CN108726563A - 一种钛白粉生产过程中酸解尾矿再利用的方法 - Google Patents

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张栋
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    • C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
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    • C01G23/04—Oxides; Hydroxides
    • C01G23/047—Titanium dioxide
    • C01G23/053—Producing by wet processes, e.g. hydrolysing titanium salts
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03B—SEPARATING SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS
    • B03B7/00—Combinations of wet processes or apparatus with other processes or apparatus, e.g. for dressing ores or garbage

Abstract

本发明公开了一种钛白粉生产过程中酸解尾矿再利用的方法，包括以下步骤：将硫酸法生产钛白粉过程中的酸解酸渣在沉降压滤后经磁选机磁选后备用,将磁选后的废渣经水力旋流器提选出金红石，送至富钛料车间；将钛精矿和浓硫酸按一定比例在酸解锅进行预混合；将精选后的酸解尾矿与稀硫酸按一定比例在预混合罐混合后作为引发酸泵入到酸解锅中，引发酸解反应。本发明相对其他酸解钛渣再利用工艺，能够充分回收钛资源，同时回收了废渣中的钛铁矿和金红石；提高了酸解率；不引入新的杂质，不产生任何污染；设备简单易操作，在较少投资下实现了废物的多元化综合循环利用，具有很好的经济效益。

