CN103910381B - 一种降低酸耗的钛液生产方法 - Google Patents

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

一种降低酸耗的钛液生产方法

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。