CN110436483B - 一种钛白废酸资源化回收方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种钛白废酸资源化回收方法，包括如下步骤：S1.将钛白粉副产物硫酸亚铁进行净化、提纯；S2.向提纯后的硫酸亚铁溶液中通入氨水与铁粉，得到浑浊液；S3.对S2中的浑浊液进行陈化处理，后进行固液分离；S4.对分离出的固体进行干燥处理，后在还原性物质下，还原生成铁粉。通过本发明资源化回收方法，对硫酸亚铁进行回收处理，回收得到铁粉，利于回收再利用。本工艺成本低廉，反应高效，回收率低，没有反应残渣产生。

Description

一种钛白废酸资源化回收方法
技术领域
本发明涉及钛白废酸资源回收处理领域，更具体地说，涉及一种钛白废酸资源化回收方法。
背景技术
钛白粉学名为二氧化钛，属于惰性颜料，被认为是世界上性能最好的一种白色颜料，广泛应用于制造涂料、合成纤维、高级白色油漆、白色橡胶、印刷、冶金等行业。
硫酸法生产钛白粉工艺，主要原料是钛矿和硫酸，具有生产成本低、技术成熟等优点，是现有钛白粉生产方式中普遍采用的一种方法。但是利用硫酸法每生产1t钛白粉，需要消耗4t以上的硫酸，同时产生4.5～6t H2SO4质量浓度为20％～25％的废酸，称为钛白废酸，钛白废酸中还含有有25％(质量百分比)左右的硫酸亚铁，近年来各地对环保要求日趋严格，有些厂由于废酸问题解决不好而被迫停产。因此，针对大量的钛白废酸，禁止直接排放。加上资源的短缺，目前大多企业开始回收利用这部分钛白废酸，回收处理方法主要有中和法、浓缩法，均会产生铁渣。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种钛白废酸资源化回收方法。
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
一种钛白废酸资源化回收方法，包括如下步骤：
S1.将钛白粉副产物硫酸亚铁进行净化、提纯；
S2.向提纯后的硫酸亚铁溶液中通入氨水与铁粉，得到浑浊液；
S3.对S2中的浑浊液进行陈化处理，后进行固液分离；
S4.对分离出的固体进行干燥处理，后在还原性物质下，还原生成铁粉；
S5.对分离后的液体进行加热处理，然后进行通氨气处理，若溶液出现浑浊，则进行S3步骤，若溶液澄清则进行S6；
S6.对澄清溶液进行浓缩、蒸发、离心、干燥后得到硫酸铵。
优选的，在所述S1中，将钛白粉副产物硫酸亚铁在常温下依次经过清洗、分离、结晶，得到提纯后的硫酸亚铁，提纯后的硫酸亚铁中含钛量小于0.02g/L。
优选的，在所述S2中，先向提纯后的硫酸亚铁溶液中通入氨水，等溶液中出现白色沉淀时，再添加铁粉，直到硫酸亚铁反应完全。铁粉的作用是为了防止二价铁氧化成三价铁，同时，采用铁粉做还原剂，一方面便于分离、回收，另一方面可以实现回收最终产物的再利用，降低整个工艺的成本；同时，铁粉也能使得白色沉淀快速沉降，减少陈化时间，加快回收处理时间，提供工艺回收效率。
优选的，在所述S2中，浑浊液的pH值维持在6.5-7.5。
优选的，在所述S2中，将铁粉混合惰性气体一起添加入溶液中。惰性气体一方面起防止铁氧化，隔离空气作用，防止二价铁氧化成三价铁，另一方面起到鼓气的作用，加速反应体系反应。
优选的，在所述S4中，对干燥处理后的固体进行磁选分离，分离出氢氧化亚铁与铁粉。
优选的，在所述S4中，将分离得到的氢氧化亚铁在高温下与氢气在惰性气体氛围下反应，得到铁粉。
优选的，在所述S4中，将分离得到的氢氧化亚铁在高温下与焦炭反应，得到铁粉。
优选的，在所述S5中，硫酸铵母液的加热温度为70-80℃。70-80℃条件下，硫酸铵母液的部分氨气能溢出，使得溶液中存在氢离子，若溶液中存在铁粉会进行酸化，产生沉淀。
本工艺中，为使最终产物为铁粉，且无残渣（三氧化二铁、四氧化三铁混合物），产生整个工艺都在隔氧气环境中，整个环节，S2步骤容易混入氧气，即要保证不会有氢氧化铁产生，要保证在S2中，产生的沉淀为白色沉淀才进入下一步工艺。
有益效果
相比于现有技术，本发明的优点在于：
1.通过本发明资源化回收方法，对硫酸亚铁进行回收处理，回收得到铁粉，利于回收再利用。
2. 通过本发明资源化回收方法，得到的硫酸铵纯度高。
3.本工艺成本低廉，反应高效，回收率低，没有反应残渣产生。
附图说明
图1为本发明的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种钛白废酸资源化回收方法，包括如下步骤：
S1.取10g钛白粉副产物硫酸亚铁，在常温下依次经过多次清洗、分离、结晶，得到含钛量小于0.02g/L的硫酸亚铁；将提纯后的硫酸亚铁加入50ml去离子水，搅拌混合成溶液；
S2.向硫酸亚铁溶液中通入20ml浓度为3-5mol/L的氨水，溶液pH值维持在6.5-7.5，等溶液中出现白色沉淀时，再添加1g铁粉，直到硫酸亚铁反应完全，且铁粉被惰性气体（氖气、氩气等）包裹；
S3.对S2中的浑浊液进行陈化2h处理，后进行固液分离；
