CN106745232A - 一种水解垢的回收利用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种水解垢的回收利用方法，包括以下步骤：a、取干燥并粉碎至一定细度的水解垢与钛精矿进行混合，向上述混合物中加入硫酸溶液，在110～150℃下引发进行酸解发应，直至混合物固化，得固相物；b、将步骤a所得固相物在150～180℃下保温下熟化1～4h；c、在60～75℃用水浸取熟化后的物料，浸取完后，测试酸解率大于90％。本发明通过把水解垢研磨粉碎后，按一定比例与钛精矿进行混合，然后按酸解工艺进行酸解，得到酸解率较高的钛液，变废为宝，降低生产成本。

Description

一种水解垢的回收利用方法
技术领域
本发明涉及一种水解垢的回收利用领域，具体公开了一种硫酸法钛白粉工艺产生的水解垢的回收利用方法。
背景技术
钛白粉生产工艺主要有硫酸法和氯化法，国内钛白粉主要采用硫酸法工艺生产，在2016年氯化法工艺产量占国内总产量不超过10％。硫酸法工艺通常是用硫酸通过剧烈的化学反应将钛精矿中的钛变成可溶性的硫酸氧钛，然后经过沉降、结晶、过滤分离酸解不溶物和硫酸亚铁等一系列的除杂过程，得到纯度较高的硫酸氧钛溶液，然后水解生成偏钛酸。偏钛酸除杂后通过煅烧、中间粉碎和后处理，即得到钛白粉产品。硫酸法的优点是能以低价易得的钛铁矿和硫酸为原料，技术成熟，设备简单。其缺点是流程长，“三废”及副产物较多，处理难度较大。因此，如何减少废副物排放量一直是我国钛白行业的重要课题。
水解是将钛液中的硫酸氧钛通过加入水反应生成偏钛酸，反应方程式如图1所示，生成偏钛酸后再经过水洗、漂白进一步除杂，然后加入各种盐处理剂控制煅烧，在煅烧过程经过脱水、脱硫和晶型转化，最终生成二氧化钛。由于钛液在水解过程中生成的偏钛酸部分会吸附到水解锅的边缘和底部，钛液中在除杂过程中残留的细微硫酸钙、水解锅壁脱落料也会随着偏钛酸吸附在底部。虽然生产车间会在每一批水解结束后进行冲洗，但是日积月累在水解锅底部均会残留一部分水解垢。该类水解垢杂质含量较高，如表1，一个水解垢的元素定性分析，二氧化钛含量仅有48％，其他均为杂质元素，经过水洗均无法把杂质洗净，因此无法直接返回后段工序利用。
表1、水解垢的XRF元素定性分析
SO3％ CaO％ TiO2％ MnO％ FeO％
水解垢 13.742 10.034 48.671 0.453 15.205
国内也有不少专利报道把硫酸法工艺中的一些废渣应用于酸解的报道，如专利CN102336433A报道了一种酸解渣的回收利用方法，先把酸解渣进行酸解，结束后与正常钛精矿酸解完的钛液进行混合调节钛液组分，用于下一工段。CN103342387A报道了采用钛精矿和酸溶性钛渣分别与不同浓度的硫酸进行酸解反应，反应后的钛液按一定的比列混合，控制其主要指标，消除了生产过程中产生的大量硫酸亚铁。但是目前还未有关于水解垢回收利用方面的专利报道，水解垢目前要么送给陶瓷厂家，要么按固体废弃物堆放，给公司带来一定的经济损失、资源浪费和环保问题。因此，研究如何利用水解垢，变废为宝，降低生产成本，成为本发明要解决的技术问题。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种水解垢的回收利用方法。
本发明的技术方案如下：
一种水解垢的回收利用方法，包括如下步骤：
a、取干燥并粉碎至一定细度的水解垢与钛精矿进行混合，向上述混合物中加入硫酸溶液，在110～150℃下引发进行酸解发应，直至混合物固化，得固相物；
b、将步骤a所得固相物在150～180℃下保温下熟化1～4h；
c、在60～75℃用水浸取熟化后的物料，浸取完后，测试酸解率大于90％。
其中，步骤a水解垢的研磨细度是325筛余不高于10％；
步骤a钛精矿的研磨细度是325筛余不高于15％；
步骤a中硫酸与水解垢和钛精矿混合物的质量比为1～2：1。
步骤a水解垢中的钛含量以二氧化钛质量计，其质量分数不低于20％；
步骤a水解垢与钛精矿的质量比分数不高于50％；
步骤a所述的硫酸溶液的质量分数为70～92％；
步骤c所述的浸取时间是1～5h。
有益效果
本发明通过把水解垢研磨粉碎后，按一定比例与钛精矿进行混合，然后按酸解工艺进行酸解，得到酸解率较高的钛液，由于水解垢中含有20％左右的硫酸钙，反应活性差，较难酸解，如果单独酸解，较难引发酸解反应，需要非常苛刻的条件，一方面，酸解率低，另一方面对设备带来更高的要求，同时也可能会带来一定的安全隐患，本发明适当调整酸解工艺，通过把水解垢与钛精矿混合，用引发钛精矿酸解反应的热来引发水解垢发生反应，能够最大程度的提高水解垢中的钛回收率。通过本发明工艺方法，将硫酸法钛白粉水解产生的水解垢按酸解工艺进行酸解，得到酸解率较高的钛液，变废为宝，降低生产成本。
附图说明
图1：硫酸氧钛水解反应方程式。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不限定于本发明。
其中，酸矿比是：硫酸(折成质量分数100％)与水解垢和钛精矿混合物的质量比。
实施例1
取干燥并粉碎至325目筛余为5.0％的水解垢，其中水解垢的钛含量质量分数(以二氧化钛质量计)为40％，按50％的质量比添加比例与325目筛余为7％的钛精矿进行混合，按2.0的酸矿比，加入质量分数为92％硫酸溶液与水解垢和钛精矿混合，于110℃下引发进行酸解发应，直至混合物固化，得固相物，然后在180℃下保温下熟化4h，待温度降至75℃后用水浸取熟化后的物料，浸取完后，测试酸解率为93.8％。
实施例2
取干燥并粉碎至325目筛余为1.0％的水解垢，其中水解垢的钛含量质量分数(以二氧化钛质量计)为50％，按10％的质量比添加比例与325目筛余为15％的钛精矿进行混合，按1.0的酸矿比，加入质量分数为70％硫酸溶液与水解垢和钛精矿混合，在150℃下引发进行酸解发应，直至混合物固化，得固相物；然后在150℃下保温下熟化1h，待温度降至60℃后用水浸取熟化后的物料，浸取完后，测试酸解率为95.1％。
实施例3
取干燥并粉碎至325目筛余为10.0％的水解垢，其中水解垢的钛含量质量分数(以二氧化钛质量计)为20％，按30％的质量比添加比例与325目筛余为10％的钛精矿进行混合，按1.5的酸矿比，加入质量分数为80％硫酸溶液与水解垢和钛精矿混合，于130℃下引发进行酸解发应，直至混合物固化，得固相物，然后在170℃下保温下熟化3h，待温度降至70℃后用水浸取熟化后的物料，浸取完后，测试酸解率为94.2％。
对比例4
取干燥并粉碎至325目筛余为5.0％的水解垢，其中水解垢的钛含量质量分数(以二氧化钛质量计)为40％，按2.0的酸矿比，加入质量分数为92％硫酸溶液与水解垢混合，于150℃下引发进行酸解发应，直至混合物固化，得固相物，然后在180℃下保温下熟化4h，待温度降至75℃后用水浸取熟化后的物料，浸取完后，测试酸解率为51.3％。
对比例5
按1.0的酸矿比，加入质量分数为70％硫酸溶液与钛精矿混合，在150℃下引发进行酸解发应，直至混合物固化，得固相物；然后在150℃下保温下熟化1h，待温度降至60℃后用水浸取熟化后的物料，浸取完后，测试酸解率为95.3％。
从上述实施例得到：如果水解垢单独酸解，较难引发酸解反应，且酸解率较低，本发明采用水解垢和钛精矿混合进行酸解的酸解率和单独钛精矿酸碱的酸解率相差不大，加入水解垢，并不影响混合物中钛精矿的酸解率。

