CN107055604A - 一种黑钛液的连续净化系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种黑钛液的连续净化系统，其特征在于：包括依次连接的中间槽（1）、卧式螺旋卸料沉降离心机（2）、硫酸亚铁结晶系统（3）及烛式过滤机（4）。采用本发明的净化系统，能够连续不断的工作，且节省了能耗提高了产能。
Description
技术领域：
本发明涉及在硫酸法钛白粉生产过程中对黑钛液净化的系统，以及净化方法。
背景技术：
硫酸法钛白粉生产使用硫酸对钛铁矿进行消解，将矿石中的钛和铁转变成水溶性的硫酸盐，再以稀硫酸和水对消解产物进行浸提，所得的溶液称之为黑钛液。黑钛液为成份复杂的悬浊液，不溶物包括未分解的钛铁矿，不参与反应的白石、长条石、石英砂等细小颗粒以及硅、铝等元素形成的胶体杂质颗粒。这些杂质如不及时去除，将会在黑钛液水解时混入偏钛酸固体中而难以分离，对产品质量造成极大影响。
当前生产工艺分两次对黑钛液进行不溶杂质的分离净化。第一次是对黑钛液经还原处理后得到的热钛液，依次通过重力沉降与过滤两种过程来进行固-液分离，通常采用的设备分别为沉降槽和厢式压滤机；第二次是对钛液结晶分离硫酸亚铁后所得的冷钛液，使用厢式压滤机进一步滤去固体杂质。由于此时溶液中固体粒度小，压滤机在进料前还须预涂助滤剂以满足过滤精度要求。行业内通常将第一次过滤过程称为“热过滤”，第二次过滤称为“冷过滤”以作区别（参见说明书附图图1）。
沉降槽占用空间巨大，但生产周期长，生产能力低；厢式压滤机则需要耗费大量人力进行周期性的除渣、滤布清洗、滤布安装等操作，员工劳动强度大，现场环境恶劣。沉降与过滤均为间歇操作，设备利用率低，自动化程度不高，生产效率低，为了达到设计产能，需要设置多套并行装备，使得建设投资较高。此外，在热过滤时，由于厢式压滤机难以实现保温操作，致使溶液中的硫酸亚铁在滤布上析出后通过包夹挟带造成钛液的损失，使产品收率降低。
另外，在通过对铁钛矿进行硫酸消解、浸提制得的黑钛液中，可溶性钛的硫酸盐和硫酸亚铁按一定比例组成，提高黑钛液钛盐浓度时硫酸亚铁浓度也按比例提高。在传统的生产过程中，通常在浸提时通过控制加水量使热钛液钛盐浓度稳定在110 ~ 130 g/L（以TiO2计）范围内，硫酸亚铁浓度也由此控制在一定范围内，从而减少了因热钛液在净化过程中硫酸亚铁的结晶析出造成的带液损失以及堵塞厢式压滤机的问题。但在后续水解工序，工艺要求黑钛液中钛盐浓度须达到195 g/L（以TiO2计）以上，因此现有工艺还在水解前设置有钛液浓缩工序，使用蒸汽加热浓缩黑钛液，使其浓度达到水解要求。所以，现有的工艺还存在能耗巨大，产量低下等缺陷。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种节能且收率高的黑钛液的连续净化系统及方法。
为了达到上述目的，本发明是这样实现的：一种黑钛液的连续净化系统，其特征在于：包括通过管道依次连接的中间槽、卧式螺旋卸料沉降离心机、硫酸亚铁结晶系统及烛式过滤机。采用上述方式设置的黑钛液的连续净化系统，能够提高产品收率，还能够节约能耗。另外，本实施例的黑钛液净化系统能够连续不断地工作，提高了生产能够，缩短了生产周期，并且占用空间小且人工耗费小。
为了进一步满足更多需求，所述烛式过滤机输出端具有两条通路，其中一路直接输出，另一路连接精密过滤机后再输出。
