CN105271396A - 一种盐酸法钛白粉的酸解方法 - Google Patents

一种盐酸法钛白粉的酸解方法 Download PDF

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张文华
陈德岭
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Abstract

本发明公开了一种盐酸法钛白粉的酸解方法，包括以下步骤：(1)在密闭的HCL发生器里，先后加入氯化钙和盐酸，加热到80-120℃，产生HCL和HCL溶液；(2)在密闭的酸解锅里，将盐酸与钛矿混合，加热到70-100℃，恒温2-4小时；反应过程中，不断加入步骤(1)产生的HCL和HCL溶液，维持酸解锅里的游离盐酸为18wt％以上；(4)酸解反应终止后，降低温度到70℃，打开酸解锅，加入铁粉，还原，放料，取样分析。本发明所述盐酸法钛白粉的酸解方法，提高了钛的酸解率，降低了盐酸用量，提高了酸解钛液的稳定性，防止了酸解钛溶液在酸解过程中的早期水解，有利于高品质钛白粉的制造。

Description

一种盐酸法钛白粉的酸解方法
技术领域
本发明属于钛白粉技术领域，特别是涉及一种盐酸法钛白粉的酸解方法。
背景技术
目前，全世界钛白粉的生产都采用硫酸法或氯化法。硫酸法钛白制造是采用硫酸酸解钛矿或钛渣，产生钛液(硫酸氧钛)，再经过一系列工艺处理，生产钛白粉；氯化法钛白粉制造是利用氯气产生四氯化钛，再经过一系列工艺处理，生产钛白粉：盐酸法钛白粉的制造经过几十年的探索，目前还没有工业化。主要原因是：A、工艺不成熟，盐酸酸解的钛液质量不好，无法生产颜料钛白；B、盐酸的回收利用不彻底，不环保。
钛白粉的生产过程中，必须经过酸解、除杂、水解、煅烧等工艺，而酸解和水解是一个互逆过程，在一定条件下，酸解和水解可能同时进行。在一定条件下，钛铁矿中的钛酸铁(或氧化钛铁，成分及结构复杂)酸解成为氯化钛或氯化氧钛、氯化亚铁、氯化铁等物质，在一定条件下，氯化钛或氯化氧钛又能够水解成为钛酸。影响酸解和水解的主要因素是酸度和温度，酸度越高越促进酸解而抑制水解，温度高则促进酸解和水解。钛白粉行业内将酸解钛液的“不水解性”定义为钛液的稳定性。
虽然，有关盐酸法钛白的一些研究成果己经出现，但始终未达到工业化要求。如四川大学的公开的专利CN1746126、CN1850617、CN102602991A或CN102602991A，采用的是酸解槽，敞开的酸解槽无法防止HCL的外逸，工业化时无法保障生产场地的环境，盐酸消耗大；利用的是稀盐酸酸解，酸解钛液浓度低，钛液稳定性差。广州市华昌科技开发有限公司公开的专利CN1217298及陈泽安公开的专利CN1766137采用的酸解容器尽管都是密闭反应釜，但酸解工艺都是稀盐酸酸解，盐酸消耗大，钛液浓度低(80克/升以下)，钛液稳定性差，无法保障工业化时的稳定生产，且盐酸的回收及平衡利用非常困难。因此，目前盐酸法钛白粉的生产还没有实现工业化。
发明内容
针对上述技术问题，本发明的目的是提供一种盐酸法钛白粉的酸解方法，以生产高浓度(100克/升以上)高稳定性(稳定性大于200)的钛液的酸解方法，以利于盐酸法钛白粉的工业化生产，保障工业化生产能够持续稳定进行，同时利于盐酸的回收利用。
本发明采用的技术方案是：
一种盐酸法钛白粉的酸解方法，包括以下步骤：
(1)在密闭的HCL发生器里，先后加入浓度为50wt％-60wt％的氯化钙和浓度30wt％-40wt％的盐酸，加热到80-120℃，产生HCL和HCL溶液；
(2)在密闭的酸解锅里，将盐酸与钛矿混合，加热到70-100℃，恒温2-4小时；反应过程中，不断加入步骤(1)产生的HCL和HCL溶液，维持所述酸解锅里的游离盐酸为18wt％以上；
(3)于酸解终止前，切断所述酸解锅与所述HCL发生器的联系；
(4)酸解反应终止后，降低温度，打开所述酸解锅，加入铁粉，还原，待钛液中的三价钛达到0.5克/升时，放料，取样分析。
本发明所述的盐酸法钛白粉的酸解方法，其中，步骤(3)中切断所述酸解锅与所述HCL发生器的联系后，打开所述酸解锅的排空阀，将所述酸解锅里的盐酸气体送入HCL吸收系统；打开所述HCL发生器的排空阀，将所述HCL发生器的盐酸气体送入所述HCL吸收系统。
本发明所述的盐酸法钛白粉的酸解方法，其中，步骤(2)中控制反应压力在0.2MPa以下。
本发明所述的盐酸法钛白粉的酸解方法，其中，步骤(2)中盐酸与钛矿重量比为2-5：1。
本发明所述的盐酸法钛白粉的酸解方法，其中，步骤(2)中所述钛矿磨细到320目。
本发明所述的盐酸法钛白粉的酸解方法，其中，步骤(2)中加热到70-100℃，恒温4小时。
本发明的盐酸法钛白粉的酸解方法是利用可能少的盐酸在一定条件下对钛矿或钛渣进行酸解，以降低盐酸消耗；用尽可能高的盐酸浓度进行酸解，以保障反应产物(钛液)里的游离盐酸浓度，提高钛液的稳定性，防止或减少钛液在酸解的同时水解，提高钛白粉的质量及钛白粉生产工艺的稳定性。
本发明有益效果：
本发明所述的盐酸法钛白粉的酸解方法，在密闭酸解锅容器里反应酸解，有效地解决了盐酸的挥发问题，及时补充HCL或盐酸，可以保障反应时盐酸浓度，特别是游离盐酸的浓度，防止或减少酸解时钛液水解，提高钛液的稳定性；在密闭酸解锅容器里反应酸解，可以提高反应温度和压力，提高酸解速度和酸解率，从而降低盐酸和钛矿的消耗。
本发明所述的盐酸法钛白粉的酸解方法，酸解后的钛液及HCL发生器产生的多余HCL或盐酸得到回收，降低盐酸消耗。
下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。
具体实施方式
以下实施例中钛矿为攀枝花钛矿，含量为：二氧化钛45.6wt％。
实施例1
一种盐酸法钛白粉的酸解方法，包括以下步骤：
(1)在密闭的50升的HCL发生器里，先后加入浓度为60wt％的氯化钙10公斤和浓度36wt％的盐酸10升，加热到120℃，产生HCL和HCL溶液；
(2)在密闭的100升的酸解锅里，加入30升36wt％盐酸和磨细到320目的10公斤攀枝花钛矿混合，2小时内加热到100℃，恒温4小时，控制反应压力在0.2MPa以下；反应过程中，通过管道不断加入步骤(1)产生的HCL和HCL溶液，维持酸解锅里的游离盐酸为18wt％以上；
(3)于酸解终止前，切断酸解锅与HCL发生器的联系；打开酸解锅的排空阀，将酸解锅里的盐酸气体送入HCL(盐酸)吸收系统；打开HCL发生器的排空阀，将HCL发生器的盐酸气体送入所述HCL(盐酸)吸收系统，HCL发生器里反应后的溶液通过浓缩等处理后回用；
(4)酸解反应终止后，降低温度到70℃，打开酸解锅，加入铁粉600克，还原，待钛液变为紫色后10分钟，钛液中的三价钛达到0.5克/升时，放料，取样分析。
取样分析结果：钛液浓度为：二氧化钛146.5克/升，钛液稳定性大于200。
实施例2
(1)在密闭的50升的HCL发生器里，先后加入浓度为50wt％的氯化钙10公斤和浓度36wt％的盐酸10升，加热到120℃，产生HCL和HCL溶液；
(2)在密闭的100升的酸解锅里，加入40升36wt％盐酸和磨细到320目的10公斤攀枝花钛矿混合，2小时内加热到80℃，恒温4小时，控制反应压力在0.2MPa以下；反应过程中，通过管道不断加入步骤(1)产生的HCL和HCL溶液，维持酸解锅里的游离盐酸为18wt％以上；
