CN103723765A - 一种硫酸法钛白粉制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种硫酸法钛白粉制备方法，其制备方法如下，首先在反应釜内加入一定量的废稀硫酸溶液，再在废稀硫酸溶液中加入粉状钛铁矿，对混合物进行搅拌，将废硫酸加热再加入浓硫酸；然后物料冷却后，向物料中加入废硫酸进行浸取，经还原、沉降、真空浓缩后，冷冻至5℃～10℃或真空浓缩，析出七水硫酸亚铁，过滤分离硫酸亚铁，使滤液中的硫酸氧钛水解成偏钛酸，再次过滤，滤液为废酸，将废酸储存到废酸储罐内，待下次加入反应釜作为酸浸的原料；最后将上述过滤出来的偏钛酸洗净后，放入旋转窑中进行高温煅烧，最后制得二氧化钛。具有工艺简单易行，生产成本低，清洁生产，有利于环保，提高了企业的综合效益的特点，适应于硫酸法钛白粉的生产。
Description
技术领域
本发明属于钛白粉制备技术技术领域，涉及一种适应于在偏钛酸水解过程中产生的废硫酸重新利用、从源头上减少废硫酸的硫酸法钛白粉制备方法。
背景技术
钛白粉生产主要有硫酸法和氯化法,硫酸法已有80多年历史，生产工艺已经成熟，和氯化法相比，设备和操作简单，生产成本低，建厂投资较少，原料价廉易得；主要缺点是产生大量的废产物，每吨钛白粉产生3吨硫酸亚铁固体废物和8吨20%的废硫酸。氯化法优点是生产工艺流程短，副产物量较少；缺点在于需要高品位的金红石钛铁矿作为原料，氯气和四氯化钛在常温下都是有毒气体，且这两种气体都极易与水发生反应，从而产生严重的工艺问题和腐蚀问题，必须进行闭路负压生产，使氯化法建厂投资较大，生产成本高。由于硫酸法的显著优点和天然金红石储量少，而钛铁矿原料丰富，我国有80%的钛白粉是利用硫酸法生产。
硫酸法产生的废酸排放对环境污染较大，浓缩后再利用需要石墨蒸发器等设备，能耗较高，导致钛白粉生产成本上升；将废酸用来生产其它化工产品已有报导：四川龙蟒钛白有限公司开发的“钛白粉一硫酸一磷化工”循环生产链和新型硫酸法钛白粉清洁生产工艺被国家发改委列为“循环经济，综合利用”的范例。这种方法是形成一条综合利用的生产线，并不能将废酸重新回到钛白粉生产。
硫酸法生产钛白粉的传统工艺是将钛铁矿磨成300目的矿粉，按酸矿比为1.6：1加入浓硫酸，通入蒸汽将物料升温至100℃，加水稀释，酸解反应使物料迅速升温至180℃左右，反应完成后，用水浸取，得到偏钛酸沉淀，硫酸的浓度为85%～90%时，酸解率一般可达到95%，低于80%的硫酸将使钛的酸解率降低。
氧压酸浸技术是国际上用来分解锌精矿的最先进技术，20世纪70年代, 加压湿法冶金在锌精矿处理方面取得较大进展, 研究表明, 采用加压酸解- 电解沉积工艺比传统的湿法炼锌流程更经济，已有应用氧压酸浸技术浸取铅锌矿、银精矿等原料，提取锌、铅、钒、钼、镍、钴等多种金属的专利及文献；日本石原产业公司采用还原－加压酸解技术浸取已酸解的钛铁矿，制取人造金红石；国内攀钢公司和北京有色金属研究总院合作进行了实验室扩大试验，采用钛铁精矿→氧化→弱还原→加压浸出→过滤洗涤→煅烧的流程制取人造金红石，获得TiO2＞91%的产品，至今没有发现采用氧压酸解法生产板钛型钛白粉的专利、文献及报导。
为克服上述的技术缺点，本发明提供一种能够充分发挥硫酸法生产钛白粉的工艺优势，在确保产品质量的前提下，大幅度地降低硫酸的用量，减少废酸的产生量，实现废酸的回用，减少或消除钛白粉生产造成的环境污染，保护生态环境的硫酸法钛白粉制备方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方法是：一种硫酸法钛白粉制备方法，其制备方法如下：
