CN103936064B - 一种采用钛矿生产钛白粉的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种采用钛矿生产钛白粉的方法，属于钛白粉的制备技术领域。本发明的方法，以临沂矿为原料，采用现有的硫酸酸化法，其改进在于对酸矿比、浸取水量、絮凝剂的用量、结晶放料温度这四个参数进行了调整。试验证明，本发明在现有的硫酸酸化法的基础上进行上述改进之后，能够成功的将钛液中胶体性杂质分离出来，从而大大提高了钛液的纯净度；进而使得钛白粉的品质（较采用改进之前的工艺制备的钛白粉的品质）有明显提高；基本上能达到国家标准。另外，临沂矿的利用率明显提高，四价钛的含量为190-200g/l的钛液的收率可达91-93.7％，从而提高了钛白粉的收率。

Description

一种采用钛矿生产钛白粉的方法

技术领域

本发明涉及一种采用钛矿生产钛白粉的方法，属于钛白粉的制备技术领域。

背景技术

目前，国产钛矿种类繁多，品位高低不一，以攀枝花地区、临沂地区、承德四价钛的含量为190-200g/l地区、海南地区等为主，各地区钛矿含量及价格如下：

产地	TiO2，%	SiO2，%	P2O5，%	价格 元/吨
					攀枝花地区	45-49	2.8-3.8	0-0.06	1370
临沂地区	42-46	4.8-7.6	0.11-0.17	1280
					承德地区	43-47	4.1-5.8	0.03-0.1	1350
海南地区	49-57	0.5-3	0.1-0.5	1400

。从上表可以看出，临沂矿的TiO₂含量低、杂质的种类多、杂质的含量高，价格低。

临沂矿被用来制备钛白粉时，存在酸解后钛液四价钛含量低、还原阶段铁粉用量大、难沉降等问题。酸解后钛液四价钛含量低主要是由于临沂矿的TiO₂含量低造成；还原阶段铁粉用量大是由于临沂矿中三价铁含量高，需要大量的单质铁粉把三价铁还原为二价铁；难沉降主要是因为临沂矿中SiO₂等杂质含量高，导致酸解后钛液中胶体性杂质较多，不利于将杂质从钛液中分离出来，导致钛液产率低。所以，虽然临沂矿的价格低，能显著降低原料成本，但是目前未被单独作为钛白粉生产原料应用。

发明内容

本发明的目的是以临沂矿为原料，提供一种采用钛矿生产钛白粉的方法。所述临沂矿为临沂地区开采的钛矿，其TiO₂含量为44-45％。

一种采用钛矿生产钛白粉的方法，其原料为临沂矿，采用硫酸酸化法；

其改进为：

酸矿比为1.58:1；

浸取水量为70m³/24000kg钛矿；

采用酰胺作为絮凝剂，酰胺与需要沉降的物料的质量比为30：1；

结晶温度为15-18℃。

本发明的方法，以临沂矿为原料，采用现有的硫酸酸化法，其改进在于对酸矿比、浸取水量、絮凝剂的用量、结晶放料温度这四个参数进行了调整。试验证明，本发明在现有的硫酸酸化法的基础上进行上述改进之后，能够成功的将钛液中胶体性杂质分离出来，从而大大提高了钛液的纯净度；进而使得钛白粉的品质（较采用改进之前的工艺制备的钛白粉的品质）有明显提高；基本上能达到国家标准。另外，临沂矿的利用率明显提高，四价钛的含量为190-200g/l的钛液的收率可达91-93.7％，从而提高了钛白粉的收率。

本发明的创造性的简单陈述：上述工艺参数的调整并不是通过简单实验可以得出的，这是因为酸解反应十分剧烈，其反应一旦开始，便无法人为去控制其反应进程。而酸解反应程度与矿粉细度、钛矿中钛含量、二价铁含量、三价铁含量、以及微量的镁等其他金属化合物含量有十分复杂的关系。其反应进程并不存在严格的先后反应顺序，一般是多种物质一起发生复杂的化学反应，每种成分的反应程度无法预测与控制。同时由于操作比较复杂，每一步工艺操作都会影响其反应程度，不同的工艺参数搭配，会产生不同的反应结果。因此，其产品指标与钛矿的成分和工艺参数之间的关系是复杂的，不是简单的线性关系，他们两个对产品的影响是难以预测的。最终得到的钛液产品指标也只是在一定范围内波动，无法与钛矿成分和工艺参数形成一一对应的线性关系。

由于钛白粉的品质和收率还收到其他工艺参数的影响；为了获得最优品质、最高收率的钛白粉，本发明对硫酸酸化法的其他对其他工艺参数进行了限定；其工艺步骤为：

（1）将临沂矿粉碎成钛矿粉；其粒度为：过320目筛，筛余7-10%；根据酸矿比准备浓度为92.6-93.4%的浓硫酸和浓度为22.5-23.4%稀硫酸，浓硫酸和稀硫酸的质量比为38-45：3-4；