Claims (8)

1.一种水解垢的回收利用方法，其特征在于：包括如下步骤：
a、取干燥并粉碎至一定细度的水解垢与钛精矿进行混合，向上述混合物中加入硫酸溶液，在110～150℃下引发进行酸解发应，直至混合物固化，得固相物；
b、将步骤a所得固相物在150～180℃下保温下熟化1～4h；
c、在60～75℃用水浸取熟化后的物料，浸取完后，测试酸解率大于90％。
2.根据权利要求1所述的一种水解垢的回收利用方法，其特征在于：步骤a水解垢的研磨细度是325筛余不高于10％。
3.根据权利要求1所述的一种水解垢的回收利用方法，其特征在于：步骤a钛精矿的研磨细度是325筛余不高于15％。
4.根据权利要求1所述的一种水解垢的回收利用方法，其特征在于：步骤a中硫酸与水解垢和钛精矿混合物的质量比为1～2：1。
5.根据权利要求1所述的一种水解垢的回收利用方法，其特征在于：步骤a水解垢中的钛含量以二氧化钛质量计，其质量分数不低于20％。
6.根据权利要求1所述的一种水解垢的回收利用方法，其特征在于：步骤a水解垢与钛精矿的质量比分数不高于50％。
7.根据权利要求1所述的一种水解垢的回收利用方法，其特征在于：步骤a所述的硫酸溶液的质量分数为70～92％。
8.根据权利要求1所述的一种水解垢的回收利用方法，其特征在于：步骤c所述的浸取时间是1～5h。
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