S4.对分离出的固体进行干燥处理，然后对干燥处理后的固体进行磁选分离，分离出氢氧化亚铁与铁粉，然后将氢氧化亚铁在360-450℃下与焦炭反应，还原生成铁粉。
本实施例中钛白粉副产物硫酸亚铁回收处理时间为4-4.2h，回收率达96.7%。
实施例2
一种钛白废酸资源化回收方法，包括如下步骤：
S1.取10g钛白粉副产物硫酸亚铁，在常温下依次经过多次清洗、分离、结晶，得到含钛量小于0.02g/L的硫酸亚铁；将提纯后的硫酸亚铁加入60ml去离子水，搅拌混合成溶液；
S2.向硫酸亚铁溶液中通入20ml浓度为4mol/L的氨水，溶液pH值维持在6.5-7，等溶液中出现白色沉淀时，再添加1g铁粉，直到硫酸亚铁反应完全，且铁粉被惰性气体（氖气、氩气等）包裹；
S3.对S2中的浑浊液进行陈化2h处理，后进行固液分离；
S4.对分离出的固体进行干燥处理，然后对干燥处理后的固体进行磁选分离，分离出氢氧化亚铁与铁粉，然后将氢氧化亚铁在450-500℃下与氢气、氖气混合反应，还原生成铁粉。
本实施例中钛白粉副产物硫酸亚铁回收处理时间为3.6-4.2h，回收率达96.7%。
实施例3
S1.取10g钛白粉副产物硫酸亚铁，在常温下依次经过多次清洗、分离、结晶，得到含钛量小于0.02g/L的硫酸亚铁；将提纯后的硫酸亚铁加入60ml去离子水，搅拌混合成溶液；
S2.向硫酸亚铁溶液中通入0.8 mol 氨气，溶液pH值维持在6.5-7.5，溶液出现白色沉淀，随着反应继续，白色沉淀中出现红褐色沉淀；
S3.对S2中的浑浊液进行陈化2h处理，后进行固液分离；
S4.对分离出的固体进行干燥处理，然后将固体物质在360-450℃下与焦炭反应，还原生成铁粉。
本实施例中钛白粉副产物硫酸亚铁回收处理时间为5-5.5h，回收率达87.9%，且有铁渣（三氧化二铁、四氧化三铁混合物）产生。
实施例4
S1.取10g钛白粉副产物硫酸亚铁，在常温下依次经过多次清洗、分离、结晶，得到含钛量小于0.02g/L的硫酸亚铁；将提纯后的硫酸亚铁加入50ml去离子水，搅拌混合成溶液；
S2.向硫酸亚铁溶液中通入20ml浓度为4mol/L的氨气，通入的氨气经去氧气处理，即将氨气在氖气气氛中通入硫酸亚铁溶液，溶液pH值维持在6.5-7.5，溶液产生白色沉淀；
S3.对S2中的浑浊液进行陈化2h处理，后进行固液分离；
S4.对分离出的固体进行干燥处理，然后将氢氧化亚铁在360-450℃下与焦炭反应，还原生成铁粉。
本实施例中钛白粉副产物硫酸亚铁回收处理时间为5.8-6.5h，回收率达95.7%。
在实施例1-4的基础上，进行硫酸铵回收，步骤如下：
S5.对分离后的液体加热到70℃，然后进行通过量氨气处理，若溶液出现浑浊，则再进行S3步骤，若溶液澄清则直接进行S6；
S6.对澄清溶液进行浓缩、蒸发、离心、干燥后得到硫酸铵，硫酸铵中不含硫酸亚铁、铁粉等其他杂质。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种钛白废酸资源化回收方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1.将钛白粉副产物硫酸亚铁进行净化、提纯；
S2.向提纯后的硫酸亚铁溶液中通入氨水与铁粉，得到浑浊液；
S3.对浑浊液进行陈化处理，后进行固液分离；
S4.对分离出的固体进行干燥处理，后在还原性物质下，还原生成铁粉；
S5.对分离后的液体进行加热处理，然后进行通氨气处理，若溶液出现浑浊，则进行S3步骤，若溶液澄清则进行S6；在所述S5中，硫酸铵母液的加热温度为70-80℃；
S6.对澄清溶液进行浓缩、蒸发、离心、干燥后得到硫酸铵。
2.根据权利要求1所述的一种钛白废酸资源化回收方法，其特征在于：在所述S1中，将钛白粉副产物硫酸亚铁在常温下依次经过清洗、分离、结晶，得到提纯后的硫酸亚铁，提纯后的硫酸亚铁中含钛量小于0.02g/L。
3.根据权利要求1所述的一种钛白废酸资源化回收方法，其特征在于：在所述S2中，先向提纯后的硫酸亚铁溶液中通入氨水，等溶液中出现白色沉淀时，再添加铁粉，直到硫酸亚铁反应完全。
4.根据权利要求3所述的一种钛白废酸资源化回收方法，其特征在于：在所述S2中，浑浊液的pH值维持在6.5-7.5。
5.根据权利要求3所述的一种钛白废酸资源化回收方法，其特征在于：在所述S2中，将铁粉混合惰性气体一起添加入溶液中。
6.根据权利要求1所述的一种钛白废酸资源化回收方法，其特征在于：在所述S4中，对干燥处理后的固体进行磁选分离，分离出氢氧化亚铁与铁粉。
7.根据权利要求6所述的一种钛白废酸资源化回收方法，其特征在于：在所述S4中，将分离得到的氢氧化亚铁在高温下与氢气在惰性气体氛围下反应，得到铁粉。
8.根据权利要求6所述的一种钛白废酸资源化回收方法，其特征在于：在所述S4中，将分离得到的氢氧化亚铁在高温下与焦炭反应，得到铁粉。
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