CN103936050B - 一种氯化法提钛尾渣的无公害处理方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种氯化法提钛尾渣的无公害处理方法及系统。所述方法包括：利用冷风降温高温提钛尾渣，得热风和120～150℃热尾渣；对热尾渣顺序进行两次以上真空洗涤过滤，每次真空洗涤过滤均将尾渣与洗涤液混合并浸泡，然后过滤得到滤液和洗涤后的尾渣，彼此相邻的两次真空洗涤过滤中后一次的滤液作为前一次的洗涤液；用热风对第一次真空洗涤过滤所得滤液进行浓缩，得到浓缩液；对浓缩液进行雾化干燥处理，得氯化钙。所述系统包括降温单元、真空洗涤过滤单元、浓缩单元、雾化干燥单元和冷风供给单元。本发明能够得到用于建材等行业并满足无公害要求的尾渣；能够实现洗液的循环利用；能够与氯化法制备四氯化钛工艺有效对接。
Description
技术领域
本发明涉及氯化法提钛尾渣的回收利用技术领域，具体来讲，涉及一种氯化法提钛尾渣的无公害处理方法以及一种氯化法提钛尾渣的无公害处理系统。
背景技术
目前，对于采用普通高炉冶炼含钛铁矿(例如，钒钛磁铁矿)的流程而言，其能够实现含钛铁矿的大规模经济冶炼，但由于该矿物的特殊性质，也导致了占钛资源总量较大比例(例如，约52％)的TiO2伴随铁精矿进入高炉渣中，形成TiO2含量较高的含钛高炉渣(例如，TiO2含量为21％～25％的高钛型高炉渣)。对于含钛高炉渣而言，通过“高温碳化—低温氯化”工艺，可以将含钛高炉渣的TiO2以TiCl4的形式提取出来，作为海绵钛或者氯化法钛白的原料。含钛高炉渣经过提钛后的尾渣称为提钛尾渣。由于提钛尾渣中含有大量的氯离子，妨碍了其在建筑行业中的大规模利用。
因此，亟需开发一种经济、有效的方法处理提钛尾渣的方法，以实现提钛尾渣在建筑行业的规模化应用，从而实现含钛高炉渣的综合利用。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术存在的上述不足中的至少一项。
例如，本发明的目的之一在于提供一种能够对氯化法提钛尾渣进行无公害处理的方法和系统。
本发明的一方面提供了一种氯化法提钛尾渣的无公害处理方法。所述方法包括步骤：利用冷风对氯化炉中排出的高温提钛尾渣进行降温，得到热风和温度为120～150℃的热尾渣；对热尾渣顺序进行两次以上真空洗涤过滤，所述两次以上真空洗涤过滤中的每次真空洗涤过滤均将尾渣与洗涤液混合并浸泡，然后过滤得到滤液和洗涤后的尾渣，其中，所述两次以上真空洗涤过滤中的第一次和最后一次真空洗涤过滤将尾渣与洗涤液按照1:(1～3)的体积比混合，所述第一次真空洗涤过滤的洗涤液包括水，所述最后一次真空洗涤过滤的洗涤液为水，所述两次以上真空洗涤过滤中的彼此相邻的两次真空洗涤过滤中，后一次真空洗涤过滤的滤液作为前一次真空洗涤过滤的洗涤液；采用所述热风对第一次真空洗涤过滤得到的滤液进行浓缩，得到浓缩液和第一再生水；对浓缩液进行雾化干燥处理，得到氯化钙和第二再生水。
