CN104843784A - 硫酸法钛白生产酸解方法及其设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种新的酸解工艺，具体方法是在原矿粉碎工段将粉碎到200目全部通过的钛精矿与98%的硫酸直接混合，用料浆泵将混合后的矿酸送到酸解罐，加入一定量的废酸通过稀释98%的浓硫酸放热引发酸解反应，此工艺与传统工艺相比具有下列特点：1、直接用98%的硫酸与钛精矿混合，取消了酸解罐区的配酸工序，节省了能耗；2、钛精矿的粉碎控制在200目全部通过，而传统工艺需粉碎到320目筛余＜1%，提高了球磨机的生产能力；3、不需要气力输送系统，改为料浆泵输送，改善了因气力输送而引起的环境污染；4、采用20%的废硫酸稀释98%的硫酸，利用其稀释热引发反应，更好地利用了热能，减少了蒸汽的用量。5、本工艺特别适合于与连续酸解配合使用。
Description
技术领域
本发明专利涉及一种硫酸法钛白生产酸解方法及其设备，属于硫酸法钛白生产技术领域。
背景技术
现有我国的钛白粉生产酸解方法为：
1、钛精矿粉碎；由钛精矿库来的钛精矿（80～100目）经给料贮斗通过链式输送机、斗式提升机、链式输送机送入磨前矿斗，由圆盘给料机送入球磨机内进行干燥粉碎，由干燥气流带出的钛铁矿，经过选粉机分级，粒径合格的矿粉随气流进入旋风分离器和袋式收尘器，经分离后收集到的合格料通过链式输送机、斗式提升机进入矿粉贮仓；粒径不合格的粗粉通过链式输送机送回球磨机再次粉碎。矿粉贮仓中的合格料经仓泵采用气力输送，送入酸解工段的矿粉贮斗。粉碎后的钛精矿粒度为320目筛余＜1%，水份控制其含水量≤1%。
2、钛精矿的酸解；经计量的钛精矿粉首先与配制好的浓度为91%的硫酸在预混合槽内混合成矿浆，然后经分配器进入所需的酸解罐，加入一定量浓度的废酸（或小度水）作为启动酸，通过91%硫酸稀释放热使矿浆温度升高，再通入少量蒸汽引发酸解反应，主反应在10分钟内完成，同时用压缩空气搅拌帮助反应进行。反应使钛精矿中的大部分金属氧化物被分解，形成硫酸盐，其中钛精矿中的二氧化钛分解后形成硫酸氧钛。反应为放热反应，反应放出的热量使物料温度迅速升高并进一步加速酸解反应的进行。主反应结束后，停止鼓入压缩空气，熟化一段时间，以提高酸解率。熟化后向酸解罐中加入一定量的小度水及工艺水进行浸取，然后加入铁粉将溶液中的高价铁还原成低价铁，当溶液中三价钛的含量合格后用泵送去沉降工序，其工艺流程图如图2。
上述的硫酸法太白生产方法已经使用非常广泛，但现有的生产方法申请人在生产过程中发现以下不足
1、所采用的硫酸的91%的硫酸，使用前需要配酸，存在设备投入大、能耗损失大的问题；
2、钛精矿的粉碎要求为320目，其对磨煤机要求较高，导致能耗较高、生产效率较低；
3、气力输送系统对环境污染较大；
4、连续性较差。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种能降低设备投入、热能利用率高、生产效率高、能耗损失小、环保的硫酸法钛白生产酸解方法及其设备，可以克服现有技术的不足。
本发明的技术方案是：硫酸法钛白粉生产酸解方法是将钛精矿进行粉碎至200目，然后将其与98%的硫酸直接混合，用料浆泵直接经分配后送入酸解设备进行酸解。
上述的硫酸法钛白粉生产酸解方法是，所使用的钛精矿的水分含量不高于0.5%。
