CN107413521A - 从硫酸法钛白粉生产酸解尾渣中磁选钛精矿的工业化方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了从硫酸法钛白粉生产酸解尾渣中磁选钛精矿的工业化方法。它包括如下步骤：将分离钛液后留存在沉降池底部的浆料用水冲洗，全部回收进入酸解泥浆槽中，搅拌均匀，泵至第一板框压滤机进行固液分离；滤液进入滤液槽中；滤饼经过卸料斗进入酸解尾渣槽中，用水打浆均匀，泵至磁转鼓中安装的进料管内；通过磁转鼓的磁性作用，钛铁矿被均匀吸附在磁转鼓内壁上；用冲洗水并辅助机械刮板作用，将钛铁矿从磁转鼓内壁上脱离出来；脱离的钛铁矿打浆均匀后泵至第二板框压滤机中进行固液分离；滤饼进入钛精矿槽中，泵至引发酸槽中，与浓硫酸槽中新鲜硫酸、钛矿斗中原料钛矿一同加入酸解锅中。具有降低成本、提高钛元素回收率的优点。

Description

从硫酸法钛白粉生产酸解尾渣中磁选钛精矿的工业化方法

技术领域

本发明涉及硫酸法生产钛白粉生产酸解尾渣再利用领域，更具体地说它是从硫酸法钛白粉生产酸解尾渣中磁选钛精矿的工业化方法。

背景技术

钛白粉又称钛白，学名二氧化钛(TiO₂)，白色粉沫，无毒无害，是一种重要的无机化工原料，其化学性质十分稳定，具有优良的物理性能、光学性能和颜料性能，具有极佳的白度、消色力、遮盖力、分散性、不透明度和抗粉化性能，是目前世界上所发现的颜色最纯白的一种颜料；它广泛地应用于涂料、塑料、造纸、化纤、油墨、橡胶、医药、食品及化妆品等行业，用途十分广泛，俗称工业“味精”。

目前，国内外有硫酸法和氯化法生产钛白粉两种生产工艺，国内有60余家钛白粉生产企业，以硫酸法生产工艺为主导。

硫酸法生产工艺历史悠久，具有对原料规格要求不高、生产成本低、生产技术相对简单等优点，因而成为目前我国绝大多数生产企业采用的生产工艺。

酸解就是用废酸(浓度为20～60％)或自来水稀释浓硫酸(浓度93～98％)，使其硫酸浓度达到84～88％后用之分解钛铁矿(FeTiO₃)，生成含有硫酸氧钛、硫酸钛及其它可溶性硫酸盐类溶液，同时还含有未被硫酸分解的其它不可溶性杂质；化学反应式如下：

FeTiO₃+2H₂SO₄→Ti(SO₄)₂+FeSO₄+2H₂O↑①

FeTiO₃+H₂SO₄→TiOSO₄+FeSO₄+H₂O↑②

钛铁矿在风化后还产生了一些高价铁化合物(Fe₂O₃)也参与了如下反应：

Fe₂O₃+3H₂SO₄→Fe₂(SO₄)₃+3H₂O↑③

该溶液经絮凝沉降、重力沉降后，通过压滤机将可溶性物质分离出来进入下一道工序，将不溶性杂质分离出来，这部分被分离出来的固体杂质通称酸解尾渣或残渣，其主要成份是未被分解的钛铁矿、金红石、锆英石、脉石、泥沙、硫酸亚铁、游离硫酸和可溶性硫酸氧钛等。

该酸解尾渣含酸性，传统处理方式是经水洗或用石灰中和呈中性，过滤、压干后作为无机垃圾填埋处理，或与煤渣掺合用于制砖。

每生产1吨钛白粉约产生0.2～0.3吨酸解废渣(干基)，其TiO₂含量一般在25％左右，具有较高的回收利用价值。

在硫酸法钛白酸解尾渣回收钛方面，有人采用浮选的方法回收酸解尾渣中的大部分TiO₂，并将浮选产品再用作钛白生产原料；有人利用废酸，采用两段化学酸浸法(先盐酸后硫酸)回收酸解尾渣的TiO₂，再直接将酸解液返回生产系统；以上这些研究试验，不同程度取得了回收钛资源一些进展，但均未实现工业化生产，很多停留在实验室研究的基础上。