本发明的另一方面提供了一种氯化法提钛尾渣的无公害处理系统。所述无公害处理系统包括降温单元、真空洗涤过滤单元、浓缩单元、雾化干燥单元和冷风供给单元，其中，降温单元具有彼此连通的高温提钛尾渣入口、热尾渣出口、冷风入口和热风出口，冷风入口与冷风供给单元连通以接收冷风，高温提钛尾渣入口用于接收氯化炉中排出的高温提钛尾渣；真空洗涤过滤单元包括串联的两个以上的子真空洗涤过滤单元，每个子真空洗涤过滤单元包括洗涤液入口、尾渣入口、尾渣出口和滤液出口，以用于将尾渣与洗涤液混合并浸泡，然后过滤得到滤液和洗涤后的尾渣，并且所述两个以上的子真空洗涤过滤单元中的彼此相邻的两个子真空洗涤过滤单元中，后一子真空洗涤过滤单元的滤液出口与前一子真空洗涤过滤单元的洗涤液入口连通，所述两个以上的子真空洗涤过滤单元中的第一个子真空洗涤过滤单元的洗涤液入口还与水管连通，第一个子真空洗涤过滤单元的尾渣入口与所述热尾渣出口连通，所述两个以上的子真空洗涤过滤单元中的最后一个子真空洗涤过滤单元的洗涤液入口与水管连通；浓缩单元具有滤液入口、浓缩液出口、热风入口和第一再生水出口，其中，滤液入口与第一个子真空洗涤过滤单元的滤液出口连通，热风入口与所述热风出口连通；雾化干燥单元具有浓缩液入口、第二再生水出口和氯化钙出口，浓缩液入口与所述浓缩液出口连通。
与现有技术相比，本发明的有益效果包括：能够有效降低渣中的氯离子含量，并可达到无公害要求，所得尾渣可广泛用于建材等行业；能够实现洗液的循环利用；能够有效利用高温提钛尾渣的热量，从而可与氯化法制备四氯化钛工艺有效对接；能够回收利用提钛尾渣中的氯化钙。
附图说明
图1示出了根据本发明的氯化法提钛尾渣无公害处理方法的一个示例性实施例的工艺流程图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图和示例性实施例来详细说明本发明的氯化法提钛尾渣无公害处理方法及系统。
图1示出了根据本发明的氯化法提钛尾渣无公害处理方法的一个示例性实施例的工艺流程图。
在本发明的一个示例性实施例中，如图1所示，氯化法提钛尾渣的无公害处理方法可以包括以下内容：
(1)尾渣降温过程
利用冷风(例如，冷空气，当然，也可为常温空气)对氯化炉中排出的高温提钛尾渣(可简称为尾渣)进行降温，得到热风(例如，热空气)和温度为120～150℃的热尾渣。例如，可以直接采用冷空气对高温提钛尾渣进行吹扫以实现尾渣降温。
(2)多次真空洗涤过滤过程
对热尾渣顺序进行四次真空洗涤过滤。每次真空洗涤过滤均将尾渣与洗涤液混合并浸泡，然后过滤得到滤液和洗涤后的尾渣。浸泡时间可以为10～20分钟，但不限于此。其中，第一次真空洗涤过滤和最后一次真空洗涤过滤将尾渣与洗涤液按照1:(1～3)的体积比(优选地，体积比为1:(1～2))混合，第一次真空洗涤过滤的洗涤液包括水，所述最后一次真空洗涤过滤的洗涤液为水。而且，对于彼此相邻的两次真空洗涤过滤而言，后一次真空洗涤过滤的滤液作为前一次真空洗涤过滤的洗涤液。如图1所示，第一次真空洗涤过滤的洗涤液为水(例如，工业水)和第二次真空洗涤过滤所产生的二洗滤液；第三次真空洗涤过滤所产生的三洗滤液作为第二次真空洗涤过滤的洗涤液，以对经第一次真空洗涤过滤处理后得到的尾渣进行洗涤和过滤处理；第四次真空洗涤过滤所产生的四洗滤液作为第三次真空洗涤过滤的洗涤液，以对经第二次真空洗涤过滤处理后得到的尾渣进行洗涤和过滤处理；第四次真空洗涤过滤的洗涤液为水(例如，工业水)。当然，第一次真空洗涤过滤会产生蒸发水。