前述的硫酸法钛白粉生产酸解方法是，钛精矿的水分含量通过热风干燥的方式进行控制。
前述的硫酸法钛白粉生产酸解方法包括以下步骤；
A、将80～100目钛精矿送入球磨机进行干燥粉碎，合格料进入矿粉贮仓，粉碎后的钛精矿粒度为200目全部通过，水份控制其含水量≤0.5%；
B、开启预混合槽搅拌浆和预混合槽冷却装置，将计量的98%浓硫酸加预混合槽，再加入经计量的钛精矿粉在预混合槽内混合成矿浆，酸矿混合搅拌15-25分钟，预混合槽内温度不高于40℃；
C、开启压缩空气，采用料浆泵把混合后的矿浆经分配器加入所要使用的酸解罐，搅拌5～10分钟；加入计量的工艺水或小度水控制反应酸浓在87～89％，通入蒸汽，引发主反应，当锅内有白烟冒出时，停蒸汽加热，启动酸解尾气处理系统；
D、主反应结束，停尾气处理系统，调整压缩空气流量在150～200Nm3/h；成熟时间1.5～2小时；用小度水或自来水大流量浸取，整体浸取速度先快后慢，浸取温度控制在60～68℃之间，整个浸取时间1.5-2.5小时；在浸取过程中搅拌，当温度至65℃±1时，即可加铁粉进行还原，加铁粉量按规定进行计算、分批加入，还原过程温度低不超过70℃，还原时间6～8小时；当钛液中有三价钛出现后，调整钛液浓度在115～130 g/l ，放料温度控制在60±1℃时，即可送入下一工序。
硫酸法钛白粉生产酸解用设备，它包括依次连接的给料贮斗、一号链式输送机、第一斗式提升机、二号链式输送机、磨前矿斗、圆盘给料机；球磨机、选粉机、旋风分离器、三号链式输送机、袋式收尘器、四号链式输送机，第二斗式提升机、矿粉贮仓和预混合槽，在袋式收尘器上连接有除尘风机，在预混合槽的出口连接有料浆泵，料浆泵与分配器连接，分配器与酸解罐连接，在酸解罐的出口连接有钛液泵；在球磨机上连接有配合的燃烧风机和热风炉，在酸解罐上设有废酸计量槽连接的管道、工艺水给水管、铁粉添加管和尾气排放管。
前述的硫酸法钛白粉生产酸解用设备是，在预混合槽上连接有硫酸计量槽。
前述的硫酸法钛白粉生产酸解用设备是，它还包括球磨机主风机，球磨机主风机的出风口与球磨机和袋式收尘器连接，进风口与旋风分离器连接。
与现有技术比较，本发明是通过申请人在长期的工作中总结和得出的一种新型的酸解工艺，具体方法是在原矿粉碎工段将外购的80～100目钛精矿粉碎到200目全部通过与98%的硫酸直接混合而无需将98%的硫酸稀释到91%，为避免钛精矿中水分含量过高稀释98%的硫酸而引发酸解反应，需采用加热干燥的方式控制钛精矿中的水份含量，同时预混合槽需设置冷却装置，用料浆泵将混合后的矿酸送到酸解罐，加入一定量的小度水通过稀释硫酸放出的稀释热而引发酸解反应，此工艺与传统工艺相比具有下列特点：1、直接用98%的硫酸与钛精矿混合，取消了酸解罐区的配酸工序，节省了能耗；2、钛精矿的粉碎控制在200目全部通过，而传统工艺需粉碎到320目筛余＜1%，提高了球磨机的生产能力；3、不需要气力输送系统，改为料浆泵输送，改善了因气力输送而引起的环境污染；4、采用稀酸或工艺水稀释98%的硫酸，利用其稀释热引发反应，更好地利用了热能，减少了蒸汽的用量；5、本工艺由于采用液态酸矿混合液输送，特别适合于与连续酸解配合使用。
附图说明
图1是本发明的酸解工艺图；
图2是现有的硫酸法钛白生产酸解工艺图；