现有申请号为201210113429.2，专利名称为《一种提高钛铁矿选钛回收率的方法》使用浮选法与磁选法相结合，从低品位的钒钛磁铁矿选出高品位钛精矿，提高钛铁矿回收率；

现有申请号为201310262589.8，专利名称为《一种从钛白酸解泥渣中回收二氧化钛的方法》打浆浓度控制在20～30wt％,磁选前需要将浆料调节成中性，并未对磁转鼓进行防腐设计，需要进行二次磁选，耗时耗力；

现有申请号为CN201320859843.8，专利名称为《一种钛精矿酸解残渣的回收利用系统》，流程复杂，设置有二次打浆槽、串联使用的锥形重力沉降槽等，设备繁冗、耗时物质人力；

现有申请号为专利CN201510320514.X，专利名称为《利用氧化碱浸、酸洗及磁重联合再选钒钛磁铁精矿的方法》：磁选工艺是使用浮选法与磁选法相结合，进行二次磁选，从低品位的钒钛磁铁矿选出高品位钛精矿。

发明内容

本发明的目的是为了提供从硫酸法钛白粉生产酸解尾渣中磁选钛精矿的工业化方法，通过磁选技术，将酸解尾渣中未被分解的钛铁矿最大限度地分离出来，作为原料回用生产系统，提高钛元素回收率，减少浪费，降低成本，提高资源利用效率和循环经济水平。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：从硫酸法钛白粉生产酸解尾渣中磁选钛精矿的工业化方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1：将分离钛液后留存在沉降池底部的浆料用水冲洗，将冲洗后的浆料全部回收进入酸解泥浆槽中，搅拌均匀，将浆料泵至第一板框压滤机中进行固液分离，得到滤液和滤饼；

步骤2：步骤1中的滤液进入滤液槽中，泵至沉降池兑新鲜物料使用；

步骤3：步骤1中的滤饼经过卸料斗进入酸解尾渣槽中，用水打浆均匀，之后将浆料泵至磁转鼓中安装的进料管内；

步骤4：浆料通过进料管上的锯齿状结构均匀分布在磁转鼓内壁上，通过磁转鼓的磁性作用，浆料中的钛铁矿被均匀吸附在磁转鼓内壁上；

步骤5：随着磁转鼓的不停转动，吸附在磁转鼓内壁的钛铁矿进入洗渣管区域，通过喷淋水冲洗磁转鼓内壁上的钛铁矿，将钛铁矿中的包括泥浆的固相、液相杂质冲洗干净，以便提高钛铁矿的品位；

步骤6：步骤5中的冲洗水通过废渣收集斗进入废液槽中，泵至污水处理站中和处理；

步骤7：随着磁转鼓的不停转动，吸附在磁转鼓内壁上经清洗的钛铁矿进入冲洗管区域；用冲洗水并辅助机械刮板作用，将钛铁矿从磁转鼓内壁上脱离出来；

步骤8：脱离的钛铁矿通过钛矿收集斗进入钛矿浆料槽中，打浆均匀后泵至第二板框压滤机中进行固液分离，得到滤液和滤饼；降低钛矿浆料含水量，以免降低引发酸浓度；

步骤9：步骤8中的滤液进入废液槽中，泵至污水处理站中和处理；

步骤10：步骤8中的滤饼通过卸料斗进入钛精矿槽中，用引发酸打浆均匀，泵至引发酸槽中，通过计量后，与浓硫酸槽中新鲜硫酸、钛矿斗中原料钛矿按计算量和反应硫酸浓度，一同加入酸解锅中，进行酸解反应，回收利用尾渣中钛铁矿。