(3)滤液浓缩过程
采用尾渣降温过程所得到的热风对第一次真空洗涤过滤得到的一洗滤液进行浓缩，得到浓缩液和第一再生水。
(4)氯化钙收集过程
对滤液浓缩过程所得到的浓缩液进行雾化干燥处理，得到氯化钙(CaCl2)粉末和第二再生水。这里，第一再生水和第二再生水也可以作为第四次真空洗涤过滤的洗涤液。
在本发明中，氯化法提钛尾渣是含钛高炉渣经高温碳化和低温氯化处理后，从氯化炉中排出的高温提钛尾渣。该氯化炉中排出的高温提钛尾渣的温度可以为300～500℃。此外，该高温提钛尾渣中氯离子的质量百分含量通常在2.0％～30％之间。例如，高温提钛尾渣的成分可如表1所示。
表1 高温提钛尾渣的成分(wt％)
此外，本发明中所处理的高温提钛尾渣中氯离子的质量百分含量也可在2.0％～4.07％之间。
尽管图1中示出了氯化法提钛尾渣无公害处理方法包括顺序进行的四次真空洗涤过滤工序，然而，本发明不限于此，真空洗涤过滤工序的次数可以在本发明的技术构思下适当调整。
在本发明的另一个示例性实施例中，氯化法提钛尾渣无公害处理方法可以采用如下方式来实现：
1)尾渣出炉后温度在300～500℃之间，利用冷空气吹扫冷却，得到热空气和热尾渣，吹扫后尾渣温度在120～150℃之间；
2)尾渣经过四次水洗达到降低氯离子的目的，洗液分别称为一洗水、二洗水、三洗水和四洗水，四次水洗的滤液分别称为一洗滤液、二洗滤液、三洗滤液和四洗滤液；
3)向热尾渣中加入工业用水，渣水体积比例按1:1～2混合，浸泡10分钟以上，然后过滤，得到蒸发水、一洗滤液和降温的一洗提钛尾渣；
4)利用步骤1)中得到的热空气蒸发浓缩一洗滤液，浓缩后的滤液通过雾化干燥(也可称为喷雾干燥)的方法提取CaCl2和再生水，再生水作为尾渣第四次洗涤的洗水用；在第四次洗涤尾渣时，根据水量的减少量，适当补充工业水，以达到渣与水体积比例为1:1～2的洗涤要求；
4)四洗滤液作为三洗水用，三洗滤液作为二洗水用，二洗水最为一洗水用，在二洗水作为一洗水用时，根据水位的变化，适当补给新水，以达到一洗水与渣体积比例为1:1～2的洗涤要求。
本发明的氯发提钛尾渣无公害化处理方法能够有效的降低氯化法提钛尾渣中氯离子的含量，降低了氯离子在尾渣综合利用中的不利影响，同时避免了氯离子对水的污染，例如，对氯离子的质量百分含量在2.0％～30％之间的提钛尾渣，通过本发明的包括四次真空洗涤过滤的方法能够将提钛尾渣中氯离子的质量百分含量降低至0.12％～0.17％；能够实现洗液的再生和循环利用；能够实现尾渣处理工艺与“高温碳化—低温氯化”含钛高炉渣提钛工艺的对接；而且能够有效利用高温提钛尾渣的热能。
下面结合具体示例来说明本发明的示例性实施例。
示例1至3中，作为原料的提钛尾渣成分如表2所示。
表2 提钛尾渣成分
示例1
本示例的尾渣处理量为2吨。
炉渣出炉温度为500℃，经过常温空气吹扫降温至150℃，在二洗虑液作为一洗水用时，由于蒸发量大，需要补充工业水0.25t，尾渣温度降低至30℃，每次经过真空过滤后，渣中含水量为15％，经过4次真空过滤后，渣中氯离子含量降低至0.12％，氯离子去除率达97.3％。
