration Sulfuric Acid Hydrolysis of Ilmenite in the Production of Titanium Dioxide by Sulfuric Acid Method

Effective date of registration: 20230822

Granted publication date: 20150311

Pledgee: Tengxian Rural Credit Cooperative Association

Pledgor: Guangxi Jinmao Titanium Industry Co.,Ltd.

Registration number: Y2023980053145

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