CN104843785A - 钛白粉连续酸解方法及所用矿酸预混合槽和反应器给料槽 - Google Patents

钛白粉连续酸解方法及所用矿酸预混合槽和反应器给料槽 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种钛白粉连续酸解方法及所用矿酸预混合槽和反应器给料槽，该方法是将经粉碎工段的钛精矿送入矿粉计量槽，经计量后通过螺旋输送机送入酸矿预混合器与配制好的经计量的90%硫酸混合，硫酸与钛精矿的混合比例为1：1，在搅拌器的作用下，使钛精矿与硫酸充分混合后，放入反应器给料槽，由料浆输送泵以一定的速率送入连续酸解反应器中，将连续酸解反应器中的90%硫酸稀释至硫酸浓度88%左右，通过浓硫酸稀释放热使矿浆温度升高，在废酸的引发下，钛精矿和硫酸发生反应。本发明连续酸解反应连续、稳定，酸解尾气连续排放，尾气处理较为容易，可确保酸解尾气达标排放，被国际上公认为硫酸法钛白环保技术之一。

Description

钛白粉连续酸解方法及所用矿酸预混合槽和反应器给料槽
技术领域
本发明专利涉及一种钛白粉连续酸解方法及所用矿酸预混合槽和反应器给料槽，属于硫酸法钛白生产方法及设备领域。
背景技术
我国硫酸法钛白生产经过五十多年的努力，虽然有了较大的发展，但与国外先进水平相比，仍存在着生产技术落后、生产规模小、产品档次低、产品质量不稳定等诸多差距。在生产技术上，国外以氯化法为主，而我国基本上都是硫酸法生产。除几家引进国外硫酸法钛白生产技术的厂家外，我国大部分钛白生产厂家在工艺技术、生产设备、自动控制、“三废”治理等方面与国外先进水平相比还有相当的差距。在生产规模上，国外以装置大型化见长，而我国钛白粉生产装置规模偏小，点多分散，造成了能耗和生产成本较高，也导致产品质量不稳定。在原料方面，国外硫酸法大都采用高品位的酸溶性钛渣，而国内基本上使用的是钛精矿。在产品质量上，国外以光学性能好和遮盖力、消色力、耐候性优异的金红石型钛白粉为主，其中又以经过表面处理的金红石型钛白粉居多，并有各种专用钛白粉产品。国内硫酸法钛白粉以锐钛型产品为主，大部分未经过表面处理，专用产品极少。
在硫酸法钛白粉生产的酸解上，我国现有多数厂家仍采用间断式反应器，一般采用Vg=130～150m3的酸解罐，每次投料量最大为32吨钛精矿，酸解罐的操作周期（包括：进料、加热、反应、还原和浸取、放料等）为12小时。由于主反应时间在10分钟内完成，大量的酸解尾气通过烟筒进入尾气处理系统，由于尾气量巨大，尾气处理系统需按尾气最大量进行处理，设备投资较大，尾气处理效果不好。
随着连续酸解的实现，现有已经有部分企业采用了钛白粉连续酸解工艺，连续酸解的主反应是在一个长方形的酸解反应容器中完成，是将钛精矿和硫酸混合均匀后送入酸解反应容器，通过酸解反应容器内的螺旋推动，使生成物按照一定的速度排出，从而实现连续进料、连续反应、连续出料的过程。上述连续酸解工艺中的酸解反应容器已经比较成熟，但实现钛精矿和硫酸混合的设备还采用比较原始的混合罐，其存在体积大、硫酸使用量高（硫酸与钛精矿的比例为1.3-1.7：1）的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种硫酸使用量低，钛精矿和硫酸混合均匀的钛白粉连续酸解方法及所用矿酸预混合槽和反应器给料槽，可以克服现有技术的不足。
本发明的技术方案是：
一种钛白粉连续酸解方法是将经粉碎工段的钛精矿送入矿粉计量槽，经计量后通过螺旋输送机送入酸矿预混合器与配制好的经计量的90%硫酸混合，硫酸与钛精矿的混合比例为1：1，在搅拌器的作用下，使钛精矿与硫酸充分混合后，放入反应器给料槽，由料浆输送泵以10m3/h的速率送入连续酸解反应器中，然后在反应器中加入废酸或小度水作为启动酸，将连续酸解反应器中的90%硫酸稀释至硫酸浓度88%左右，通过浓硫酸稀释放热使矿浆温度升高，在废酸的引发下，钛精矿和硫酸发生反应，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；反应物料在5min左右就固化形成粉末状物质，在螺旋搅拌器的搅拌下缓慢熟化，直到达到反应器的两端，然后进入溶解槽进行溶解，溶解后的钛液用泵送去沉降工段。