图1中的各标号指：1给料贮斗；2一号链式输送机；3.第一斗式提升机；4.二号链式输送机；5.磨前矿斗；6.圆盘给料机；7.燃烧风机；8.热风炉；9.球磨机；10.选粉机；11.旋风分离器；12.三号链式输送机；13.球磨机主风机；14.袋式收尘器；15.除尘风机； 16.四号链式输送机；17.第二斗式提升机；18.矿粉贮仓；19.硫酸计量槽；20.预混合槽；21.料浆泵；22.分配器；23.废酸计量槽；24.酸解罐；25.钛液泵；26.工艺水给水管；27.铁粉添加管；28.尾气排放管;
图2中的各标号指: 1给料贮斗；2.链式输送机；3.斗式提升机；4.链式输送机；5.磨前矿斗；6.圆盘给料机；7.燃烧风机；8.热风炉；9.球磨机；10.选粉机；11.旋风分离器；12.链式输送机；13.球磨机主风机；14.袋式收尘器；15.除尘风机； 16.链式输送机；17.斗式提升机；18.矿粉贮仓；19.储气罐；20.仓泵；21.矿物贮斗；22.仓顶布袋过滤器；23.硫酸计量槽；24.预混合槽25.分配器；26.废酸计量槽；27.酸解罐；28.酸解罐；29.钛液泵。
具体实施方式
现结合图1对本发明的工艺和设备进行详细描述
一、钛精矿粉碎
将80～100目钛精矿由钛精矿库送入给料贮斗1通过一号链式输送机2、第一斗式提升机3、二号链式输送机4送入磨前矿斗5，再由圆盘给料机5分别送入球磨机9内进行干燥粉碎，干燥气流是由连接在球磨机9上的燃烧风机7和热风炉8所提供，由干燥气流带出的钛铁矿，经过选粉机10分级，粒径合格的矿粉随气流进入旋风分离器11和袋式收尘器14，经分离后收集到的合格料通过四号链式输送机16、第二斗式提升机17机进入矿粉贮仓18；粒径不合格的粗粉通过三号链式输送机12送回球磨机9再次粉碎。球磨机9上的球磨机主风机13的出风口与球磨机9和袋式收尘器14连接，进风口与旋风分离器11连接。
粉碎后的钛精矿粒度为200目全部通过，水份控制其含水量≤0.5%。
二、钛精矿的酸解
在矿粉贮仓18的下方设置预混合槽20，在预混合槽20上连接有盛放98%硫酸的硫酸计量槽19，开启预混合槽20的搅拌浆和冷却装置，通过硫酸计量槽19将计量的98%浓硫酸加预混合槽20，加入硫酸时，硫酸从预混合槽20的底部通入，这样在搅拌过程中可以使两者均匀混合，酸矿混合搅拌25分钟。在预混合槽20的底部连接有料浆泵21，开启压缩空气，采用料浆泵21把混合后的矿浆经分配器22加入所要使用的酸解罐24，搅拌5～10分钟。
通过工艺给水管26加入计量的工艺水或小度水控制反应酸浓在87～89％，必要时通入蒸汽，引发主反应，当锅内有白烟冒出时，随即停蒸汽加热启动酸解尾气排放管28。
主反应结束，停尾气处理系统，调整压缩空气流量在150～200Nm3/h。成熟时间1.5～2小时。
用小度水或自来水大流量浸取，整体浸取速度先快后慢，浸取温度控制在60～68℃之间，整个浸取时间约2小时。
搅拌至65℃±1时，通过特粉添加管27加铁粉进行还原，加铁粉量需进行计算，并要分批加入，整个还原过程严禁温度超过70℃。
当钛液中有三价钛出现后，调整钛液浓度在115～130 g/l ，放料温度控制在(60±1)℃时，即可送入下一工序。
三、控制指标：
混合槽中混合物的温度：≤40℃
混合物送入酸解罐的时间：20～30分钟
反应时的最高温度：160～180℃
反应时间：15～25分钟
成熟时间：1.5～2小时
加水浸取时间：2小时