一洗虑液氯离子富集到80g/L以上，经过浓缩雾化干燥，得到含水氯化钙25.6kg，氯化钙收率约为在80％。
示例2
炉渣出炉温度为400℃，经过常温空气吹扫降温至125℃，在二洗虑液作为一洗水用时，由于蒸发量大，需要补充工业水以使渣水体积比在1:1～2之间，一洗尾渣温度降低至30℃。每次经过真空过滤后，渣中含水量约为15％，经过4次真空过滤后，渣中氯离子含量降低至0.15％，氯离子去除率达96.6％。
一洗虑液氯离子富集到70g/L以上，经过浓缩雾化干燥，得到含水氯化钙24.3kg，氯化钙收率约为在76％。
本发明的另一方面提供了一种氯化法提钛尾渣的无公害处理系统。下面以与图1所示的氯化法提钛尾渣无公害处理方法所对应的无公害处理系统为例，来说明本发明的氯化法提钛尾渣无公害处理系统。
在本发明的一个示例性实施例中，无公害处理系统包括降温单元、真空洗涤过滤单元、浓缩单元、雾化干燥单元和冷风供给单元。
其中，降温单元具有彼此连通的高温提钛尾渣入口、热尾渣出口、冷风入口和热风出口，冷风入口与冷风供给单元连通以接收冷风，高温提钛尾渣入口用于接收氯化炉中排出的高温提钛尾渣。降温单元能够通过冷风与高温提钛尾渣之间的对流换热来实现对高温提钛尾渣的降温处理。
真空洗涤过滤单元包括串联的四个子真空洗涤过滤单元，每个子真空洗涤过滤单元具有洗涤液入口、尾渣入口、尾渣出口和滤液出口，以用于将尾渣与洗涤液混合并浸泡，然后过滤得到滤液和洗涤后的尾渣，并且彼此相邻的两个子真空洗涤过滤单元中，后一子真空洗涤过滤单元的滤液出口与前一子真空洗涤过滤单元的洗涤液入口连通，第一个子真空洗涤过滤单元的洗涤液入口还与水管连通，第一个子真空洗涤过滤单元的尾渣入口与尾渣降温单元的热尾渣出口连通，第四个子真空洗涤过滤单元的洗涤液入口与水管(例如，工业水水管)连通。真空洗涤过滤单元用于实现对降温后的提钛尾渣进行顺序的四次真空洗涤过滤。当然，在本发明的氯化法提钛尾渣无公害处理系统中，子真空洗涤过滤单元的数量不限于四个。
浓缩单元具有滤液入口、浓缩液出口、热风入口和第一再生水出口，其中，滤液入口与第一个子真空洗涤过滤单元的滤液出口连通，热风入口与降温单元的热风出口连通。浓缩单元能够使用降温单元所产生的热风来将第一个子真空洗涤过滤单元所产生的滤液浓缩，以形成浓缩液，同时产生再生水。
雾化干燥单元(亦可称为氯化钙回收单元)具有浓缩液入口、第二再生水出口和氯化钙出口，浓缩液入口与浓缩单元的浓缩液出口连通。雾化干燥单元能够通过喷雾的方法实现对浓缩液中氯化钙的回收。
在本示例性实施例中，第一再生水出口和第二再生水出口与第四个子真空洗涤过滤单元的洗涤液入口连通，从而有利于实现洗涤液的循环利用。
尽管上面已经结合附图和示例性实施例描述了本发明，但是本领域普通技术人员应该清楚，在不脱离权利要求的精神和范围的情况下，可以对上述实施例进行各种修改。
Claims (8)
1.一种氯化法提钛尾渣的无公害处理方法，其特征在于，所述方法包括步骤：
利用冷风对氯化炉中排出的高温提钛尾渣进行降温，得到热风和温度为120～150℃的热尾渣；
