CN109179476B - 一种控制钛石膏含水量的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种控制钛石膏含水量的方法。本发明在钛白废酸中和反应进行前制备晶种并加入晶型改良剂，通过控制各步骤反应条件，使得钛石膏含水量由45～50％降到20％以下，从而使得钛石膏可用于生产水泥缓凝剂，为钛白废酸的综合利用和节能减排开发了一条新途径。本发明的方法适用于各种含有硫酸的稀酸(包括废酸、废水)的中和处理生成石膏含水量的控制。

Description

一种控制钛石膏含水量的方法
技术领域
本发明属于钛白粉生产技术领域，具体是涉及一种控制钛石膏含水量的方法。
背景技术
钛白粉是一种重要的化工原料，在我国主要采用H2SO4法进行生产。在硫酸法生产钛白粉的过程中，每生产1吨钛白粉将产生4～5吨20％左右的钛白废酸。比如，安纳达钛业股份有限公司现有80kt/a钛白粉生产装置，年产生约40万吨20％左右的钛白废酸，这些钛白废酸部分经浓缩回用，部分用于铜官山公司生产磷肥，但每天仍有500吨(钛白废酸中硫酸含量为100吨)20％左右的钛白废酸经中和处理后达标排放，此工艺每年产生20多万吨湿基(含水量在45～50％)二水红石膏(钛石膏)，这种钛石膏通常只能当作无机垃圾填埋处理，从而对环境造成二次污染，不仅污染环境，还造成资源的严重浪费。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种控制钛石膏含水量的方法。该方法可以将钛石膏含水量由45～50％降到20％以下，从而使得钛石膏可用于生产水泥缓凝剂，为钛白废酸的综合利用和节能减排开发了一条新途径。
为了实现本发明的目的，本发明采用了以下技术方案：
一种控制钛石膏含水量的方法，包括以下步骤：
(1)晶种制备：将钛白废酸和下述步骤3中留存的中和反应液在中和池中混合均匀以获得钛石膏(CaSO4·2H2O)晶种；
(2)晶型改良剂控制：在反应温度为30～40℃、搅拌状态下，向中和池中加入十二烷基苯磺酸钠溶液作为钛石膏晶型改良剂；
(3)钛白废酸中和反应：将石灰石浆作为中和剂缓慢加入中和池中与钛白废酸进行中和反应，通过调节石灰石浆加入量来控制中和反应液的pH在1.0～1.5，反应温度为30～40℃，反应时间为1.8～2.2小时；
(4)钛石膏分离：所述中和反应液其中一部分留存并返回步骤1中用于晶种制备；所述中和反应液另一部分经沉降处理，其中下层料浆经过滤脱水、石灰水淋洗得到含水量在20wt.％以下的钛石膏。
进一步的技术方案：所述步骤(1)中的中和反应液的质量为钛白废酸的1～1.5倍。
进一步的技术方案：所述步骤(1)中和反应液的含固量为20～30wt.％。
进一步的技术方案：所述步骤(2)中十二烷基苯磺酸钠的加入量为0.5～0.75kg/吨钛白废酸，所述十二烷基苯磺酸钠溶液浓度为5wt.％。
本发明的有益效果在于：
(1)本发明针对我国在硫酸法生产钛白粉的过程中，产生大量20％左右钛白废酸现状，以石灰石作为中和剂和钛白废酸进行中和反应，通过在钛白废酸中和反应过程中采用加入晶种和晶型改良剂，并控制反应条件，钛石膏含水量由45～50wt.％降到20wt.％以下，从而使得钛石膏可用于生产水泥缓凝剂，直接进行资源化利用，既减少了二水红石膏(钛石膏)的产生量，又可创造一定的经济效益和良好的环境效益，为钛白废酸的综合利用和节能减排开发了一条新途径。
(2)本发明步骤(1)的作用是获得CaSO4·2H2O晶种，反应条件为：中和反应液的质量为钛白废酸的1～1.5倍，以得到中和反应所需的晶种以及液固比。步骤2中十二烷基苯磺酸钠的作用是用于改变钛石膏的晶型，促进钛石膏晶粒长大，从而获得含水量大大降低的钛石膏。步骤3中需要控制中和反应液的pH，以防止生成Fe(OH)2、Fe(OH)3沉淀而影响钛石膏的晶型和质量，当中和反应液pH大于1.5时，部分Fe3+已与石膏共沉淀，为此，控制中和反应液pH在1.0～1.5最为合适。
(3)本发明步骤(1)中和反应液的含固量，其作用是获得CaSO4·2H2O晶种和液固比，含固量的多少决定了留存晶种量的多少，而液固比影响钛石膏的结晶大小，晶种量和液固比与钛石膏含水量成线性关系，从反应效果和经济性，为此，本发明控制中和反应液的含固量选择20～30wt.％。
