CN103910381B - 一种降低酸耗的钛液生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种降低酸耗的钛液生产方法,属于钛白粉生产技术领域。本发明的低酸耗的钛液生产方法,以钛矿为原料,采用固相硫酸法;包括酸解、浸取、沉降过滤和结晶步骤;其改进之处在于,酸矿比为1.52-1.56;F值为1.88-1.98。本发明将酸矿比限定为1.52-1.56,此时钛矿能充分溶解且能有效降低酸耗,增加废酸的利用率,同时能保证钛液指标达到水解要求;另外还能提高钛液的产率。采用本发明的方法,黑区酸耗由使用废酸前的3.827降低至3.716,降低钛矿酸解时硫酸的消耗,降低了生产成本,同时,进一步回收利用了废酸,减轻了废酸处理的负担;另外钛液的产率由89.1%提高至91.7%。
Description
技术领域
本发明涉及一种降低酸耗的钛液生产方法,属于钛白粉生产技术领域。
背景技术
硫酸法钛白粉生产是我国钛白粉生产厂家普遍使用的技术,其原理为:将钛铁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,再经锻烧、粉碎即得到钛白粉产品;其工序包括粉碎、酸解、沉降、结晶、精滤、浓缩、水解、水洗、煅烧、包膜、包装。钛白粉生产水洗工序在生产时会产生大量的废酸,若不经处理,会造成环境污染;若进行处理,会增加公司生产成本。目前,钛矿采用硫酸法生产钛粉产生的废酸,其中一部分可以用于生产钛液时的酸解引发反应,其回收利用率为2~4t/罐废酸。大量的废酸需要公司采取废酸外卖的方式,进行消化。但因每日废酸产生量较大,废酸外卖面对极大的压力。在投酸量不变不影响酸解反应的情况下,降低酸解反应时的酸矿比。例:93%酸投酸量42吨,酸矿比由1.60降低至1.56,此时,投矿量由26.25吨增加至26.92吨,投矿量增加0.67吨。用同样多的93%酸,所反应的钛矿增加了,降低了单位钛矿的93%酸酸耗。但由于93%酸酸量不变,而钛矿量增加,酸解反应后,游离酸量减少,F值将降低,导致钛液不合格,达不到水解要求。
发明内容
本发明的目的在于:将废酸用于钛矿酸解生产钛液的过程;一方面提供一种废酸再利用的方法,另一方面降低生产钛液对浓硫酸的酸耗;从而提供一种低酸耗的钛液生产方法。
本发明的低酸耗的钛液生产方法,以钛矿为原料,采用固相硫酸法;包括酸解、浸取、沉降过滤和结晶步骤;其改进之处在于,
酸解时的酸矿比为1.52-1.56;
浸取时加入废酸将F值调至1.88-1.98;浸取在酸解反应完60-180分钟后进行。
本发明所述废酸为:钛矿酸解生产钛液的水洗工序产出的、经压滤机压滤后的澄清废酸,质量浓度为22-24%。
酸解时硫酸的用量,不仅要满足充分溶解钛矿的要求,还要满足钛液对F值的要求(F值1.88-1.98)。本发明为了充分利用废酸,在浸取时加入了废酸,从而提高了钛液的F值。这样一来,酸解时硫酸的用量(酸矿比)只需满足充分溶解钛矿的要求(此时的酸矿比应当为1.47-1.51)即可;从而能够降低酸耗及废酸的再利用量。但是,本领域人员公知的是,浸取是一个难以控制、不稳定的过程,浸取环境的稍微变化都会导致提前水解。提前水解产生的偏钛酸成分会进一步诱导浸取时钛液的提前水解,提前水解产生的偏钛酸在降过程中被除掉,从而导致钛液收率的降低。而废酸中含有偏钛酸,浸取过程中加废酸,势必会改变原来的浸取环境。研究实验发现,加入废酸过程中十分容易导致提前水解。所以本发明将酸矿比限定为1.52-1.56(该酸矿比高于能满足钛矿充分酸解的最低值),在此条件下,钛矿能充分溶解且能有效降低酸耗,增加废酸的利用率,同时能保证钛液指标达到水解要求;另外还能提高钛液的产率。当酸矿比低于1.52时,由于投酸比例过小,大量钛矿不能与硫酸完全反应,产生大量剩矿,降低酸解收率;当酸矿比高于1.56时,由于投酸比例过大,钛矿虽与硫酸充分反应,但过多的硫酸导致酸解后钛液中游离酸增多,最后钛液F值高,达不到水解要求,产出合格的产品。