（2）将酸解罐内风量调整至200-400m3/h，向酸解罐内加入浓硫酸，然后均化15—30min；

（3）向酸解罐中加入钛矿粉，调整风量至600-800m3/h，然后加入稀硫酸将反应酸浓为调整至85—89%；

（4）向酸解罐通入2t/h的蒸汽，待酸解罐顶部温度升至60℃后、停汽，然后调整风量至150—300m3/h，熟化90—120min，得产物体系；

（5）按照24000kg钛矿粉加70m³水的比例向产物体系加入水进行浸取，然后加入铁粉调整三价钛含量至1.5—5g/l；得混合液；

（6）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；

（7）将滤液结晶分离出亚铁；得钛液；

（8）将钛液中的四价钛浓缩至190-200g/l，然后经水解、水洗、煅烧、包膜、汽粉工序产出成品。

采用上述具体工艺之后，在压滤工序中所使用滤纸的纯净度，在压滤前后，几乎没有发生变化；也就是说所获得钛液中不含有胶体性杂质，进而进一步提高了钛白粉的品质。具体来说所制备的钛白粉的品质为干粉白度：≥97.9，吸油量：≤19.3，消色力：≥116，L值：≥98.7，b值：≤1.94，ΔE：≤1.0；而采用现有工艺制备的钛白粉的品质为：干粉白度：≥97.2，吸油量：≤23，消色力：≥102，L值：≥98.1，b值：≤2.6，ΔE：≤1.1。

另外，四价钛的含量为190-200g/l的钛液的收率为93.7％，成本降低；而临沂矿如果采用现有工艺，四价钛的含量为190-200g/l的钛液的收率仅为87.6.％。临沂矿价格约为1280元/吨，临沂矿主含量为44.7%；采用本发明的工艺黑区收率最佳值为93.7%,采用现有工艺黑区收率最佳值为87.6.％；以钛液产量100000吨/年的产量计算；本发明的成本=100000÷93.7%÷44.7%×1280=305606689元/年；改进之前的成本=100000÷87.6%÷44.7%×1280=326887520元/年；成本节约21280831元/年（该成本节约是在所制备的黑区钛液中四价钛的含量为190-200g/l满足后序生产要求的的前提下计算出来的）。

由于临沂矿中杂质较多，酸解后钛液中泥渣量大，沉降后产生的钛泥较多，刮泥不及时容易造成沉降池刮泥机敦机，给生产造成极大影响。车间根据实际情况，调整连续沉降岗位操作，刮泥机由原来每班刮泥前1小时开启，变更为24小时连续转动。同时要求刮泥由之前每班每池刮泥1次变更为每班每池刮泥2次。刮泥量也由之前每班每池刮泥20m3变更为每班每池刮泥30m3。确保了刮泥机的正常运转，保证了钛液产量。由于钛泥量由原来的每班40m3增加至60m3，且分两次刮泥，洗渣岗位操作也随之进行了变动。钛泥储罐由之前的单罐使用变更为使用两个罐交替刮泥，同时还需积极与水处理联系，向水处理输送钛泥。所以，上述方法，优选的，刮泥机连续工作，每班、每池从刮泥机污泥收集池中打泥两次，每池每次打泥30m³。

上述方法，优选的结晶温度为16.8℃。

有益效果

首先，成功试用了新的矿种，摸清了该矿种适用于生产的各方面控制要求，为公司的比价采购开辟了新的道路，有利于公司的降本增效。

其次，采用本发明的方法，尽管采用低品位钛矿作为原料，仍能获得较高的收率，且钛白粉的品质能够达到较高标准。从而拓宽了低品位矿的用途。

具体实施方式

下述实施例和对比例中所用酰胺为聚丙烯酰胺。

实施例1

将临沂矿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210m3/h，向酸解罐内加入38t浓度为93.84%的硫酸。均化20min后，向酸解罐内加入23000kg钛矿。调整风量至600m3/h，加入23.31%的稀硫酸2.92t，控制反应酸浓为87%，通入2t/h的蒸汽，待酸解罐顶部温度升至最高点后，升温至60℃后，停汽。然后调整风量至200m3/h，熟化90min。向酸解罐中加入70m3水进行浸取，然后加入铁粉调整三价钛至2.3g/l。按照30:1（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16.8℃，通过圆盘分离出亚铁，得钛液。将钛液中四价钛浓缩至194.8g/l。然后经白区水解、水洗、煅烧、包膜、汽粉等工序产出成品。

所获得的钛液产品的指标是：三价钛2.3g/l、四价钛194.8g/l、铁钛比0.287、F值1.93。符合白区来料要求，最后成品钛白粉指标为TiO2含量95.33%（干粉白度≥97.9）、105℃挥发物0.5%、消色力117%、PH值7.6、吸油量19.1、转化率99.1%、水分散性16μm、平均粒径0.24μm。