Description

一种钛白粉生产过程中酸解尾矿再利用的方法
技术领域
本发明涉及钛白粉生产技术领域，特别是涉及一种钛白粉生产过程中酸解尾矿再利用的方法。
背景技术
钛铁矿或高钛渣经过酸解和沉降以后，沉降池的底部形成了一层较为致密的泥浆，中间为沉降形成的泥浆浓度较低的过渡层，上面则是比较澄清的清液。澄清钛液输送完毕后，沉降池一般剩下的是过渡层及以下的部分，这部分称为酸解废渣，为深色疏松多孔状固体物质。据统计，生产1t钛白粉约产生0.3～0.6t酸解废渣，一般酸解废渣的产量与原料性质和酸解条件有关，使用高钛渣时酸解废渣产量较小，使用钛矿时产量大。酸解废渣中含有部分二氧化钛，根据原料和工艺的不同其含量在40%～70%不等，大都以金红石型或钛铁矿的形式存在，其中以钛铁矿形式存在的是在酸解过程中未能反应的部分，可占酸解废渣总二氧化钛的50%～90%，此外，还有硅、铁、铝、钙、锰等物质的氧化物。
酸解废渣属于硫酸法钛白粉生产过程中的固体废弃物，其产量虽然相对于废水和钛石膏来讲还是较少的，但是由于其酸性极强，污染性较大，处理起来相对繁琐。酸解尾渣堆积造成严重的资源浪费和环境污染。目前，对于减少或处理酸解废渣主要有两个趋势：其一是在源头上减少酸解废渣的量，即选用高品位的钛矿为原料或控制酸解指标来提高酸解率，这种方法可以在源头上控制酸解废渣的产量，降低了后期作业的负荷率；其二是研发新技术、新工艺来处理和回收酸解废渣，然后将其返回酸解继续反应，这部分被回收的钛即为酸解尾矿。主要回收方法有酸浸法、萃取法、重选法、磁选法、浮选法等，回收法需要最大限度地提取出废渣中有用成分，使污染降到最低。
目前由于废渣产量大，处理成本高，大多数工厂还都采用水洗过滤后废弃和填埋的方式处理。只有少部分工厂能从酸解废渣提取尾矿，重新用于酸解。目前我公司采用磁选法来对尾矿进行回收。钛铁矿具有弱磁性，可用强磁选机进行分离，而主要的脉石矿物，如氧化硅等无磁性，因此，磁选提纯酸解废渣可得到较好的效果，该方法能实现连续作业，得到较好的回收率，处理量也较大，精矿指标稳定，目前酸解废渣中钛的回收率可达70%～90%。而将磁选后尾矿重新用于酸解有一个问题不得不解决，由于尾矿中含有水分，若直接与原矿掺配混合用于酸解，会造成预混合温度过快上升及发生早期酸解反应。若将尾矿干燥后与原矿掺配，必须增加吹干设备，提高生产成本。在公开号CN106115778A的专利中采用了通过水力旋流器精选，湿球磨磨细，压滤吹干得到的酸解尾矿和硫酸混合打浆后与钛精矿泵入酸解锅的方法，但是水力旋流器精选效果较磁选回收效果差，所以选出来尾矿纯度相对不高，不利于提高尾矿的利用价值。另外水力旋流器只能选出钛精矿，会造成钛渣里金红石的浪费。在该专利中尾矿要经过精选，球磨，压滤，吹干四个步骤后才能得到并用于酸解反应，所用到的设备较多，能耗也比较大。
发明内容
针对现有技术存在的不足之处，本发明提到的一种酸解尾矿处理的方法，相对于其他回收处理法效率高，能耗低，设备少，最大限度的利用了废渣中的钛铁矿和金红石，不造成任何钛元素的浪费，目前国内外未见相关报告。
为了提高酸解尾矿的利用率，进一步提高钛白粉收率，本发明提供了一种钛白粉生产过程中酸解尾矿综合再利用的方法。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种钛白粉生产过程中酸解尾矿再利用的方法，包括以下步骤：
Step1、将硫酸法生产钛白粉过程中的酸解酸渣在沉降压滤后经磁选机磁选后备用,将磁选后的废渣经水力旋流器提选出金红石，送至富钛料车间；
Step2、将钛精矿和浓硫酸按一定比例在酸解锅进行预混合；
Step3、将精选后的酸解尾矿与稀硫酸按一定比例在预混合罐混合后作为引发酸泵入到酸解锅中，引发酸解反应。
为了更好地实现本发明，所述Step1的具体步骤为：
Step1.1将压滤后的滤饼经磁选机磁选，从废渣磁选出的成分为未参与酸解反应的钛铁矿，称为酸解尾矿，磁选要求为TiO2质量分数大于40%；
Step1.2为进一步利用酸解废渣，用水力旋流器提选出金红石，作为电焊条的原料；
Step1.3剩余废渣与钛石膏混合。
进一步的，所述Step2的具体步骤为：将钛精矿和浓硫酸按一定比例在酸解锅进行预混合；
其中，浓硫酸浓度要求为94～100%，总酸矿比要求为1.45～1.75。
更进一步的，所述Step3的具体步骤为：
Step3.1将磁选后的尾矿与稀硫酸按一定比例打浆预混合，
Step3.2随后泵入到酸解锅中和预混合酸进行混合，引发酸解；
其中，引发酸稀硫酸浓度要求为20～55%，引发酸中尾矿掺配比例为总矿量的3～10%，酸解反应酸矿比要求为1.45～1.75，酸解反应酸浓度在82～85%。
本发明的酸解酸渣在酸解黑段沉降和压滤工序后，经磁选机磁选，选出未参与反应的钛铁矿，由于主要的脉石矿物和其他杂物，如氧化硅等无磁性，所以用磁选提纯酸解废渣可得到较好的效果，而剩余的废渣可继续用水力旋流器分级，选出废渣中的金红石，可作为生产电焊条等工业原料用。剩余废渣经过滤后通常与钛石膏混合，形成主要的副产品，过滤后的废液进入废水处理。酸解反应过程一般是将钛铁矿和浓硫酸预先混合后加入引发酸，由硫酸稀释放热引发酸解反应。预混合需要保持矿的干燥，若含有水分，会导致过早稀释浓硫酸，造成预混合温度过快上升和发生早期酸解反应。
目前工业上一般做法是烘干或吹干尾矿后再与钛铁矿掺配一起，随后加入浓硫酸进行预混合。为了避免增加烘干或吹干尾矿的工序，本发明将未掺配尾矿的钛铁矿和浓硫酸按一定比例先在酸解锅进行预混合，随后将尾矿和稀硫酸混合后作为引发酸泵入酸解锅引发酸解反应。
本发明较现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
本发明最大限度的利用了钛白粉酸解生产过程中产生的废渣：（1）在酸解废渣中提取钛铁矿重新用于酸解；（2）在酸解废渣中提取金红石，用于电焊条原料；（3）剩余尾渣用于钛石膏原料。
本发明相对其他酸解钛渣再利用工艺，具有以下优势：
（1）充分回收钛资源，同时回收了废渣中的钛铁矿和金红石；
（2）提高了酸解率；
（3）不引入新的杂质，不产生任何污染；
（4）该工艺使用的设备简单易操作，在较少投资下实现了废物的多元化利用，综合利用和循环利用，具有很好的经济效益。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
本实施例用来说明本发明的磁选后的尾矿与稀硫酸预混合的方法。
磁选尾矿掺配比例为3%，酸解反应总酸浓为84%；钛铁矿与浓度98%H2SO4预混合。浓度20%H2SO4与含12.50%水分的磁选尾矿混合作为引发酸。酸解反应后，酸解固相物于180℃下熟化1.5h，按水矿比2.55:1的比例加水在65℃温度下浸取3.5h，按比例添加1‰絮凝剂，搅拌后静止沉降1h，检测相关钛液指标。
实施例2
本实施例用来说明本发明的磁选后的尾矿与稀硫酸预混合的方法。
磁选尾矿掺配比例为3%，酸解反应总酸浓为84%。钛铁矿与浓度98% H2SO4预混合。浓度55% H2SO4与含12.50%水分的磁选尾矿混合作为引发酸。酸解反应后，酸解固相物于180℃下熟化1.5h，按水矿比2.55:1的比例加水在65℃温度下浸取3.5h，按比例添加1‰絮凝剂，搅拌后静止沉降1h，检测相关钛液指标。
实施例3
将实例1的磁选尾矿掺配比例改为10%。其余条件不变。
实施例4
将实例2的磁选尾矿掺配比例改为10%。其余条件不变。
对比例1
本对比例用来对比本发明的磁选后的尾矿与稀硫酸预混合的方法。
磁选尾矿掺配比例为3%，酸解反应总酸浓为84%。将钛铁矿与干燥后的磁选尾矿混合后与98% H2SO4预混合，再加入20% H2SO4引发酸解反应。酸解反应后，酸解固相物于180℃下熟化1.5h，按水矿比2.55:1的比例加水在65℃温度下浸取3.5h，按比例添加1‰絮凝剂，搅拌后静止沉降1h，检测相关钛液指标。
对比例2
本对比例用来对比本发明的磁选后的尾矿与稀硫酸预混合的方法。
磁选尾矿掺配比例为3%，酸解反应总酸浓为84%。将钛铁矿与干燥后的磁选尾矿混合后与98% H2SO4预混合，再加入55% H2SO4引发酸解反应。酸解反应后，酸解固相物于180℃下熟化1.5h，按水矿比2.55:1的比例加水在65℃温度下浸取3.5h，按比例添加1‰絮凝剂，搅拌后静止沉降1h，检测相关钛液指标。
对比例3
将实例3的磁选尾矿掺配比例改为10%。其余条件不变。
对比例4
将实例4的磁选尾矿掺配比例改为10%。其余条件不变。
表1 尾矿处理指标检测结果
编号 TiO2(g/L) F值 稳定性 酸解率%
实施例1 133.79 1.99 500 96.54
实施例2 128.39 2.02 500 95.47
实施例3 131.72 2.18 500 98.94
实施例4 132.75 2.12 500 97.76
对比例1 130.47 2.09 450 96.35
对比例2 129.64 2.13 500 93.82
对比例3 129.64 2.13 500 95.47
对比例4 128.60 2.27 500 94.70
如上表所示，根据实施例和对比例可知，采用本发明方法相对于将尾矿干燥后再掺配的方法的酸解率均有所提高，所得钛液的各项指标也正常。说明采用本发明方法，不但提高了钛铁矿的酸解率，提高了钛白粉产物的收率；同时操作简单，在较少的设备投资下实现了废物的多元化利用，综合利用和循环利用，具有很好的经济效益。
综上所述，通过本实施例的描述，可以使本技术领域人员更好的实施本方案。

Claims (4)

1.一种钛白粉生产过程中酸解尾矿再利用的方法，其特征在于，包括以下步骤：
Step1、将硫酸法生产钛白粉过程中的酸解酸渣在沉降压滤后经磁选机磁选后备用,将磁选后的废渣经水力旋流器提选出金红石，送至富钛料车间；
Step2、将钛精矿和浓硫酸按一定比例在酸解锅进行预混合；
Step3、将精选后的酸解尾矿与稀硫酸按一定比例在预混合罐混合后作为引发酸泵入到酸解锅中，引发酸解反应。
2.根据权利要求1所述的一种钛白粉生产过程中酸解尾矿再利用的方法，其特征在于，所述Step1的具体步骤为：
Step1.1将压滤后的滤饼经磁选机磁选，从废渣磁选出的成分为未参与酸解反应的钛铁矿，称为酸解尾矿，磁选要求为TiO2质量分数大于40%；
Step1.2为进一步利用酸解废渣，用水力旋流器提选出金红石，作为电焊条的原料；
Step1.3剩余废渣与钛石膏混合。
3.根据权利要求1所述的一种钛白粉生产过程中酸解尾矿再利用的方法，其特征在于，所述Step2的具体步骤为：将钛精矿和浓硫酸按一定比例在酸解锅进行预混合；
其中，浓硫酸浓度要求为94～100%，总酸矿比要求为1.45～1.75。
4.根据权利要求1所述的一种钛白粉生产过程中酸解尾矿再利用的方法，其特征在于，所述Step3的具体步骤为：
Step3.1将磁选后的尾矿与稀硫酸按一定比例打浆预混合，
Step3.2随后泵入到酸解锅中和预混合酸进行混合，引发酸解；
其中，引发酸稀硫酸浓度要求为20～55%，引发酸中尾矿掺配比例为总矿量的3～10%，酸解反应酸矿比要求为1.45～1.75，酸解反应酸浓度在82～85%。
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