采用本发明的方法,黑区酸耗由使用废酸前的3.827降低至3.716,降低钛矿酸解时硫酸的消耗,降低了生产成本,同时,进一步回收利用了废酸,减轻了废酸处理的负担;另外钛液的产率由89.1%提高至91.7%。
上述方法,酸解时的酸矿比优选为1.52:1。在此条件下,酸解时所需的93%硫酸的量最少,且钛液的产率最高。
本发明的低酸耗的钛液生产方法,其具体步骤为,
(1)钛矿粉按照酸矿比用93%的硫酸酸解;得酸解液;
(2)向酸解液中加入废酸调F值至1.88-1.98;然后按照2.5:1加入水;再加入铁粉调整三价钛含量至1.5—5g/l;得混合液;
(3)向混合液中加入酰胺沉降,上清液进入压滤工序去除杂质,得滤液;将滤液结晶分离出亚铁;再浓缩至四价钛的浓度为190-200g/l,得钛液。
有益效果
(1)回收利用废酸,降低了废酸外卖的压力;
(2)降低酸矿比,减少了93%浓硫酸的用量,降低了成本;使用废酸前的酸耗3.827,使用废酸后的酸耗3.716,93%酸单价358.57元/吨,以钛液产量100000吨/年计算;358.57×(3.827-3.716)×100000=3980127元/年;即每年节约3980127元;
(3)提高了钛液的收率;在钛矿及其他工艺参数不变的前提下,每年四价钛的浓度为190-200g/l的钛液的产量增加1700吨。
具体实施方式
实施例1
将钛矿(二氧化钛含量为44.5%)原料输送至前粉工序、粉碎,过320目筛、筛余7.8%。调整酸解罐内风量至150-200m3/h,向酸解罐内加入42t浓度为93%的硫酸;均化20min后,按照1.52:1的酸矿比向酸解罐内加入27600kg钛矿。调整风量至600-800m3/h,通入2t/h的蒸汽,升温至60℃后,停汽。待酸解罐顶部温度升至最高点后,调整风量至200m??/h,熟化90min。向酸解罐中加入4t废酸(上一工艺过程中钛液水解水洗之后的废酸,其浓度为22.7%)将F值调整至1.92;然后再加入69m3水进行浸取,然后加入铁粉调整三价钛至2.1g/l。按照40:1(酸解罐中混合液与酰胺的质量比)的比例加入酰胺,沉降后使上清液进入压滤工序去除杂质。滤液经结晶器,结晶温度为15.9℃,通过圆盘分离出亚铁;浓缩至中四价钛浓度为194.8g/l,得11200kg钛液。
实施例2
将钛矿(二氧化钛含量为44.5%)原料输送至前粉工序、粉碎,过320目筛、筛余7.8%。调整酸解罐内风量至150-200m3/h,向酸解罐内加入42t浓度为93%的硫酸;均化20min后,按照1.56:1的酸矿比向酸解罐内加入26900kg钛矿。调整风量至600-800m3/h,通入2t/h的蒸汽,升温至60℃后,停汽。待酸解罐顶部温度升至最高点后,调整风量至200m??/h,熟化90min。向酸解罐中加入3t废酸(上一工艺过程中钛液水解水洗之后的废酸,其浓度为22.4%)将F值调整至1.95;然后再加入67.2m3水进行浸取,然后加入铁粉调整三价钛至2.3g/l。按照40:1(酸解罐中混合液与酰胺的质量比)的比例加入酰胺,沉降后使上清液进入压滤工序去除杂质。滤液经结晶器,结晶温度为16.3℃,通过圆盘分离出亚铁;浓缩至中四价钛浓度为195.1g/l,得11000kg钛液。
实施例3
