CN105039731A - 维持钛渣浸出过程体系热平衡的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开的是钛渣生产领域的一种用于维持钛渣浸出过程体系热平衡的方法，该方法主要是利用喷雾焙烧法或流化床焙烧法处理废盐酸时产生的高温盐酸蒸汽来对浸出体系进行加热，并通过控制蒸汽流量来保持浸出体系的温度稳定，而不需要外部提供额外的加热，相比于现有技术，本方法使废物资源得到充分利用，节约了能源，降低了生产成本，并且通过盐酸蒸汽与物料进行混合换热，使得反应更快，更充分，温度也更容易控制，缩短了浸出时间，提高了生产效率和产品质量。

Description

维持钛渣浸出过程体系热平衡的方法
技术领域
本发明涉及钛渣生产技术领域，尤其涉及一种维持钛渣浸出过程体系热平衡的方法。
背景技术
目前，通过钛渣制备的人造金红石或者富钛料已经成为钛白粉的主要生产原料。钛渣经过一系列预处理后需要通过盐酸对其进行浸出来最终制备人造金红石，浸出过程主要是为了去除钛渣中非金红石成分，浸出结束后改性钛渣中的金红石含量将达到或者超过90％，基本接近目标产品的金红石品味。但浸出过程的温度需要控制在100℃以上，不同的预处理工艺使得浸出时间不尽相同。但一般均在5～10小时不等，整个浸出过程需要不断的通过外界补充热量来实现温度的维持，这样导致了大量的能量消耗，成本较高。
目前，对于浸出所得废盐酸的回收方法工业上已推广使用的有喷雾焙烧法和流化床焙烧法两种，两种方法产生的盐酸蒸汽温度较高，但并没有被利用，而是经过净化回收之后就冷却了，热量被浪费掉，如果能将这部分热量用于对浸出反应体系加热，将会节约不少能源。
发明内容
为克服现有钛渣浸出反应需要对反应器进行持续加热，能源消耗较大，并且不易控制温度，浸出时间较长等不足，本发明所要解决的技术问题是：提供一种充分利用喷雾焙烧法和流化床焙烧法制得的盐酸蒸汽来对浸出体系进行加热并维持热平衡的方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：维持钛渣浸出过程体系热平衡的方法，包括以下步骤：
a、将经过改性处理后的高温钛渣冷却后，按所需固液比加入一定量的盐酸，然后放入浸出反应器中；
b、将用喷雾焙烧法或流化床焙烧法处理废盐酸时产生的高温盐酸蒸汽通入到浸出反应器底部，与物料进行换热后从反应器顶部排出；
c、根据实际反应体系的温度调节盐酸蒸汽流量，使浸出体系的温度保持在105±5℃；
d、浸出过程中将经过浸出体系后的蒸汽引入水中进行尾气处理，制成稀盐酸。
进一步的是，步骤a中高温钛渣的冷却温度根据步骤b中采用的盐酸蒸汽的种类进行选取，如果采用的是喷雾焙烧法制得的盐酸蒸汽，冷却温度为200～220℃；如果采用的是流化床焙烧法制得的盐酸蒸汽，冷却温度为150～170℃。
进一步的是，在步骤a中加入盐酸的质量为n(吨)，步骤b如果采用的是喷雾焙烧法制得的盐酸蒸汽，则盐酸蒸汽的流量为21.43n～25.79n(m3/min)；步骤b如果采用的是流化床焙烧法制得的盐酸蒸汽，则盐酸蒸汽的流量为12.92n～14.86n(m3/min)。
进一步的是，在步骤b中需记录盐酸蒸汽进入浸出体系前的温度T1和经过浸出体系后的温度T2，在步骤c中根据T1与T2的温度差来微调盐酸蒸汽流量，喷雾焙烧法制得的盐酸蒸汽，T1与T2的温度差应小于400℃；流化床焙烧法制得的盐酸蒸汽，T1与T2的温度差应小于150℃。
本发明的有益效果是：利用喷雾焙烧法和流化床焙烧法处理废盐酸时产生的高温盐酸蒸汽来对浸出体系进行加热，使资源得到充分利用，节约了能源，降低了生产成本，并且通过盐酸蒸汽与物料进行混合换热，使得反应更快，更充分，温度也更容易控制，缩短了浸出时间，提高了生产效率和产品质量。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步说明。
本发明维持钛渣浸出过程体系热平衡的方法，包括以下步骤：
a、将经过改性处理后的高温钛渣冷却后，按所需固液比加入一定量的盐酸，然后放入浸出反应器中，浸出反应器应采用特殊的密封式的反应器，反应器底部具有气体入口，便于后续通入盐酸蒸汽与物料进行混合；
b、将用喷雾焙烧法或流化床焙烧法处理废盐酸时产生的高温盐酸蒸汽通入到浸出反应器底部，与物料进行换热后从反应器顶部排出，浸出过程中需要不断搅拌物料，使物料受热更均匀，反应更充分；
c、根据实际反应体系的温度调节盐酸蒸汽流量，使浸出体系的温度保持在105±5℃，由于气体在反应器中与物料换热的时间较短，所以需要调节盐酸蒸汽的流量来持续为浸出体系提供热量，最终达到热平衡；
d、浸出过程中将经过浸出体系后的蒸汽引入水中进行尾气处理，制成稀盐酸，经过浸出体系后，一部分盐酸蒸汽会溶于溶液中被反应消耗掉，另一部分仍含有大量盐酸，可溶于水中制成4～6％的稀盐酸。
由于流化床焙烧法产生的盐酸蒸汽温度较高，一般在800℃左右，而喷雾焙烧法产生的盐酸蒸汽温度较低，一般在300℃左右，所以为了使浸出体系的温度尽快达到100℃左右，采用不同的盐酸蒸汽高温钛渣的冷却温度应不同，经过反复计算、实验，发现采用流化床焙烧法产生的盐酸蒸汽时，钛渣冷却到150～170℃效果最好；采用喷雾焙烧法产生的盐酸蒸汽时，钛渣冷却到200～220℃效果最好。
在实际生产过程中，每次加入浸出体系的钛渣和盐酸的质量会不尽相同，为了快速确定针对不同质量的物料所需的盐酸蒸汽的流量，对步骤a中加入的盐酸与所需蒸汽流量进行反复计算和验证后得出：步骤a中加入浓度为20％的盐酸质量为n(吨)，步骤b如果采用的是喷雾焙烧法制得的盐酸蒸汽，则盐酸蒸汽的流量为21.43n～25.79n(m3/min)；步骤b如果采用的是流化床焙烧法制得的盐酸蒸汽，则盐酸蒸汽的流量为12.92n～14.86n(m3/min)。根据这个结论，可快速确定每次浸出反应所需的盐酸蒸汽流量的大致范围，然后再进行微调，使浸出体系的温度尽快到达并维持在所需温度，有利于提高生产效率。
进一步的，在步骤b中确定盐酸蒸汽流量的大致范围后，还需要进行微调，使浸出体系保持在适当温度，微调流量时可以根据浸出体系的实际温度进行调节，但这个温度受外界影响较大，波动频繁，不易控制，最好是通过比较盐酸蒸汽经过浸出体系前后的温度差来进行控制，具体方法是，记录盐酸蒸汽进入浸出体系前的温度T1和经过浸出体系后的温度T2，经过反复实验和比对，要将浸出体系的温度维持在105±5℃，当采用喷雾焙烧法制得的盐酸蒸汽时，T1与T2的温度差应小于400℃；当采用流化床焙烧法制得的盐酸蒸汽时，T1与T2的温度差应小于150℃。
实施例一
采用流化床焙烧法制得的盐酸蒸汽，取经过预处理的高温钛渣100g降温至160℃后，按照固液比1:2.5的比例配入浓度为20％的稀盐酸开始浸出，利用蒸馏得到的盐酸蒸汽来模拟经过流化床处理后的盐酸蒸汽，将蒸汽通过电阻加热管加热至800℃后通入浸出体系中，按照流化床方法中的流量参数调节蒸汽流量为每分钟1.3L，经过浸出体系后蒸汽温度降至523℃，整个过程对浸出体系不提供额外加热，在4小时的时间内浸出体系温度一直稳定保持在105±5℃，4小时后得到的尾气处理液中盐酸浓度为5.1％。
实施例二
采用喷雾焙烧法制得的盐酸蒸汽，取经过预处理的高温钛渣100g降温至220℃后，按照固液比1:3的比例配入浓度为20％的稀盐酸开始浸出，利用蒸馏得到的盐酸蒸汽来模拟经过喷雾焙烧处理后的盐酸蒸汽，将蒸汽通过电阻加热管加热至300℃后通入浸出体系中，按照喷雾焙烧法中的流量参数调节蒸汽流量为每分钟2.2L，经过浸出体系后蒸汽温度降至167℃，整个过程对浸出体系不提供额外加热，在3.5小时的时间内浸出体系温度一直稳定保持在105±5℃，3.5小时后得到的尾气处理液中盐酸浓度为5.4％。
由上述实施例可知，采用盐酸蒸汽对浸出体系进行加热，不仅能够节约能源，温度也更容易控制，并且浸出时间也缩短了不少，在减少了生产成本的同时还提高了生产效率，具有很好实用性。