为了进一步提高控制性能，所述中间槽通过进料泵与所述卧式螺旋沉降离心机连接，所述卧式螺旋卸料沉降离心机通过清热钛液泵与硫酸亚铁结晶系统连接，所述硫酸亚铁结晶系统通过过滤泵与所述烛式过滤机连接，所述烛式过滤机其中一条输出经阀门直接输出，另一路径阀门连接精密过滤机后再经阀门输出。
为了进一步提高系统的稳定性，所述卧式螺旋卸料沉降离心机与所述硫酸亚铁结晶系统之间还连接有粗钛液储罐。
为了进一步提高产品质量，所述粗钛液储罐与所述硫酸亚铁结晶系统之间还连接有烛式过滤机。
为了进一步提高产品质量，所述中间槽内带搅拌装置。
为了进一步提高收率，黑钛液的连续净化系统的各个设备及管路经经过保温处理。
为了进一步提高收率，各个设备及其之间的管路均包裹有保温层。
一种黑钛液的连续净化方法，包括以下步骤：
步骤一：来自酸解工序经还原处理后的黑钛液与定量絮凝剂混合后进入中间槽，并在中间槽内搅拌混合；
步骤二：进料泵将中间槽内的与絮凝剂混合后的黑钛液连续泵入卧式螺旋 卸料沉降离心机中进行固液分离，分离得到的固体连续排出，送至回收工艺，得到出渣清液；
步骤三：出渣清液经清热钛液泵送至硫酸亚铁结晶系统，结晶母液经过过滤泵连续送入烛式过滤机，经烛式过滤机过滤后分两路输出，其中一路连接阀门A直接输出，另一路通过阀门B连接精密过滤器，经所述精密过滤器再次过滤后连接阀门C输出。
一种黑钛液的连续净化方法，包括以下步骤：
步骤一：来自酸解工序经还原处理后的黑钛液与定量絮凝剂混合后进入中间槽，并在中间槽内搅拌混合；
步骤二：进料泵将中间槽内的与絮凝剂混合后的黑钛液连续泵入卧式螺旋 卸料沉降离心机中进行固液分离，分离得到的固体连续排出，送至回收工艺，得到出渣清液；
步骤三：出渣清液连续进入粗钛液储罐，粗钛液储罐中的溶液经过滤泵连续送入烛式过滤机，过滤清液连续进入硫酸亚铁结晶系统；
步骤三：结晶母液经过过滤泵连续送入烛式过滤机，经烛式过滤机过滤后分两路输出，其中一路连接阀门直接输出，另一路通过阀门连接精密过滤器，经所述精密过滤器再次过滤后连接阀门输出。
为了进一步节能，在上述步骤一加入中间槽的黑钛液温度为50~60℃，总钛浓度（TiO2）为190-200g/L。
有益效果：
1.生产连续化；本发明通过将现有设备进行特殊的组合与特殊的连接而提供了黑钛液的净化系统，能够实现黑钛液的不间断地连续净化。并且本系统结构设计合理，具有设备利用率高，自动化程度高，生产效率高等益处。
2.产能高；通过黑钛液的连续不间断地净化，提高了系统的产能，且提高了工作效率。
3.节能：可直接在中间槽中加入高浓度的黑钛液，使得黑钛液在进行硫酸亚铁结晶工序后，溶液中钛盐浓度即可达到工业需求，从而完全取消钛液浓缩工序，由此可节约蒸汽消耗1.6 t/t TiO2，节能效益十分显著。
4.收率高；在采用上述黑钛液的连续净化系统进行生产时，不会出现在钛液净化过程中硫酸亚铁大量析出溶液带来的诸多问题；因此可大大地提高了产品的收率。
5.占地少：由于设备的小型化、高效化，使用本发明的连续净化系统替代沉降槽与厢式压滤机的组合，能大幅减少厂房占地，从而使土建投资下降；此外，由于设备自动化程度提高，本发明能有效减少用工及工人劳动强度，并使现场环境得到显著改善。
附图说明：
图1为现有的硫酸法钛白粉生产过程中黑钛液净化系统的结构示意图；
图2为本发明实施例1中所述黑钛液的连续净化系统的结构示意图；