第一步：在反应釜内加入一定量的废稀硫酸溶液，再在废稀硫酸溶液中按1：1～1:1.8的比例加入粉状钛铁矿，在高压蒸汽与高压空气的环境下对混合物进行搅拌，将废硫酸加热至120℃以上，使废硫酸具有较大的热焓，再加入浓硫酸，硫酸与物料产生的反应热和稀释热，使反应物料瞬间温度达到180℃，压力达到0.15～0.5MPa，在高温及压力条件下，从而使酸解反应基本完成；
第二步：待第一步酸解反应完成后的物料冷却后，向物料中加入废硫酸进行浸取，经还原、沉降、真空浓缩后，冷冻至5℃～10℃或真空浓缩，析出七水硫酸亚铁，过滤分离硫酸亚铁，滤液调酸度，使滤液中的硫酸氧钛水解成偏钛酸，再次过滤，滤液为废酸，将废酸储存到废酸储罐内，待下次加入反应釜作为酸浸的原料；
第三步：将上述过滤出来的偏钛酸洗净后，放入旋转窑中进行750℃高温煅烧，最后制得二氧化钛。
在所述钛铁矿中可以混入固体氧化剂从而加快酸解反应的进行。
所述氧化剂可以是高锰酸钾、二氧化锰、氯酸钾之中的一种或数种，加入量为钛铁矿量的0.05%～1%，加入氧化剂能够使钛铁矿中的三价钛氧化成四价钛、亚铁氧化成三价铁，使钛铁矿中的钛和铁更加容易从固相转入液相，从而更快的被酸分解，其分解率超过了传统方法所能达到的分解率。
本发明的有益效果是：与传统生产方法相比，本发明在钛铁矿中加有固体氧化剂从而加快酸解反应；与传统生产方法是按1：1.8加浓硫酸反应，硫酸的浓度不能低于85%～90%，本发明是先加废稀硫酸，使硫酸的浓度约为65%左右从而在源头上就降低了硫酸的使用并为酸解从而减少废酸的产生量；传统的方法是利用蒸汽将物料的温度加热至100℃，反应在常压下进行；而本发明加热温度达到120℃以上，在高温高压下进行，使废硫酸具有较大的热焓，再加入硫酸，使硫酸与物料产生的反应热和稀释热能够令酸解反应完成，用废酸替代新水使硫酸钛水解成偏钛酸，对硫酸法钛白粉生产废水进行回用，实现了废水资源的综合利用，减少了新水的用量，外排水量由传统工艺每吨产生250t废水减少到30t，工艺简单易行，生产成本低，清洁生产，有利于环保，提高了企业的综合效益，适应于硫酸法钛白粉的生产。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步说明。
一种硫酸法钛白粉制备方法，其制备方法如下：
第一步：在反应釜内加入一定量的废稀硫酸溶液，再在废稀硫酸溶液中按1：1～1:1.8的比例加入粉状钛铁矿，在高压蒸汽与高压空气的环境下对混合物进行搅拌，将废硫酸加热至120℃以上，使废硫酸具有较大的热焓，再加入浓硫酸，硫酸与物料产生的反应热和稀释热，使反应物料瞬间温度达到180℃，压力达到0.15～0.5MPa，在高温及压力条件下，从而使酸解反应基本完成；
第二步：待第一步酸解反应完成后的物料冷却后，向物料中加入废硫酸进行浸取，经还原、沉降、真空浓缩后，冷冻至5℃～10℃或真空浓缩，析出七水硫酸亚铁，过滤分离硫酸亚铁，滤液调酸度，使滤液中的硫酸氧钛水解成偏钛酸，再次过滤，滤液为废酸，将废酸储存到废酸储罐内，待下次加入反应釜作为酸浸的原料；
第三步：将上述过滤出来的偏钛酸洗净后，放入旋转窑中进行750℃高温煅烧，最后制得二氧化钛。
在所述钛铁矿中可以混入固体氧化剂从而加快酸解反应的进行。
所述氧化剂可以是高锰酸钾、二氧化锰、氯酸钾之中的一种或数种，加入量为钛铁矿量的0.05%～1%，加入氧化剂能够使钛铁矿中的三价钛氧化成四价钛、亚铁氧化成三价铁，使钛铁矿中的钛和铁更加容易从固相转入液相，从而更快的被酸分解，其分解率超过了传统方法所能达到的分解率。