实施例2

将临沂矿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210m3/h，向酸解罐内加入43.4t浓度为92.6%的硫酸。均化20min后，向酸解罐内加入26000kg钛矿。调整风量至600m3/h，加入22.5%的稀硫酸3.96t，控制反应酸浓为87%，通入2t/h的蒸汽，待酸解罐顶部温度升至最高点后，升温至60℃后，停汽。然后调整风量至200m3/h，熟化90min。向酸解罐中加入75.83m3水进行浸取，然后加入铁粉调整三价钛至2.3g/l。按照30:1（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16.8℃，通过圆盘分离出亚铁，得钛液。将钛液中四价钛浓缩至194.8g/l。然后经白区水解、水洗、煅烧、包膜、汽粉等工序产出成品。

所获得的钛液产品的指标是：三价钛2.4g/l、四价钛193.8g/l、铁钛比0.289、F值1.93。符合白区来料要求，最后成品钛白粉指标为TiO2含量95.36%（干粉白度为≥97.7）、105℃挥发物0.5%、消色力117%、PH值7.5、吸油量19.0、转化率99.2%、水分散性15μm、平均粒径0.23μm。

实施例3

将临沂矿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210m3/h，向酸解罐内加入38t浓度为93.84%的硫酸。均化20min后，向酸解罐内加入23000kg钛矿。调整风量至600m3/h，加入23.31%的稀硫酸2.92t，控制反应酸浓为87%，通入2t/h的蒸汽，待酸解罐顶部温度升至最高点后，升温至60℃后，停汽。然后调整风量至200m3/h，熟化90min。向酸解罐中加入70m3水进行浸取，然后加入铁粉调整三价钛至2.3g/l。按照30:1（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℃，通过圆盘分离出亚铁，得钛液。将钛液中四价钛浓缩至194.8g/l。然后经白区水解、水洗、煅烧、包膜、汽粉等工序产出成品。

所获得的钛液产品的指标是：三价钛2.3g/l、四价钛194.5g/l、铁钛比0.282、F值1.92。符合白区来料要求，最后成品钛白粉指标为TiO2含量95.27%（干粉白度为≥97.6）、105℃挥发物0.4%、消色力116%、PH值7.5、吸油量19.2、转化率99.2%、水分散性16μm、平均粒径0.24μm。

实施例4

将临沂矿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210m3/h，向酸解罐内加入38t浓度为93.84%的硫酸。均化20min后，向酸解罐内加入23000kg钛矿。调整风量至600m3/h，加入23.31%的稀硫酸2.92t，控制反应酸浓为87%，通入2t/h的蒸汽，待酸解罐顶部温度升至最高点后，升温至60℃后，停汽。然后调整风量至200m3/h，熟化90min。向酸解罐中加入70m3水进行浸取，然后加入铁粉调整三价钛至2.3g/l。按照30:1（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18℃，通过圆盘分离出亚铁，得钛液。将钛液中四价钛浓缩至194.8g/l。然后经白区水解、水洗、煅烧、包膜、汽粉等工序产出成品。

所获得的钛液产品的指标是：三价钛2.2g/l、四价钛194.6g/l、铁钛比0.288、F值1.93。符合白区来料要求，最后成品钛白粉指标为TiO2含量95.13%（干粉白度≥97.6）、105℃挥发物0.5%、消色力117%、PH值7.7、吸油量19.2、转化率99.1%、水分散性16μm、平均粒径0.25μm。

Claims (2)

1.一种采用钛矿生产钛白粉的方法，其原料为临沂矿，采用硫酸酸化法；其特征在于：

酸矿比为1.58:1；

浸取水量为70m³/24000kg钛矿；

采用酰胺作为絮凝剂，酰胺与需要沉降的物料的质量比为30：1；

结晶温度为15-18℃；

其工艺步骤为：

（1）将临沂矿粉碎成钛矿粉；其粒度为：过320目筛，筛余7-10%；根据酸矿比准备浓度为92.6-93.4%的浓硫酸和浓度为22.5-23.4%稀硫酸，浓硫酸和稀硫酸的质量比为38-45：3-4；

（2）将酸解罐内风量调整至200-400m³/h，向酸解罐内加入浓硫酸，然后均化15—30min；

（3）向酸解罐中加入钛矿粉，调整风量至600-800m³/h，然后加入稀硫酸将反应酸浓度为调整至85—89%；

（4）向酸解罐通入2t/h的蒸汽，待酸解罐顶部温度升至60℃后、停汽，然后调整风量至150—300m³/h，熟化90—120min，得产物体系；

（5）按照24000kg钛矿粉加70m³水的比例向产物体系加入水进行浸取，然后加入铁粉调整三价钛含量至1.5—5g/L；得混合液；

（6）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；

（7）将滤液结晶分离出亚铁；得钛液；

（8）将钛液中的四价钛浓缩至190-200g/L，然后经水解、水洗、煅烧、包膜、汽粉工序产出成品。

2.根据权利要求1的方法，其特征在于，结晶温度为16.8℃。