图3为本发明实施例2中所述黑钛液的连续净化系统的结构示意图。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，但本发明并不局限于这些实施方式，任何在本实施例基本精神上的改进或代替，仍属于本发明权利要求所要求保护的范围。
实施例1：如图2所示，一种黑钛液的连续净化系统，包括通过管道依次连接的中间槽1、卧式螺旋卸料沉降离心机2、硫酸亚铁结晶系统3及烛式过滤机4。
其中，所述中间槽1通过进料泵101与所述卧式螺旋沉降离心机2连接，所述卧式螺旋卸料沉降离心机2通过清热钛液泵102与硫酸亚铁结晶系统3连接，所述硫酸亚铁结晶系统3通过过滤泵103与所述烛式过滤机4连接，所述烛式过滤机4直接输出净化后的钛液。
作为本实施例的另一实施方式，所述烛式过滤机4的输出端具有两条通路，其中一路直接输出，另一路连接精密过滤机5后再输出。具体为：所述烛式过滤机4一路经阀门A104直接输出，另一路经阀门B105与所述精密过滤机5输入连接，所述精密过滤机5的输出与阀门C106连接后在输出。
一种黑钛液的连续净化方法，其采用本实施例中的净化系统，包括以下步骤：
步骤一：来自酸解工序经还原处理后的黑钛液与定量絮凝剂混合后进入中间槽1，并在中间槽1内搅拌混合；
步骤二：进料泵101将中间槽1内的与絮凝剂混合后的黑钛液连续泵入卧式螺旋卸料沉降离心机2中进行固液分离，分离得到的固体连续排出，送至回收工艺，得到出渣清液；
步骤三：出渣清液经清热钛液泵102送至硫酸亚铁结晶系统3，结晶母液经过过滤泵103连续送入烛式过滤机4，经烛式过滤机4过滤后分两路输出，其中一路连接阀门A104直接输出，另一路通过阀门B105连接精密过滤器5，经所述精密过滤器5再次过滤后连接阀门C106输出。
其中，在上述步骤一加入中间槽1的黑钛液温度为可为50℃、51℃、52℃、53℃、54℃、55℃、56℃、57℃、58℃、59℃或60℃，总钛浓度（TiO2）可为190 g/L、191 g/L、191 g/L、193 g/L、194 g/L、195 g/L、196 g/L、197 g/L、198 g/L、199 g/L或200g/L。在本实施例中，选择所述黑钛液温度为50℃，总钛浓度（TiO2）为190g/L。
本实施例的连续净化系统，将现有的设备进行了特殊的组合与连接，提供了一种能连续地、不间断地黑钛液的净化系统。这使得生产效率、设备利用率及自动化程度都得到了提高。且通过黑钛液的连续不间断地净化，提高了系统的产能，且提高了工作效率。
另外，本实施例的黑钛液的连续净化系统与方法，能够在中间槽1中加入高浓度的黑钛液，如钛浓度（TiO2）为190g/L的黑钛液。如此一来，使得黑钛液在进行硫酸亚铁结晶工序后，溶液中钛盐浓度即可达到工业需求，从而完全取消钛液浓缩工序，由此可节约蒸汽消耗1.6 t/t TiO2，节能效益十分显著。
并且，在采用上述黑钛液的连续净化系统进行生产时，不会出现在钛液净化过程中硫酸亚铁大量析出溶液带来的诸多问题；因此可大大地提高了产品的收率。
最后，由于设备的小型化、高效化，使用本发明的连续净化系统替代沉降槽与厢式压滤机的组合，能大幅减少厂房占地，从而使土建投资下降；此外，由于设备自动化程度提高，本发明能有效减少用工及工人劳动强度，并使现场环境得到显著改善。
实施例2：如图3所示，一种黑钛液的连续净化系统，包括通过管道依次连接的中间槽1、卧式螺旋卸料沉降离心机2、粗钛液储罐6、烛式过滤机7、硫酸亚铁结晶系统3及烛式过滤机4。