将钛矿(二氧化钛含量为44.5%)原料输送至前粉工序、粉碎,过320目筛、筛余7.8%。调整酸解罐内风量至150-200m3/h,向酸解罐内加入42t浓度为93%的硫酸;均化20min后,按照1.54:1的酸矿比向酸解罐内加入27200kg钛矿。调整风量至600-800m??/h,通入2t/h的蒸汽,升温至60℃后,停汽。待酸解罐顶部温度升至最高点后,调整风量至200m3/h,熟化90min。向酸解罐中加入5t废酸(上一工艺过程中钛液水解水洗之后的废酸,其浓度为23.3%)将F值调整至1.97;然后再加入68m3水进行浸取,然后加入铁粉调整三价钛至2.6g/l。按照40:1(酸解罐中混合液与酰胺的质量比)的比例加入酰胺,沉降后使上清液进入压滤工序去除杂质。滤液经结晶器,结晶温度为15.7℃,通过圆盘分离出亚铁;浓缩至中四价钛浓度为194.3g/l,得11100kg钛液。
对比例1
将钛矿(二氧化钛含量为44.5%)原料输送至前粉工序、粉碎,过320目筛、筛余7.8%。调整酸解罐内风量至150-200m3/h,向酸解罐内加入42t浓度为93%的硫酸;均化20min后,按照1.50:1(小于能使钛矿充分溶解的最低酸矿比)的酸矿比向酸解罐内加入28000kg钛矿。调整风量至600-800mm3/h,通入2t/h的蒸汽,升温至60℃后,停汽。待酸解罐顶部温度升至最高点后,调整风量至200m3/h,熟化90min。向酸解罐中加入9t废酸(上一工艺过程中钛液水解水洗之后的废酸,其浓度为22.5)将F值调整至1.90;然后再加入70m3水进行浸取,然后加入铁粉调整三价钛至2.2g/l。按照40:1(酸解罐中混合液与酰胺的质量比)的比例加入酰胺,沉降后使上清液进入压滤工序去除杂质。滤液经结晶器,结晶温度为16.1℃,通过圆盘分离出亚铁;浓缩至中四价钛浓度为194.6g/l,得10100kg钛液,钛液产量降低。与实施例1相比,该对比例的废酸添加量变多、酸耗降低;但是钛液产率明显降低。
对比例2
将钛矿(二氧化钛含量为44.5%)原料输送至前粉工序、粉碎,过320目筛、筛余7.8%。调整酸解罐内风量至150-200m3/h,向酸解罐内加入42t浓度为93%的硫酸;均化20min后,按照1.57:1的酸矿比向酸解罐内加入26700kg钛矿。调整风量至600-800m3/h,通入2t/h的蒸汽,升温至60℃后,停汽。待酸解罐顶部温度升至最高点后,调整风量至200m3/h,熟化90min。向酸解罐中加入2t废酸(上一工艺过程中钛液水解水洗之后的废酸,其浓度为23.1%)将F值调整至1.94;然后再加入66.7m3水进行浸取,然后加入铁粉调整三价钛至2.2g/l。按照40:1(酸解罐中混合液与酰胺的质量比)的比例加入酰胺,沉降后使上清液进入压滤工序去除杂质。滤液经结晶器,结晶温度为16.6℃,通过圆盘分离出亚铁;浓缩至中四价钛浓度为194.9g/l,得10500kg钛液,钛液产量降低。与实施例3相比,该对比例的废酸添加量少、酸耗降低不明显,且钛液产率降低。
Claims (2)
1.一种低酸耗的钛液生产方法,以钛矿为原料,采用固相硫酸法;包括酸解、浸取、沉降过滤和结晶步骤;其特征在于,
酸解时的酸矿比为1.52-1.56;
浸取时加入废酸将F值调至1.88-1.98;浸取在酸解反应完60-180分钟后进行;
所述废酸为:钛矿酸解生产钛液的水洗工序产出的、经压滤机压滤后的澄清废酸,质量浓度为22-24%;
其具体步骤为,
(1)钛矿粉按照酸矿比用93%的硫酸酸解;得酸解液;
(2)向酸解液中加入废酸调F值至1.88-1.98;然后按照2.5:1加入水;再加入铁粉调整三价钛含量至1.5—5g/L;得混合液;
(3)向混合液中加入酰胺沉降,上清液进入压滤工序去除杂质,得滤液;将滤液结晶分离出亚铁;再浓缩至四价钛的浓度为190-200g/L,得钛液。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,酸解时的酸矿比为1.52:1。
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