(4)本发明步骤(2)中十二烷基苯磺酸钠的作用是用于改变钛石膏的晶型，促进钛石膏晶粒长大，从而获得含水量大大降低的钛石膏，十二烷基苯磺酸钠的加入量与钛石膏含水量成线性关系，从反应效果和经济性，十二烷基苯磺酸钠的加入量为0.5～0.75kg/吨钛白废酸为宜，十二烷基苯磺酸钠的加入量很小，与反应液混合均匀是关键，为此，选择十二烷基苯磺酸钠溶液的浓度5wt.％。
附图说明
图1为本发明工艺流程图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明技术方案做出更为具体的说明：
以下实施例中原料百分比含量均为质量百分比。
实施例1
所用钛白废酸产自安徽安纳达钛业股份有限公司，主要成分为H2SO4含量23.93％。
本发明采用的步骤如下：
(1)晶种制备：取200g钛白废酸和留存300g中和反应液(含固量20～30％)均匀混合，获得钛石膏(CaSO4·2H2O)晶种；
(2)晶型改良剂控制：在反应温度为30～40℃、搅拌状态下，加入5％晶型改良剂十二烷基苯磺酸钠溶液2g；
(3)钛白废酸中和反应：以石灰石作为中和剂和钛白废酸进行中和反应，石灰石粉打浆后缓慢的加入，加入20％石灰石浆215g，pH值1.3，反应温度30～40℃，反应时间2小时。钛白废酸中和反应化学方程式如下：
CaCO3+H2SO4+H2O＝CaSO4·2H2O+CO2
(4)钛石膏分离：反应料浆沉降，下层料浆经过滤脱水，并用10％石灰水淋洗，得88g钛石膏，分析含水量17.2％。过滤的废水进行二段中和，达标后排放。
实施例2
所用钛白废酸产自安徽安纳达钛业股份有限公司，主要成分为H2SO4含量19.03％。
本发明采用的步骤如下：
(1)晶种制备：取200g钛白废酸和留存300g中和反应液(含固量20～30％)均匀混合；
(2)晶型改良剂控制：在反应温度为30～40℃、搅拌状态下，加入5％晶型改良剂十二烷基苯磺酸钠溶液2g；
(3)钛白废酸中和反应：以石灰石作为中和剂和钛白废酸进行中和反应，石灰石粉打浆后缓慢的加入，加入20％石灰石浆150g，pH值1.0，反应温度30～40℃，反应时间2小时。
(4)钛石膏分离：反应料浆沉降，下层料浆经过滤脱水，并用10％石灰水淋洗，得68.7g钛石膏，分析含水量13.8％。过滤的废水进行二段中和，达标后排放。
实施例3
所用钛白废酸产自安徽安纳达钛业股份有限公司，主要成分为H2SO4含量23.93％。
本发明采用的步骤如下：
(1)晶种制备：取200g钛白废酸和留存200g中和反应液(含固量20～30％)均匀混合；
(2)晶型改良剂控制：在反应温度为30～40℃、搅拌状态下，加入5％晶型改良剂十二烷基苯磺酸钠3g；
(3)钛白废酸中和反应：以石灰石作为中和剂和钛白废酸进行中和反应，石灰石粉打浆后缓慢的加入，加入20％石灰石浆215g，pH值1.3，反应温度30～40℃，反应时间2小时。
(4)钛石膏分离：反应料浆沉降，下层料浆经过滤脱水，并用10％石灰水淋洗，得85g钛石膏，分析含水量16.6％。过滤的废水进行二段中和，达标后排放。

Claims (1)

1.一种控制钛石膏含水量的方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)晶种制备：将钛白废酸和下述步骤3中留存的中和反应液在中和池中混合均匀以获得钛石膏CaSO4·2H2O晶种；
(2)晶型改良剂控制：在反应温度为30～40℃、搅拌状态下，向中和池中加入十二烷基苯磺酸钠溶液作为钛石膏晶型改良剂；
(3)钛白废酸中和反应：将石灰石浆作为中和剂缓慢加入中和池中与钛白废酸进行中和反应，通过调节石灰石浆加入量来控制中和反应液的pH在1.0～1.5，反应温度为30～40℃，反应时间为1.8～2.2小时；
(4)钛石膏分离：所述中和反应液其中一部分留存并返回步骤1中用于晶种制备；所述中和反应液另一部分经沉降处理，其中下层料浆经过滤脱水、石灰水淋洗得到含水量在20wt.％以下的钛石膏；
所述步骤(1)中的中和反应液的质量为钛白废酸的1～1.5倍；
所述步骤(1)中和反应液的含固量为20～30wt.％；
所述步骤(2)中十二烷基苯磺酸钠的加入量为0.5～0.75kg/吨钛白废酸，所述十二烷基苯磺酸钠溶液浓度为5wt.％。
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