其中，所述中间槽1通过进料泵101与所述卧式螺旋沉降离心机2连接，所述卧式螺旋卸料沉降离心机2的输出端连接粗钛液储罐6，所述粗钛液储罐6通过过滤泵103与硫酸亚铁结晶系统3连接，所述硫酸亚铁结晶系统3通过过滤泵103与所述烛式过滤机4连接，所述烛式过滤机4直接输出净化后的钛液。
作为本实施例的另一实施方式，所述烛式过滤机4的输出端具有两条通路，其中一路直接输出，另一路连接精密过滤机5后再输出。具体为：所述烛式过滤机4一路经阀门A104直接输出，另一路经阀门B105与所述精密过滤机5输入连接，所述精密过滤机5的输出与阀门C106连接后在输出。
一种黑钛液的连续净化方法，其采用本实施例中的净化系统，包括以下步骤：
步骤一：来自酸解工序经还原处理后的黑钛液与定量絮凝剂混合后进入中间槽1，并在中间槽1内搅拌混合；
步骤二：进料泵102将中间槽1内的与絮凝剂混合后的黑钛液连续泵入卧式螺旋卸料沉降离心机2中进行固液分离，分离得到的固体连续排出，送至回收工艺，得到出渣清液；
步骤三：出渣清液连续进入粗钛液储罐6，粗钛液储罐6中的溶液经过滤泵103连续送入烛式过滤机4，过滤清液连续进入硫酸亚铁结晶系统3；
步骤三：结晶母液经过滤泵103连续送入烛式过滤机4，经烛式过滤机4过滤后分两路输出，其中一路连接阀门A104直接输出，另一路通过阀门B105连接精密过滤器5，经所述精密过滤器5再次过滤后连接阀门C106输出。
其中，在上述步骤一加入中间槽1的黑钛液温度为可为50℃、51℃、52℃、53℃、54℃、55℃、56℃、57℃、58℃、59℃或60℃，总钛浓度（TiO2）可为190 g/L、191 g/L、191 g/L、193 g/L、194 g/L、195 g/L、196 g/L、197 g/L、198 g/L、199 g/L或200g/L。在本实施例中，选择所述黑钛液温度为60℃，总钛浓度（TiO2）为200g/L。
本实施例的连续净化系统，将现有的设备进行了特殊的组合与连接，提供了一种能连续地、不间断地黑钛液的净化系统。这使得生产效率、设备利用率及自动化程度都得到了提高。且通过黑钛液的连续不间断地净化，提高了系统的产能，且提高了工作效率。
另外，本实施例的黑钛液的连续净化系统与方法，能够在中间槽1中加入高浓度的黑钛液，如钛浓度（TiO2）为200g/L的黑钛液。如此一来，使得黑钛液在进行硫酸亚铁结晶工序后，溶液中钛盐浓度即可达到工业需求，从而完全取消钛液浓缩工序，由此可节约蒸汽消耗1.6 t/t TiO2，节能效益十分显著。
并且，在采用上述黑钛液的连续净化系统进行生产时，不会出现在钛液净化过程中硫酸亚铁大量析出溶液带来的诸多问题；因此可大大地提高了产品的收率。
最后，由于设备的小型化、高效化，使用本发明的连续净化系统替代沉降槽与厢式压滤机的组合，能大幅减少厂房占地，从而使土建投资下降；此外，由于设备自动化程度提高，本发明能有效减少用工及工人劳动强度，并使现场环境得到显著改善。
Claims (11)
1.一种黑钛液的连续净化系统，其特征在于：包括通过管道依次连接的中间槽（1）、卧式螺旋卸料沉降离心机（2）、硫酸亚铁结晶系统（3）及烛式过滤机（4）。
2.如权利要求1所述的黑钛液的连续净化系统，其特征在于：所述烛式过滤机（4）输出端具有两条通路，其中一路直接输出，另一路连接精密过滤机（5）后再输出。