在上述技术方案中，步骤1中，搅拌均匀后，浆料浓度20～30％、温度30～40℃。

在上述技术方案中，步骤2中，滤液进入滤液槽后，滤液中TiO₂含量为80～120g/L，泵入酸解浸取之用，回收可溶性钛；步骤3中，滤饼经过卸料斗进入酸解尾渣槽中，用水打浆均匀，浆料浓度20～30％、温度20～40℃。若浆料浓度太高，磁选钛铁矿回收率低；浓度太低，磁选效率低。

在上述技术方案中，步骤5中，喷淋水的水压为0.16～0.20Mpa、水量为1～1.5m³/h，喷淋水连续冲洗磁转鼓内壁上的钛铁矿、且与转鼓运行同步。若喷淋水压力过大或水量过大，容易将吸附在磁转鼓上的钛铁矿冲洗下来，进入废液槽中，降低钛铁矿回收率。

在上述技术方案中，步骤7中，冲洗水的水压控为0.20～0.25Mpa、水量为1.5～2.5m³/h，冲洗水连续冲洗、且与转鼓运行同步。若冲洗水压力过小或水量过小，不易将吸附在磁转鼓上的钛铁矿冲洗下来；若压力过大或水量过大，增加水耗。

在上述技术方案中，步骤8中，脱离的钛铁矿通过钛矿收集斗进入钛矿浆料槽中，打浆均匀后浓度控制在30～40％；步骤10中，引发酸为浓度55～65％的废硫酸。

在上述技术方案中，磁转鼓内壁为永磁材料加工而成，并具有经磁路工艺产生的超强高梯度磁场，磁转鼓磁场梯度为1.34×10⁷GS/m。磁场强度大、磁场梯度高，在使用过程中磁场强度不衰退，使用寿命长，能有效地分选弱磁性矿物。

在上述技术方案中，磁转鼓内壁设置薄防腐涂层。可耐强酸腐蚀，且不影响磁场强度和使用效果。

在上述技术方案中，磁转鼓为变频磁转鼓、且通过齿轮传动。操作方便。

本发明所述的种从硫酸法钛白粉生产酸解工序尾渣中磁选钛精矿的工业化方法是在硫酸法钛白粉生产中，利用酸解工序产生的废弃尾渣，采用湿法磁选技术回收尾渣中的钛精矿，回收的钛精矿再回用到酸解工序，采用湿法技术和物理方式，工艺简单，成本低廉，并与钛白粉生产工艺相互结合成一体，节能增效显著。

本发明所述的种从硫酸法钛白粉生产酸解工序尾渣中磁选钛精矿的工业化方法是利用物质组成比磁化系数的差异，对其进行综合物理分选，将钛白酸解尾渣中比磁化系数相对(较)大的高磁性酸解尾渣中的钛铁矿，与比磁化系数相对小的低磁性或无磁性酸解尾渣中的金红石、石英等分离开来，再对这两部分分别加以处置或利用；

钛铁矿的平均比磁化系数为315.60×10-9m³/kg，属弱磁性矿物，金红石的平均比磁化系数为12.30×10-9m³/kg，磁性比钛铁矿更弱，石英的平均比磁化系数为-0.5×10-9m³/kg，为无磁性矿物；由此可见，酸解尾渣的组分之间存在比磁化系数的差异，为磁分选提供了基础条件；

但同时，弱磁性矿物的磁性要比强磁性矿物的磁性小1～3个数量级，它们的磁化强度与磁场强度成正比，其磁化系数是一个常数，在目前的条件下达不到饱和值，分选的难度较大；为了有效地分选弱磁性矿物，必须采用很强的磁场强度；本发明采用的磁场梯度为1.34×10⁷GS/m产生的超强高梯度磁场，可对废催化剂、锰尾矿、钛白尾渣、铝渣赤泥、铜尾矿、赤铁矿、褐铁矿、低品位钛磁铁矿等多种弱磁性、细粒矿物进行物理选择性分离，不仅能从低品位的尾矿中分选出高品位的精矿，而且可以从尾矿(渣)中分选出较高品位的精矿。