实施例1：一种硫酸法钛白粉制备方法，其制备方法如下，首先在钛铁矿中混入一定量的固体氧化剂，可以加快酸解反应的进行，固体氧化剂可以是高锰酸钾、二氧化锰、氯酸钾中的一种或数种，加入量为钛铁矿量的0.05%～1%，加入氧化剂能够使钛铁矿中的三价钛氧化成四价钛、亚铁氧化成三价铁，使钛铁矿中的钛和铁更加容易从固相转入液相，从而更快的被酸分解，其分解率超过传统方法所能达到的分解率；然后在反应釜内加入一定量的废硫酸溶液，再在废硫酸中按1：1的比例加入上述粉状钛铁矿，高温高压蒸汽与高压空气充分搅拌，使物料的温度达到120℃以上，使废硫酸及反应物料具有较大的热焓；再向上述物料中加入浓硫酸，硫酸与钛铁矿反应所产生的反应热及浓硫酸的稀释热，使反应物料瞬间温度达到180℃以上，压力达到0.15～0.5MPa，在高温及压力条件下，从而使酸解反应基本完成；再次待第一步酸解反应完成后（熟化后），向物料中加入废酸浸取，过滤、沉降杂质，冷冻至5℃～10℃或真空浓缩，析出七水硫酸亚铁，过滤分离硫酸亚铁，滤液调酸度，使滤液中的硫酸氧钛水解成偏钛酸，再次过滤，滤液为废酸，废酸储存到废酸储罐内，待下次加入反应釜作为钛铁矿酸解和酸浸的原料；将上述过滤出来的偏钛酸洗净后，放入旋转窑中进行750℃高温煅烧，最后制得二氧化钛。
本发明与传统生产方法相比，本发明在钛铁矿中加有固体氧化剂从而加快酸解反应；与传统生产方法是按1：1.8加浓硫酸反应，硫酸的浓度不能低于85%～90%，本发明是先加废稀硫酸，使硫酸的浓度约为65%左右从而在源头上就降低了硫酸的使用并为酸解从而减少废酸的产生量；传统的方法是利用蒸汽将物料的温度加热至100℃，反应在常压下进行；而本发明加热温度达到120℃以上，在高温高压下进行，使废硫酸具有较大的热焓，再加入硫酸，使硫酸与物料产生的反应热和稀释热能够令酸解反应完成，用废酸替代新水使硫酸钛水解成偏钛酸，对硫酸法钛白粉生产废水进行回用，实现了废水资源的综合利用，减少了新水的用量，外排水量由传统工艺每吨产生250t废水减少到30t，工艺简单易行，生产成本低，清洁生产，有利于环保，提高了企业的综合效益，适应于硫酸法钛白粉的生产。
Claims (3)
1.一种硫酸法钛白粉制备方法，其特征在于制备方法如下：
第一步：在反应釜内加入一定量的废稀硫酸溶液，再在废稀硫酸溶液中按1：1～1:1.8的比例加入粉状钛铁矿，在高压蒸汽与高压空气的环境下对混合物进行搅拌，将废硫酸加热至120℃以上，使废硫酸具有较大的热焓，再加入浓硫酸，硫酸与物料产生的反应热和稀释热，使反应物料瞬间温度达到180℃，压力达到0.15～0.5MPa，在高温及压力条件下，从而使酸解反应基本完成；
第二步：待第一步酸解反应完成后的物料冷却后，向物料中加入废硫酸进行浸取，经还原、沉降、真空浓缩后，冷冻至5℃～10℃或真空浓缩，析出七水硫酸亚铁，过滤分离硫酸亚铁，滤液调酸度，使滤液中的硫酸氧钛水解成偏钛酸，再次过滤，滤液为废酸，将废酸储存到废酸储罐内，待下次加入反应釜作为酸浸的原料；
第三步：将上述过滤出来的偏钛酸洗净后，放入旋转窑中进行750℃高温煅烧，最后制得二氧化钛。
2.如权利要求1所述的硫酸法钛白粉制备方法，其特征是：在所述钛铁矿中可以混入固体氧化剂从而加快酸解反应的进行。
3.如权利要求1所述的硫酸法钛白粉制备方法，其特征是：所述氧化剂可以是高锰酸钾、二氧化锰、氯酸钾之中的一种或数种，加入量为钛铁矿量的0.05%～1%，加入氧化剂能够使钛铁矿中的三价钛氧化成四价钛、亚铁氧化成三价铁，使钛铁矿中的钛和铁更加容易从固相转入液相，从而更快的被酸分解，其分解率超过了传统方法所能达到的分解率。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant |