CN106367546A - 一种提钛尾渣脱氯的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及提钛尾渣的回收利用领域，公开了一种提钛尾渣脱氯的方法和装置。所述方法包括：将脱氯剂喷淋于提钛尾渣上，提钛尾渣的料层高度为5‑40cm，脱氯剂的喷淋速率为15‑45g/min·cm2料层。所述提钛尾渣脱氯的装置包括：料仓(1)、进料口(2)、筛板(3)、喷淋单元(4)和卸料阀(5)。采用本发明提供的方法和装置，耗水量少，工艺简单，脱氯效率高，废水易处理且可资源化。

Description

一种提钛尾渣脱氯的方法和装置
技术领域
本发明涉及提钛尾渣的回收利用领域，具体地，涉及一种提钛尾渣脱氯的方法和装置。
背景技术
攀钢高炉渣中含大量二氧化钛，目前未能大规模高效利用，攀钢正开发高温碳化-低温氯化工艺提取其高炉渣中的钛，提钛后所得废渣即为提钛尾渣。提钛尾渣化学成分与矿渣水泥相近，并且具有水化活性，提钛尾渣可作为矿渣微粉等建筑材料使用，但是提钛尾渣中氯含量高达2-5重量％，远远超出了标准值0.06重量％，该原因妨碍了其在建筑行业的应用。因此，寻求经济可行的脱除提钛尾渣中氯的方法可使提钛尾渣作为矿渣微粉大规模利用，为高炉渣提钛攻关解决后顾之忧。
CN104056841A公开了一种提钛尾渣的处理方法，所述提钛尾渣含有水溶性氯化物，其中，该方法包括将所述提钛尾渣进行水洗，使得经过处理的提钛尾渣中氯元素的含量为0.06重量％以下。该方法需要大量的水，产生的废水量大。
CN103936050A公开了一种氯化法提钛尾渣的无公害处理方法及系统，该方法包括：利用冷风对氯化炉中排出的高温提钛尾渣进行降温，得到温度为120-150℃的热尾渣；对热尾渣顺序进行两次以上真空洗涤过滤。该方法同样是利用水洗对提钛尾渣进行处理，耗水量大，效率低。
CN104016598A公开了一种提钛尾渣的除氯方法，该方法包括将提钛尾渣与水混合水洗，得到一级残渣和一级滤液，然后将一级残渣进行煅烧，将煅烧后的一级残渣继续依次进行水洗和煅烧。其公开的方法较为复杂，当处理量较大时，给操作带来一定困难，同时煅烧处理能耗很大，造成脱氯成本很高。
CN105271857A公开了一种氯化法提钛尾渣的在线除氯工艺，其特征在于，包括以下步骤：1)氯化法提钛尾渣通过氯化炉排渣口进入打浆罐，氯化法提钛尾渣的温度为400-550℃；2)氯化法提钛尾渣与打浆罐中的水搅拌打浆形成浆料，控制浆料的水渣质量比为3.2-4：1；3)浆料通过泥浆泵使用管道输送到渣场；从而实现了除氯-尾渣运输一体化；4)打浆后的提钛尾渣在渣场中自然沉降至尾渣的含水量为12-20％，氯离子含量在0.3％以下；5)自然沉降后的尾渣经过皮带直接进入回转窑，于600-700℃煅烧20-40min即可。
CN105385855A公开了一种氯化法提钛尾渣的除氯方法，其特征在于，将氯化法提钛尾渣与水搅拌混合形成浆料，渣水质量比为1:2-4，然后通过过滤-洗涤-过滤的方式得到合格的提钛尾渣，所述合格的提钛尾渣满足：氯离子含量低于0.2％，含水量为12-20重量％。
现有技术公开的提钛尾渣的除氯方法工艺复杂，流程长，能耗大，且产生大量废水不易处理，因此，想要进一步将提钛尾渣进行有效利用同时有效处理废水，亟需开发一种工艺简单、流程短、脱氯效果好的提钛尾渣的处理方法。
发明内容
为了克服现有技术中提钛尾渣脱氯的方法耗水量大、工艺繁琐、效率低的缺陷，本发明提供了一种提钛尾渣脱氯的方法和装置，采用本发明提供的方法和装置，耗水量少、工艺简单，脱氯效果好。
本发明的发明人发现，提钛尾渣通常呈酸性，采用酸性溶液对提钛尾渣进行脱氯的效果好，如果采用堆积装料的方式，洗过上层提钛尾渣的滤液为酸性，继续用该滤液洗提钛尾渣既可以充分利用滤液，还可以提高下层提钛尾渣的脱氯效果。另外由于提钛尾渣本身有一定的粒度，堆积的提钛尾渣之间存在一定间隙，利用重力作用滤液可以向下渗透，不需要额外的动力。同时，通过渗透，最先排出的废水浓度非常高，经过简单的除杂处理后可得到高浓度的氯化钙溶液，用于制备固体氯化钙。基于此，完成了本发明。
具体地，本发明提供了一种提钛尾渣脱氯的方法，该方法包括：将脱氯剂喷淋于提钛尾渣上，提钛尾渣的料层高度为5-40cm，脱氯剂的喷淋速率为15-45g/min·cm2料层。
本发明还提供了一种提钛尾渣脱氯的装置，该装置包括：
(i)料仓，用于放置提钛尾渣，且能够形成高度为5-40cm的提钛尾渣料层；
(ii)进料口，用于提钛尾渣进料的入口；
(iii)筛板，用于承托提钛尾渣，并过滤与提钛尾渣接触后的脱氯剂滤液；
(iv)喷淋单元，用于向所述提钛尾渣料层喷淋脱氯剂，且能够使脱氯剂的喷淋速率为15-45g/min·cm2料层；
(v)卸料阀，用于脱氯后的提钛尾渣的卸料。
采用本发明的技术方案，通过对脱氯剂的层层利用，可以降低耗水量。最终得到的滤液含盐浓度高，回收方便。洗过上层提钛尾渣的滤液呈酸性，有利于下层的提钛尾渣的脱氯过程。另外，可以接收不同阶段的脱氯滤液，根据滤液中的离子浓度决定后续的处理过程：离子浓度高可以直接进行除杂后提取氯盐，离子浓度低还可以重复利用继续作为脱氯剂使用。本申请的技术方案简单易于实施，耗水量低，脱氯效果好，废水易处理。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明提供的提钛尾渣脱氯装置的一种优选的实施方式。
附图标记说明
1料仓 2进料口
3筛板 4喷淋单元
5卸料阀
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明提供了一种提钛尾渣脱氯的方法，其中，该方法包括：将脱氯剂喷淋于提钛尾渣上，提钛尾渣的料层高度为5-40cm，脱氯剂的喷淋速率为15-45g/min·cm2料层。
根据本发明，所述提钛尾渣为本领域的常规含义，通常是指高炉渣经过提钛后的尾渣，提钛方法可以为“高温碳化-低温氯化”工艺，具体的过程和条件为本领域技术人员所熟知。
根据本发明的一种优选实施方式，以所述提钛尾渣的总重量为基准，所述提钛尾渣含有：15-30重量％的CaO、8-20重量％的MgO、8-20重量％的Al2O3、20-30重量％的SiO2、3-10重量％的TiO2、2-13重量％的CaCl2以及5-12重量％的游离碳。
需要说明的是，所述提钛尾渣中除上述物质外，可能还含有微量的氯化镁和氯化亚铁，由于其量较少，故没有给出。
在本发明中，所述提钛尾渣中氯离子的含量可以为1.5-5重量％，优选为2.5-3.5％重量。所述氯离子的含量可以按照JC/T 1073-2008《水泥中氯离子的化学分析方法》进行测定。在本发明中，所述提钛尾渣中含有的氯离子优选以水溶性氯化物的形式存在，例如可以为铁、钙、镁和锰中的一种或多种元素的氯化物。
在本发明中，只要将提钛尾渣的料层高度和脱氯剂的喷淋速率控制在上述范围内即可实现本发明的目的，但是为了得到更好的脱氯效果并考虑经济性，提钛尾渣的料层高度为8-35cm，脱氯剂的喷淋速率为18-40g/min·cm2料层。更优选地，提钛尾渣的料层高度为10-30cm，脱氯剂的喷淋速率为20-35g/min·cm2料层。其中，脱氯剂的喷淋速率的定义为：每平方厘米的提钛尾渣料层的上表面上，脱氯剂每分钟喷淋的重量(以克计)。
在本发明中，所述提钛尾渣的粒度可以为38-180μm。提钛尾渣粒度过大会造成脱氯剂在提钛尾渣料层的保留时间过短，脱氯效果不好；粒度过小会造成脱氯剂在提钛尾渣料层的停留时间过长，脱氯效率低。兼顾效果和效率，所述提钛尾渣的粒度优选为48-120μm。
在本发明中，所述脱氯剂的用量没有特别的限定，只要能够满足脱氯的要求即可。例如，相对于1kg的提钛尾渣，所述脱氯剂的用量可以为0.5-4L，优选为1-3L。
在本发明中，所述脱氯剂可以为各种可以脱除提钛尾渣中氯离子的物质，可以为纯物质，也可以为混合物如溶液。所述脱氯剂具体可以为水或弱酸水溶液，所述弱酸水溶液的浓度可以为0-7重量％，优选为0-5重量％。
在本发明中，所述弱酸水溶液中的弱酸可以为本领域的各种常规弱酸，可以为有机弱酸和/或无机弱酸。例如，所述弱酸可以为亚硫酸、磷酸、亚硝酸、甲酸、苯甲酸和醋酸中的一种或多种。优选地，所述弱酸为醋酸、亚硝酸和磷酸中的一种或多种。
在本发明中，所述提钛尾渣的温度没有特别的限定，例如可以为10-500℃。所述提钛尾渣可以为经“高温碳化-低温氯化”工艺氯化后产生的400-600℃的提钛尾渣，也可以为经过冷却至室温(10-30℃)的提钛尾渣。考虑到节能，经“高温碳化-低温氯化”工艺氯化后产生的400-600℃的提钛尾渣可以直接进行后续脱氯处理。
在本发明中，喷淋的脱氯剂的温度没有特别的限定，可以根据提钛尾渣的温度进行选择。当提钛尾渣为热渣时，可以使用常温例如(10-30℃)的脱氯剂。当提钛尾渣为常温渣时，可以使用稍高温度的脱氯剂以达到更好的脱氯效果。所述脱氯剂的温度可以为10-100℃，优选为25-80℃。
本发明还提供了一种提钛尾渣脱氯的装置，该装置包括：
(i)料仓1，用于放置提钛尾渣，且能够形成高度为5-40cm的提钛尾渣料层；
(ii)进料口2，用于提钛尾渣进料的入口；
(iii)筛板3，用于承托提钛尾渣，并过滤与提钛尾渣接触后的脱氯剂滤液；
(iv)喷淋单元4，用于向所述提钛尾渣料层喷淋脱氯剂，且能够使脱氯剂的喷淋速率为15-45g/min·cm2料层；
(v)卸料阀5，用于脱氯后的提钛尾渣的卸料。
在本发明中，所述料仓1的形状和大小没有特别的限定，只要能够使得提钛尾渣和脱氯剂充分接触即可，料仓1优选为圆柱体、长方体、立方体等形状。料仓1的大小可以根据提钛尾渣的料层高度进行选择。所述料仓1的高度通常要高于提钛尾渣料层的高度，既可以方便提钛尾渣的装料，也为脱氯剂提供喷淋的空间。所述料仓1的高度优选高于提钛尾渣料层上表面5-50cm。料仓1的底面积没有特别的限定，可以根据需要处理的提钛尾渣的量(通常以重量或体积计)以及料层高度进行选择。例如，需要处理的提钛尾渣量很大，在符合料层高度的要求的基础上，料仓1的底面积可以比较大；需要处理的提钛尾渣量很小，在符合料层高度的要求的基础上，料仓1的底面积可以比较小。
在本发明中，所述进料口2优选采用螺旋给料的方式。所述装置优选还包括设置在进料口2的空气吹扫单元，可以使用高压空气为吹扫介质，这样可以有效避免在进料过程中沾料，以保证正常进料。
在本发明中，所述筛板3上设置有筛孔，筛孔与卸料阀5共同配合实现脱氯和卸料的过程。卸料阀关闭时，筛孔的状态使得提钛尾渣不能通过筛板，与提钛尾渣接触过的脱氯剂滤液可以通过筛板；卸料阀开启时，筛孔的状态使得提钛尾渣通过筛板进行卸料。
在本发明中，所述装置还可以包括排水阀，用于控制脱氯剂滤液的排出。脱氯剂滤液后续可以进一步利用，例如可以经过水处理系统除杂后作为制备氯化钙的原料，清液可以作为脱氯剂再次使用。
在本发明中，所述喷淋单元用于喷淋脱氯剂，所述喷淋单元可以为各种能够起到喷淋作用的喷淋设备。所述喷淋单元4可以包括一个或多个喷淋头，具体根据每个喷淋头可以涉及的面积、料仓的截面积以及提钛尾渣料层的水平截面积进行确定。
在本发明中，所述装置还可以包括位于料仓1中的料位计，用于测定料仓中提钛尾渣料位。所述料位计的种类可以为本领域各种用于测定料位的料位计，具体为本领域技术人员熟知，在此不再赘述。
根据一种优选的实施方式，如图1所示，实施例中使用的提钛尾渣脱氯的装置包括：料仓1(直径为5-100cm，高为20-100cm)、进料口2、筛板3(筛眼直径15-40μm)、喷淋单元4、卸料阀5、位于料仓1中的料位计和排水阀。喷淋单元包括1-5个喷淋头。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
以下实施例中，提钛尾渣(处理前和处理后的提钛尾渣)中氯离子的含量可以按照JC/T 1073-2008《水泥中氯离子的化学分析方法》进行测定。
氯离子脱除率＝(除氯处理前的提钛尾渣中氯离子含量-处理后的提钛尾渣中氯离子含量)/除氯处理前的提钛尾渣中氯离子含量×100％。
实施例中使用的提钛尾渣脱氯的装置包括：料仓1(直径为60cm，高为90cm)、进料口2、筛板3(筛眼直径15μm)、喷淋单元4、卸料阀5、位于料仓1中的料位计和排水阀。喷淋单元包括3个喷淋头。
以下实施例和对比例所使用的提钛尾渣主要化学成分如表1所示。
表1
成分 CaO SiO2 TiO2 Al2O3 MgO Cl C
含量，重量％ 28 25 8 13 8 2.5 10
其中，Cl主要以CaCl2的形式存在，有少量以MgCl2或FeCl2形式存在，由于MgCl2和FeCl2的含量较少，故没有给出。
实施例1
本实施例用于说明本发明提供的提钛尾渣脱氯的方法
将30kg粒度为48-120μm的提钛尾渣通过进料口2螺旋进料至料仓1中，料层高度为30cm，将温度为25℃的水通过喷淋单元4的喷头喷淋于温度为500℃提钛尾渣上，水的喷淋速率为18g/min·cm2料层，水的喷淋量为60L。待水全部滤出后，打开卸料阀5进行卸料。将提钛尾渣按照料层高度平均分为上中下三层，每层分别取样测定氯离子含量，每层取样个数为3，取平均值作为该层的氯离子含量，结果列于表1中。
实施例2
本实施例用于说明本发明提供的提钛尾渣脱氯的方法
将10kg粒度为48-180μm的提钛尾渣通过进料口2螺旋进料至料仓1中，料层高度设置为10cm，将温度为80℃的水通过喷淋单元4的喷头喷淋于温度为25℃提钛尾渣上，水的喷淋速率为20g/min·cm2料层，水的喷淋量为30L。待水全部滤出后，打开卸料阀5进行卸料。将提钛尾渣按照实施例1的方式测定氯离子含量，结果列于表1中。
实施例3
本实施例用于说明本发明提供的提钛尾渣脱氯的方法
将20kg粒度为38-120μm的提钛尾渣通过进料口2螺旋进料至料仓1中，料层高度设置为20cm，将温度为25℃的水通过喷淋单元4的喷头喷淋于温度为400℃提钛尾渣上，水的喷淋速率为35g/min·cm2料层，水的喷淋量为20L。待水全部滤出后，打开卸料阀5进行卸料。将提钛尾渣按照实施例1的方式测定氯离子含量，结果列于表1中。
实施例4
本实施例用于说明本发明提供的提钛尾渣脱氯的方法
按照实施例1的方法进行，不同的是，脱氯剂为浓度为2重量％的醋酸。将提钛尾渣按照实施例1的方式测定氯离子含量，结果列于表1中。
实施例5
本实施例用于说明本发明提供的提钛尾渣脱氯的方法
按照实施例1的方法进行，不同的是，脱氯剂为浓度为5重量％的甲酸。将提钛尾渣按照实施例1的方式测定氯离子含量，结果列于表1中。
实施例6
本实施例用于说明本发明提供的提钛尾渣脱氯的方法
按照实施例1的方法进行，不同的是，水的喷淋速率为15g/min·cm2料层。将提钛尾渣按照实施例1的方式测定氯离子含量，结果列于表1中。
实施例7
本实施例用于说明本发明提供的提钛尾渣脱氯的方法
按照实施例1的方法进行，不同的是，水的喷淋量为15L。将提钛尾渣按照实施例1的方式测定氯离子含量，结果列于表1中。
实施例8
本实施例用于说明本发明提供的提钛尾渣脱氯的方法
按照实施例1的方法进行，不同的是，提钛尾渣的重量为35kg，提钛尾渣料层高度设置为35cm，水的喷淋量为70L。本实施例中提钛尾渣与水的比例和实施例1相同，改变的为提钛尾渣的料层高度。将提钛尾渣按照实施例1的方式测定氯离子含量，结果列于表1中。
实施例9
本实施例用于说明本发明提供的提钛尾渣脱氯的方法
按照实施例1的方法进行，不同的是，提钛尾渣的温度为25℃。将提钛尾渣按照实施例1的方式测定氯离子含量，结果列于表1中。
对比例1
本对比例用于说明参比的提钛尾渣脱氯的方法
使用与实施例1相同重量的提钛尾渣和相同体积的水，不同的是，不采用实施例1的喷淋方式，而将提钛尾渣和水混合均匀进行搅拌，搅拌的时间与喷淋水的时间相同。随后过滤，将提钛尾渣按照实施例1的方式测定氯离子含量，结果列于表1中。
对比例2
按照实施例1的方法进行，不同的是，提钛尾渣的重量为1kg，提钛尾渣的料层高度设置为1cm，水的喷淋量为2L。将提钛尾渣按照实施例1的方式测定氯离子含量，结果列于表1中。
对比例3
按照实施例1的方法进行，不同的是，水的喷洒速率为5g/min·cm2料层。将提钛尾渣按照实施例1的方式测定氯离子含量，结果列于表1中。
表1
从实施例和对比例的结果可以看出，采用本发明提供的方法相同耗水量情况下对提钛尾渣的脱氯效果好。实施例1-5采用优选的方法脱氯效果最好，能够将氯离子含量降低至0.15重量％以下。而未采用本发明方法的对比例1-3，氯离子脱除效果差。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种提钛尾渣脱氯的方法，其特征在于，该方法包括：将脱氯剂喷淋于提钛尾渣上，提钛尾渣的料层高度为5-40cm，脱氯剂的喷淋速率为15-45g/min·cm2料层。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，提钛尾渣的料层高度为8-35cm，脱氯剂的喷淋速率为18-40g/min·cm2料层。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述提钛尾渣的粒度为38-180μm。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，相对于1kg的提钛尾渣，所述脱氯剂的用量为0.5-4L。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述脱氯剂为水或弱酸水溶液；所述弱酸水溶液的浓度为0-7重量％。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述弱酸水溶液中的弱酸为亚硫酸、磷酸、亚硝酸、甲酸、苯甲酸和醋酸中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，提钛尾渣的温度为10-500℃，使用的脱氯剂的温度为10-100℃。
8.根据权利要求1-7中任意一项所述的方法，其中，以所述提钛尾渣的总重量为基准，所述提钛尾渣含有：15-30重量％的CaO、8-20重量％的MgO、8-20重量％的Al2O3、20-30重量％的SiO2、3-10重量％的TiO2、2-13重量％的CaCl2以及5-12重量％的游离碳。
9.一种提钛尾渣脱氯的装置，其特征在于，该装置包括：
(i)料仓(1)，用于放置提钛尾渣，且能够形成高度为5-40cm的提钛尾渣料层；
(ii)进料口(2)，用于提钛尾渣进料的入口；
(iii)筛板(3)，用于承托提钛尾渣，并过滤与提钛尾渣接触后的脱氯剂滤液；
(iv)喷淋单元(4)，用于向所述提钛尾渣料层喷淋脱氯剂，且能够使脱氯剂的喷淋速率为15-45g/min·cm2料层；
(v)卸料阀(5)，用于脱氯后的提钛尾渣的卸料。
10.根据权利要求9所述的装置，其中，所述装置还包括位于料仓(1)中的料位计，用于测定料仓中的提钛尾渣料位。
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