本发明具有如下优点：

(1)磁转鼓内壁的磁场强度大、磁场梯度高(磁场梯度为1.34×10⁷GS/m)，能有效地分选弱磁性矿物；

(2)永磁物理分选，无二次污染；

(3)设备防腐耐酸，可对钛白酸解渣等酸性物料进行分选；

(4)能耗低、运行成本低：单套设备总功率不超过10KW，且主电机采用变频控制；

(5)采用湿法分选，流程简捷，操作方便，现场环境好；

(6)通过磁选技术，将酸解尾渣中未被分解的钛铁矿最大限度地分离出来，作为原料回用生产系统，提高钛元素回收率，减少浪费，降低成本，提高资源利用效率和循环经济水平；

(7)回收钛精矿TiO₂含量在45.6％以上，TiO₂回收率在63％以上，精矿中铁含量以及金红石、SiO₂、CaO、MgO等微量元素含量与生产原料一致，可直接作为钛白粉生产原料，不影响钛白粉品质(以目前国内硫酸法钛白粉总产量260万吨计，每生产1吨钛白粉产生约0.2～0.3吨酸解废渣(干基)，其TiO₂含量一般在25％左右，回收钛精矿TiO₂含量按45％、TiO₂回收率按63％计：年回收钛矿：260×0.25×25％×63％/45％＝22.75万吨，钛精矿按目前2200元/吨价格计，可产生约5亿经济价值)；

(8)目前国内有60余家硫酸法钛白粉生产厂家，该技术具有广泛的推广意义。

附图说明

图1为本发明工艺流程图。

图中1-酸解泥浆槽,2-滤液槽,3-酸解尾渣槽,4-废液槽,5-钛矿浆料槽,6-第一板框压滤机,7-卸料斗,8-磁转鼓,9-进料管,10-冲洗管,11-洗渣管,12-钛矿收集斗,13-废渣收集斗,14-第二板框压滤机,15-卸料斗,16-钛精矿槽,17-引发酸槽,18-浓硫酸槽,19-钛矿斗,20-酸解锅。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的实施情况，但它们并不构成对本发明的限定，仅作举例而已。同时通过说明使本发明的优点更加清楚和容易理解。

参阅附图可知：从硫酸法钛白粉生产酸解尾渣中磁选钛精矿的工业化方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1：将分离钛液后留存在沉降池底部的浆料用水冲洗，将冲洗后的浆料全部回收进入酸解泥浆槽1中，搅拌均匀，将浆料泵至第一板框压滤机6中进行固液分离，得到滤液和滤饼；

步骤2：步骤1中的滤液进入滤液槽2中，泵至下一道工序使用；

步骤3：步骤1中的滤饼经过卸料斗7进入酸解尾渣槽3中，用水打浆均匀，之后将浆料泵至磁转鼓8中安装的进料管9内；

步骤4：浆料通过进料管9上的锯齿状结构均匀分布在磁转鼓8内壁上，通过磁转鼓8的磁性作用，浆料中的钛铁矿被均匀吸附在磁转鼓8内壁上；

步骤5：随着磁转鼓8的不停转动，吸附在磁转鼓8内壁的钛铁矿进入洗渣管11区域，通过喷淋水冲洗磁转鼓8内壁上的钛铁矿，将钛铁矿中的包括泥浆的固相、液相杂质冲洗干净，以便提高钛铁矿的品位；