Claims (4)

1.维持钛渣浸出过程体系热平衡的方法，其特征是，包括以下步骤：
a、将经过改性处理后的高温钛渣冷却后，按所需固液比加入一定量的盐酸，然后放入浸出反应器中；
b、将用喷雾焙烧法或流化床焙烧法处理废盐酸时产生的高温盐酸蒸汽通入到浸出反应器底部，与物料进行换热后从反应器顶部排出；
c、根据实际反应体系的温度调节盐酸蒸汽流量，使浸出体系的温度保持在105±5℃；
d、浸出过程中将经过浸出体系后的蒸汽引入水中进行尾气处理，制成稀盐酸。
2.如权利要求1所述的维持钛渣浸出过程体系热平衡的方法，其特征是：步骤a中高温钛渣的冷却温度根据步骤b中采用的盐酸蒸汽的种类进行选取，如果采用的是喷雾焙烧法制得的盐酸蒸汽，冷却温度为200～220℃；如果采用的是流化床焙烧法制得的盐酸蒸汽，冷却温度为150～170℃。
3.如权利要求2所述的维持钛渣浸出过程体系热平衡的方法，其特征是：在步骤a中加入盐酸的质量为n(吨)，步骤b如果采用的是喷雾焙烧法制得的盐酸蒸汽，则盐酸蒸汽的流量为21.43n～25.79n(m3/min)；步骤b如果采用的是流化床焙烧法制得的盐酸蒸汽，则盐酸蒸汽的流量为12.92n～14.86n(m3/min)。
4.如权利要求3所述的维持钛渣浸出过程体系热平衡的方法，其特征是：在步骤b中需记录盐酸蒸汽进入浸出体系前的温度T1和经过浸出体系后的温度T2，在步骤c中根据T1与T2的温度差来微调盐酸蒸汽流量，喷雾焙烧法制得的盐酸蒸汽，T1与T2的温度差应小于400℃；流化床焙烧法制得的盐酸蒸汽，T1与T2的温度差应小于150℃。
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