对热尾渣顺序进行两次以上真空洗涤过滤，所述两次以上真空洗涤过滤中的每次真空洗涤过滤均将尾渣与洗涤液混合并浸泡，然后过滤得到滤液和洗涤后的尾渣，其中，所述两次以上真空洗涤过滤中的第一次和最后一次真空洗涤过滤将尾渣与洗涤液按照1:(1～3)的体积比混合，所述第一次真空洗涤过滤的洗涤液包括水，所述最后一次真空洗涤过滤的洗涤液为水，所述两次以上真空洗涤过滤中的彼此相邻的两次真空洗涤过滤中，后一次真空洗涤过滤的滤液作为前一次真空洗涤过滤的洗涤液；
采用所述热风对第一次真空洗涤过滤得到的滤液进行浓缩，得到浓缩液和第一再生水；
对浓缩液进行雾化干燥处理，得到氯化钙和第二再生水。
2.根据权利要求1所述的氯化法提钛尾渣的无公害处理方法，其特征在于，所述第一再生水和第二再生水作为最后一次真空洗涤过滤的洗涤液。
3.根据权利要求1所述的氯化法提钛尾渣的无公害处理方法，其特征在于，所述第一次和最后一次真空洗涤过滤将尾渣与洗涤液按照1:(1～2)的体积比进行混合。
4.根据权利要求1所述的氯化法提钛尾渣的无公害处理方法，其特征在于，所述氯化法提钛尾渣是含钛高炉渣经高温碳化和低温氯化处理后，从氯化炉中排出的高温提钛尾渣。
5.根据权利要求1所述的氯化法提钛尾渣的无公害处理方法，其特征在于，所述氯化炉中排出的高温提钛尾渣的温度为300～500℃。
6.根据权利要求1所述的氯化法提钛尾渣的无公害处理方法，其特征在于，所述利用冷风对氯化炉中排出的高温提钛尾渣进行降温的步骤采用冷空气对高温提钛尾渣进行吹扫。
7.一种氯化法提钛尾渣的无公害处理系统，其特征在于，所述无公害处理系统包括降温单元、真空洗涤过滤单元、浓缩单元、雾化干燥单元和冷风供给单元，其中，
降温单元具有彼此连通的高温提钛尾渣入口、热尾渣出口、冷风入口和热风出口，冷风入口与冷风供给单元连通以接收冷风，高温提钛尾渣入口用于接收氯化炉中排出的高温提钛尾渣；
真空洗涤过滤单元包括串联的两个以上的子真空洗涤过滤单元，每个子真空洗涤过滤单元包括洗涤液入口、尾渣入口、尾渣出口和滤液出口，以用于将尾渣与洗涤液混合并浸泡，然后过滤得到滤液和洗涤后的尾渣，并且所述两个以上的子真空洗涤过滤单元中的彼此相邻的两个子真空洗涤过滤单元中，后一子真空洗涤过滤单元的滤液出口与前一子真空洗涤过滤单元的洗涤液入口连通，所述两个以上的子真空洗涤过滤单元中的第一个子真空洗涤过滤单元的洗涤液入口还与水管连通，第一个子真空洗涤过滤单元的尾渣入口与所述热尾渣出口连通，所述两个以上的子真空洗涤过滤单元中的最后一个子真空洗涤过滤单元的洗涤液入口与水管连通；
浓缩单元具有滤液入口、浓缩液出口、热风入口和第一再生水出口，其中，滤液入口与第一个子真空洗涤过滤单元的滤液出口连通，热风入口与所述热风出口连通；
雾化干燥单元具有浓缩液入口、第二再生水出口和氯化钙出口，浓缩液入口与所述浓缩液出口连通。
8.根据权利要求7所述的氯化法提钛尾渣的无公害处理系统，其特征在于，所述第一再生水出口和/或第二再生水出口与所述最后一个子真空洗涤过滤单元的洗涤液入口连通。
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