步骤6：步骤5中的冲洗水通过废渣收集斗13进入废液槽4中，泵至污水处理站中和处理；

步骤7：随着磁转鼓8的不停转动，吸附在磁转鼓8内壁上经清洗的钛铁矿进入冲洗管10区域；用冲洗水并辅助机械刮板作用，将钛铁矿从磁转鼓8内壁上脱离出来；

步骤8：脱离的钛铁矿通过钛矿收集斗12进入钛矿浆料槽5中，打浆均匀后泵至第二板框压滤机14中进行固液分离，得到滤液和滤饼；

步骤9：步骤8中的滤液进入废液槽4中，泵至污水处理站中和处理；

步骤10：步骤8中的滤饼通过卸料斗15进入钛精矿槽16中，用引发酸打浆均匀，泵至引发酸槽17中，通过计量后，与浓硫酸槽18中新鲜硫酸、钛矿斗19中原料钛矿按计算量和反应硫酸浓度，一同加入酸解锅20中，进行酸解反应，回收利用尾渣中钛铁矿。

步骤1中，搅拌均匀后，浆料浓度20～30％、温度30～40℃。

步骤2中，滤液进入滤液槽2后，滤液中TiO₂含量为80～120g/L，泵入酸解浸取之用；步骤3中，滤饼经过卸料斗7进入酸解尾渣槽3中，用水打浆均匀，浆料浓度20～30％、温度20～40℃。

步骤5中，喷淋水的水压为0.16～0.20Mpa、水量为1～1.5m³/h，喷淋水连续冲洗磁转鼓8内壁上的钛铁矿、且与转鼓运行同步。

步骤7中，冲洗水的水压控为0.20～0.25Mpa、水量为1.5～2.5m³/h，冲洗水连续冲洗、且与转鼓运行同步。

步骤8中，脱离的钛铁矿通过钛矿收集斗12进入钛矿浆料槽5中，打浆均匀后浓度控制在30～40％；步骤10中，引发酸为浓度55～65％左右废硫酸。

磁转鼓内壁为永磁材料加工而成，并具有经磁路工艺产生的超强高梯度磁场，磁转鼓磁场梯度为1.34×10⁷GS/m。

磁转鼓内壁设置薄防腐涂层。

磁转鼓为变频磁转鼓、且通过齿轮传动。

实施例

某钛白厂采用本发明所述的从硫酸法钛白粉生产酸解尾渣中磁选钛精矿的工业化方法对硫酸法钛白粉生产酸解工序尾渣进行试验，对回收钛精矿进行检测，结果如表1所示：

表1回收钛精矿进行检测结果

将回收钛精矿与原料矿部分杂质进行比对检测分析，结果如表2所示：

表2回收钛精矿与原料矿部分杂质比对检测表

经过多次跟踪和检测，回收的钛精矿TiO₂含量达到45～51％，去除水溶性钛和金红石外的TiO₂回收率在63％以上；从表1和表2可看出：回收钛铁矿可达到的品位和主要杂质含量，与原矿基本相当；因此，回收的钛精矿可以作为原料回用生产系统，提高钛元素回收率，减少浪费，降低成本，提高资源利用效率和循环经济水平；回收的钛精矿可以作为原料与原料钛矿一同进行酸解反应，生产所需产品，且不会增加反应条件、影响产品质量。

其它未说明的部分均属于现有技术。

Claims (9)

1.从硫酸法钛白粉生产酸解尾渣中磁选钛精矿的工业化方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1：将分离钛液后留存在沉降池底部的浆料用水冲洗，将冲洗后的浆料全部回收进入酸解泥浆槽(1)中，搅拌均匀，将浆料泵至第一板框压滤机(6)中进行固液分离，得到滤液和滤饼；