钛白粉连续酸解所使用的矿酸预混合槽，它包括封闭的搅拌槽，在搅拌槽的顶部开设有与螺旋改料机连接钛精矿进口管和与袋式除尘器连接的排气口，在搅拌槽的侧壁上连接有水冷套，在其侧壁的底部设有出料口和硫酸进口，出料口与反应器给料槽连接，硫酸进口通过三通与90%的硫酸管和冲洗管连接；在水冷套上设有进水口和出水口。
前述的钛白粉连续酸解所使用的矿酸预混合槽是，在搅拌槽的底部设有称量装置。
前述的钛白粉连续酸解所使用的矿酸预混合槽是，在搅拌槽的顶部开设有带盖板的检修人孔。
前述的钛白粉生产时连续酸解所使用的矿酸预混合槽是，水冷套内所用水为冷冻水。
钛白粉连续酸解所使用的反应器给料槽，它包括封闭的搅拌罐，在搅拌罐的顶部开设有与矿酸预混合槽出料口连接的进料口和与袋式除尘器连接的出气口，在搅拌罐的侧壁上连接有冷却水套，在其侧壁的底部设有排料口，排料口和料将输送泵连接。
前述的钛白粉连续酸解所使用的反应器给料槽，其特征在于：冷却水套内所用水为冷冻水。
与现有技术比较，本发明将钛白连续酸解工艺中的钛精矿和硫酸混合设备分为两个，分别为矿酸预混合槽和反应器给料槽，矿酸预混合槽的结构主体为带水冷套的搅拌槽，但其将硫酸进口与出料口均设计到桶壁的底部，通过对用量的计算调节，使得硫酸与钛精矿的接触位于搅拌槽的底部，这样第一可以缩短两者接触的时间，降低酸化反应产生率，第二该种方法可以提高硫酸与钛精矿的混合均匀率；第三可以减少硫酸的使用量；第四，硫酸的进口位置可以推动该装置内物料的转动，增加搅拌效果。矿酸预混合槽的结构与反应器给料槽的结构相似，但无硫酸进口，这种组合设计不仅可以降低设备的体积，降低加工难度，而且在其容器内可以进步确保硫酸与钛精矿的混合均匀程。
附图说明
图1是本发明的设备布置结构示意图；
图2是矿酸预混合槽的结构示意图；
图3是反应器给料槽的结构示意图。
具体实施方式
实施例1，如图1所示，来自钛矿粉碎工段的钛精矿进入矿粉计量槽，经计量后通过螺旋输送机送入酸矿预混合器与配制好的经计量的90%硫酸混合，在搅拌器的作用下，使钛精矿与硫酸充分混合后，放入反应给料槽，由料浆输送泵以10m3/h的速率送入连续酸解反应器中，然后在反应器中加入一定量废酸（小度水）作为启动酸，将反应器中的90%硫酸稀释至硫酸浓度～88%左右，通过浓硫酸稀释放热使矿浆温度升高，在废酸的引发下，钛精矿和硫酸发生反应，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。反应物料在5min左右就固化形成粉末状物质，在螺旋搅拌器的搅拌下缓慢熟化，直到达到反应器的两端，然后进入溶解槽进行溶解，溶解后的钛液用泵送去沉降工段。连续酸解的主反应是在一个长方形反应器中完成，通过反应器内的螺旋推动，使生成物（固相物）按照一定的速度排出，从而实现连续进料、连续反应、连续出料的过程。
矿酸预混合槽的结构如图2所示，它包括封闭的搅拌槽1，槽体材质选用碳钢，设备尺寸约Φ2000×1800；搅拌器采用刮刀式搅拌器，材质为316，在搅拌槽1的底部设有称量装置10，用以与钛精矿进料螺旋连锁，控制钛精矿的加入量；在搅拌槽1的顶部开设有与螺旋改料机连接钛精矿进口管2、与袋式除尘器连接的排气口3和带盖板的检修人孔11。在矿酸预混合槽，当矿粉与90%的硫酸混合后，由于矿粉中的水分与硫酸的放热反应，使浆液的温度升高，极易引发酸解反应（尤其在夏天），为避免发生酸解反应，在搅拌槽1的侧壁上连接有水冷套4，所用水为冷冻水，在其侧壁的底部设有出料口5和硫酸进口6，出料口5与反应器给料槽连接，硫酸进口6通过三通与90%的硫酸管和冲洗管7连接；在水冷套4上设有进水口8和出水口9。
钛白粉连续酸解所使用的反应器给料槽的结构如图3所示，它包括封闭的搅拌罐12，罐体材质选用碳钢，设备尺寸约Φ2000×1800；搅拌器采用刮刀式搅拌器，材质为316，在搅拌罐12的顶部开设有与矿酸预混合槽出料口连接的进料口13和与袋式除尘器连接的出气口14，在搅拌罐12的侧壁上连接有冷却水套15，冷却水套1内所用水为冷冻水；在其侧壁的底部设有排料口16，排料口16和料将输送泵连接。

Claims (7)

1.一种钛白粉连续酸解方法，其特征在于：该方法是将经粉碎工段的钛精矿送入矿粉计量槽，经计量后通过螺旋输送机送入酸矿预混合器与配制好的经计量的90%硫酸混合，硫酸与钛精矿的混合比例为1：1，在搅拌器的作用下，使钛精矿与硫酸充分混合后，放入反应器给料槽，由料浆输送泵以10m3/h的速率送入连续酸解反应器中，然后在反应器中加入废酸或小度水作为启动酸，将连续酸解反应器中的90%硫酸稀释至硫酸浓度88%左右，通过浓硫酸稀释放热使矿浆温度升高，在废酸的引发下，钛精矿和硫酸发生反应，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；反应物料在5min左右就固化形成粉末状物质，在螺旋搅拌器的搅拌下缓慢熟化，直到达到反应器的两端，然后进入溶解槽进行溶解，溶解后的钛液用泵送去沉降工段。
2.如权利要求1所述的钛白粉连续酸解所使用的矿酸预混合槽，它包括封闭的搅拌槽（1），其特征在于：在搅拌槽（1）的顶部开设有与螺旋改料机连接钛精矿进口管（2）和与袋式除尘器连接的排气口（3），在搅拌槽（1）的侧壁上连接有水冷套（4），在其侧壁的底部设有出料口（5）和硫酸进口（6），出料口（5）与反应器给料槽连接，硫酸进口（6）通过三通与90%的硫酸管和冲洗管（7）连接；在水冷套（4）上设有进水口（8）和出水口（9）。
3.根据权利要求2所述的钛白粉连续酸解所使用的矿酸预混合槽，其特征在于：在搅拌槽（1）的底部设有称量装置（10）。
4.根据权利要求2所述的钛白粉连续酸解所使用的矿酸预混合槽，其特征在于：在搅拌槽（1）的顶部开设有带盖板的检修人孔（11）。
5.根据权利要求2所述的钛白粉连续酸解所使用的矿酸预混合槽，其特征在于：水冷套（4）内所用水为冷冻水。
6.如权利要求1所述的钛白粉连续酸解所使用的反应器给料槽，它包括封闭的搅拌罐（12），其特征在于：在搅拌罐（12）的顶部开设有与矿酸预混合槽出料口连接的进料口（13）和与袋式除尘器连接的出气口（14），在搅拌罐（12）的侧壁上连接有冷却水套（15），在其侧壁的底部设有排料口（16），排料口（16）和料将输送泵连接。
7.根据权利要求6所述的钛白粉连续酸解所使用的反应器给料槽，其特征在于：冷却水套（15）内所用水为冷冻水。
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