(3)于酸解终止前，切断酸解锅与HCL发生器的联系；打开酸解锅的排空阀，将酸解锅里的盐酸气体送入HCL(盐酸)吸收系统；打开HCL发生器的排空阀，将HCL发生器的盐酸气体送入所述HCL(盐酸)吸收系统，HCL发生器里反应后的溶液通过浓缩等处理后回用；
(4)酸解反应终止后，降低温度到70℃，打开酸解锅，加入铁粉600克，还原，待钛液变为紫色后10分钟，钛液中的三价钛达到0.5克/升时，放料，取样分析。
取样分析结果：钛液浓度为：二氧化钛106.5克/升，钛液稳定性大于200。
实施例3
(1)在密闭的50升的HCL发生器里，先后加入浓度为50wt％的氯化钙10公斤和浓度36wt％的盐酸10升，加热到80℃，产生HCL和HCL溶液；
(2)在密闭的100升的酸解锅里，加入30升36wt％盐酸和磨细到320目的12.5公斤攀枝花钛矿混合，2小时内加热到100℃，恒温4小时，控制反应压力在0.2MPa以下；反应过程中，通过管道不断加入步骤(1)产生的HCL和HCL溶液，维持酸解锅里的游离盐酸为18wt％以上；
(3)于酸解终止前，切断酸解锅与HCL发生器的联系；打开酸解锅的排空阀，将酸解锅里的盐酸气体送入HCL(盐酸)吸收系统；打开HCL发生器的排空阀，将HCL发生器的盐酸气体送入所述HCL(盐酸)吸收系统，HCL发生器里反应后的溶液通过浓缩等处理后回用；
(4)酸解反应终止后，降低温度到70℃，打开酸解锅，加入铁粉900克，还原，待钛液变为紫色后10分钟，钛液中的三价钛达到0.5克/升时，放料，取样分析。
取样分析结果：钛液浓度为：二氧化钛169.5克/升，钛液稳定性大于200。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种盐酸法钛白粉的酸解方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)在密闭的HCL发生器里，先后加入浓度为50wt％-60wt％的氯化钙和浓度30wt％-40wt％的盐酸，加热到80-120℃，产生HCL和HCL溶液；
(2)在密闭的酸解锅里，将盐酸与钛矿混合，加热到70-100℃，恒温2-4小时；反应过程中，不断加入步骤(1)产生的HCL和HCL溶液，维持所述酸解锅里的游离盐酸为18wt％以上；
(3)于酸解终止前，切断所述酸解锅与所述HCL发生器的联系；
(4)酸解反应终止后，降低温度，打开所述酸解锅，加入铁粉，还原，待钛液中的三价钛达到0.5克/升时，放料，取样分析。
2.根据权利要求1所述的盐酸法钛白粉的酸解方法，其特征在于：步骤(3)中切断所述酸解锅与所述HCL发生器的联系后，打开所述酸解锅的排空阀，将所述酸解锅里的盐酸气体送入HCL吸收系统；打开所述HCL发生器的排空阀，将所述HCL发生器的盐酸气体送入所述HCL吸收系统。
3.根据权利要求1所述的盐酸法钛白粉的酸解方法，其特征在于：步骤(2)中控制反应压力在0.2MPa以下。
4.根据权利要求1所述的盐酸法钛白粉的酸解方法，其特征在于：步骤(2)中盐酸与钛矿重量比为2-5:1。
5.根据权利要求1所述的盐酸法钛白粉的酸解方法，其特征在于：步骤(2)中所述钛矿磨细到320目。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的盐酸法钛白粉的酸解方法，其特征在于：步骤(2)中加热到70-100℃，恒温2-4小时。
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