步骤2：步骤1中的滤液进入滤液槽(2)中，泵至沉降池兑新鲜物料使用；

步骤3：步骤1中的滤饼经过卸料斗(7)进入酸解尾渣槽(3)中，用水打浆均匀，之后将浆料泵至磁转鼓(8)中安装的进料管(9)内；

步骤4：浆料通过进料管(9)上的锯齿状结构均匀分布在磁转鼓(8)内壁上，通过磁转鼓(8)的磁性作用，浆料中的钛铁矿被均匀吸附在磁转鼓(8)内壁上；

步骤5：随着磁转鼓(8)的不停转动，吸附在磁转鼓(8)内壁的钛铁矿进入洗渣管(11)区域，通过喷淋水冲洗磁转鼓(8)内壁上的钛铁矿；

步骤6：步骤5中的冲洗水通过废渣收集斗(13)进入废液槽(4)中，泵至污水处理站中和处理；

步骤7：随着磁转鼓(8)的不停转动，吸附在磁转鼓(8)内壁上经清洗的钛铁矿进入冲洗管(10)区域；用冲洗水并辅助机械刮板作用，将钛铁矿从磁转鼓(8)内壁上脱离出来；

步骤8：脱离的钛铁矿通过钛矿收集斗(12)进入钛矿浆料槽(5)中，打浆均匀后泵至第二板框压滤机(14)中进行固液分离，得到滤液和滤饼；

步骤9：步骤8中的滤液进入废液槽(4)中，泵至污水处理站中和处理；

步骤10：步骤8中的滤饼通过卸料斗(15)进入钛精矿槽(16) 中，用引发酸打浆均匀，泵至引发酸槽(17)中，通过计量后，与浓硫酸槽(18)中新鲜硫酸、钛矿斗(19)中原料钛矿按计算量和反应硫酸浓度，一同加入酸解锅(20)中，进行酸解反应，回收利用尾渣中钛铁矿。

2.根据权利要求1所述的从硫酸法钛白粉生产酸解尾渣中磁选钛精矿的工业化方法，其特征在于：步骤1中，搅拌均匀后，浆料浓度20～30％、温度30～40℃。

3.根据权利要求1或2所述的从硫酸法钛白粉生产酸解尾渣中磁选钛精矿的工业化方法，其特征在于：步骤2中，滤液进入滤液槽(2)后，滤液中TiO₂含量为80～120g/L，泵入酸解浸取之用；步骤3中，滤饼经过卸料斗(7)进入酸解尾渣槽(3)中，用水打浆均匀，浆料浓度20～30％、温度20～40℃。

4.根据权利要求3所述的从硫酸法钛白粉生产酸解尾渣中磁选钛精矿的工业化方法，其特征在于：步骤5中，喷淋水的水压为0.16～0.20Mpa、水量为1～1.5m³/h，喷淋水连续冲洗磁转鼓(8)内壁上的钛铁矿、且与转鼓运行同步。

5.根据权利要求4所述的从硫酸法钛白粉生产酸解尾渣中磁选钛精矿的工业化方法，其特征在于：步骤7中，冲洗水的水压控为0.20～0.25Mpa、水量为1.5～2.5m³/h，冲洗水连续冲洗、且与转鼓运行同步。

6.根据权利要求5所述的从硫酸法钛白粉生产酸解尾渣中磁选钛精矿的工业化方法，其特征在于：步骤8中，脱离的钛铁矿通过钛矿收集斗(12)进入钛矿浆料槽(5)中，打浆均匀后浓度控制在30～40％；步骤10中，引发酸为浓度55～65％的废硫酸。

7.根据权利要求6所述的从硫酸法钛白粉生产酸解尾渣中磁选钛精矿的工业化方法，其特征在于：磁转鼓内壁为永磁材料加工而成，并具有经磁路工艺产生的超强高梯度磁场，磁转鼓磁场梯度为1.34×10⁷GS/m。

8.根据权利要求7所述的从硫酸法钛白粉生产酸解尾渣中磁选钛精矿的工业化方法，其特征在于：磁转鼓内壁设置薄防腐涂层。

9.根据权利要求8所述的从硫酸法钛白粉生产酸解尾渣中磁选钛精矿的工业化方法，其特征在于：磁转鼓为变频磁转鼓、且通过齿轮传动。