还原温度：≤70℃
还原时间：6～8小时
酸解率：≥95%
钛液中总钛含量：115～130 g/l
F值：1.8～2.0
Ti3＋：1～2g/l
稳定值：≥350ml。
Claims (7)
1.一种硫酸法钛白粉生产酸解方法，其特征在于：该方法是将钛精矿进行粉碎至200目，然后将其与98%的硫酸直接混合，用料浆泵直接经分配后送入酸解设备进行酸解。
2.根据权利要求1所述的硫酸法钛白粉生产酸解方法，其特征在于：所使用的钛精矿的水分含量不高于0.5%。
3. 根据权利要求2所述的硫酸法钛白粉生产酸解方法，其特征在于：钛精矿的水分含量通过热风干燥的方式进行控制。
4. 根据权利要求1所述的硫酸法钛白粉生产酸解方法，其特征在于：该方法包括以下步骤；
A、将80～100目钛精矿送入球磨机进行干燥粉碎，合格料进入矿粉贮仓，粉碎后的钛精矿粒度为200目全部通过，水份控制其含水量≤0.5%；
B、开启预混合槽搅拌浆和预混合槽冷却装置，将计量的98%浓硫酸加预混合槽，再加入经计量的钛精矿粉在预混合槽内混合成矿浆，酸矿混合搅拌15-25分钟，预混合槽内温度不高于40℃；
C、开启压缩空气，采用料浆泵把混合后的矿浆经分配器加入所要使用的酸解罐，搅拌5～10分钟；加入计量的工艺水或小度水控制反应酸浓在87～89％，通入蒸汽，引发主反应，当锅内有白烟冒出时，停蒸汽加热，启动酸解尾气处理系统；
D、主反应结束，停尾气处理系统，调整压缩空气流量在150～200Nm3/h；成熟时间1.5～2小时；用小度水或自来水大流量浸取，整体浸取速度先快后慢，浸取温度控制在60～68℃之间，整个浸取时间1.5-2.5小时；在浸取过程中搅拌，当温度至65℃±1时，即可加铁粉进行还原，加铁粉量按规定进行计算、分批加入，还原过程温度低不超过70℃，还原时间6～8小时；当钛液中有三价钛出现后，调整钛液浓度在115～130 g/l ，放料温度控制在60±1℃时，即可送入下一工序。
5.如权利要求4所述的硫酸法钛白粉生产酸解用设备，它包括依次连接的给料贮斗（1）、一号链式输送机（2）、第一斗式提升机（3）、二号链式输送机（4）、磨前矿斗（5）、圆盘给料机（6）；球磨机（9）、选粉机（10）、旋风分离器（11）、三号链式输送机（12）、袋式收尘器（14）、四号链式输送机（16），第二斗式提升机（17）、矿粉贮仓（18）和预混合槽（20），在袋式收尘器（14）上连接有除尘风机（15），其特征在于：在预混合槽（20）的出口连接有料浆泵（21），料浆泵（21）与分配器（22）连接，分配器（22）与酸解罐（24）连接，在酸解罐（24）的出口连接有钛液泵（25）；在球磨机（9）上连接有配合的燃烧风机（7）和热风炉（8），在酸解罐（24）上设有废酸计量槽（23）连接的管道、工艺水给水管（26）、铁粉添加管（27）和尾气排放管（28）。
6.根据权利要求5所述的硫酸法钛白粉生产酸解用设备，其特征在于：在预混合槽（20）上连接有硫酸计量槽（19）。
7.根据权利要求5所述的硫酸法钛白粉生产酸解用设备，其特征在于：在球磨机（9）上连接有球磨机主风机（13），球磨机主风机（13）的出风口与球磨机（9）和袋式收尘器（14）连接，进风口与旋风分离器（11）连接。
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