3.如权利要求2或所述的黑钛液的连续净化系统，其特征在于：所述中间槽（1）通过进料泵（101）与所述卧式螺旋沉降离心机（2）连接，所述卧式螺旋卸料沉降离心机（2）通过清热钛液泵（102）与硫酸亚铁结晶系统（3）连接，所述硫酸亚铁结晶系统（3）通过过滤泵（103）与所述烛式过滤机（4）连接，所述烛式过滤机（4）其中一条输出经阀门A（104）直接输出，另一路径阀门B（105）连接精密过滤机（5）后再经阀门C（106）输出。
4.如权利要求2或3所述的黑钛液的连续净化系统，其特征在于：所述卧式螺旋卸料沉降离心机（2）与所述硫酸亚铁结晶系统（3）之间还连接有粗钛液储罐（6）。
5.如权利要求4所述的黑钛液的连续净化系统，其特征在于：所述粗钛液储罐（6）与所述硫酸亚铁结晶系统（3）之间还连接有烛式过滤机（4）。
6.如上述任一项权利要求所述的黑钛液的连续净化系统，其特征在于：所述中间槽（1）内带搅拌装置。
7.如上述任一项权利要求所述的黑钛液的连续净化系统，其特征在于：黑钛液的连续净化系统的各个设备及管路均经过保温处理。
8.如权利要求7所述的黑钛液的连续净化系统，其特征在于：各个设备及其之间的管路均包裹有保温层。
9.一种黑钛液的连续净化方法，采用权利要求3、6、7或8所述的净化系统，其特征在于：包括以下步骤，
步骤一：来自酸解工序经还原处理后的黑钛液与定量絮凝剂混合后进入中间槽（1），并在中间槽（1）内搅拌混合；
步骤二：进料泵（101）将中间槽（1）内的与絮凝剂混合后的黑钛液连续泵入卧式螺旋卸料沉降离心机（2）中进行固液分离，分离得到的固体连续排出，送至回收工艺，得到出渣清液；
步骤三：出渣清液经清热钛液泵（102）送至硫酸亚铁结晶系统（3），结晶母液经过过滤泵（103）连续送入烛式过滤机（4），经烛式过滤机（4）过滤后分两路输出，其中一路连接阀门A（104）直接输出，另一路通过阀门B（105）连接精密过滤器（5），经所述精密过滤器（5）再次过滤后连接阀门C（106）输出。
10.一种黑钛液的连续净化方法，采用权利要求5、6、7或8所述的净化系统，其特征在于：包括以下步骤，
步骤一：来自酸解工序经还原处理后的黑钛液与定量絮凝剂混合后进入中间槽（1），并在中间槽（1）内搅拌混合；
步骤二：进料泵（101）将中间槽（1）内的与絮凝剂混合后的黑钛液连续泵入卧式螺旋卸料沉降离心机（2）中进行固液分离，分离得到的固体连续排出，送至回收工艺，得到出渣清液；
步骤三：出渣清液连续进入粗钛液储罐（6），粗钛液储罐（6）中的溶液经过滤泵（107）连续送入烛式过滤机（4），过滤清液连续进入硫酸亚铁结晶系统（3）；
步骤三：结晶母液经过过滤泵（103）连续送入烛式过滤机（4），经烛式过滤机（4）过滤后分两路输出，其中一路连接阀门A（104）直接输出，另一路通过阀门B（105）连接精密过滤器（5），经所述精密过滤器（5）再次过滤后连接阀门C（106）输出。
11.如权利要求9所述的黑钛液的连续净化方法，其特征在于：在步骤一加入中间槽的黑钛液温度为50~60℃，总钛浓度（TiO2）为190-200g/L。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20170818 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |