CN110776004B - 一种回收钛白废酸中可溶性二氧化钛的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于钛白废酸回收利用技术领域，公开了一种回收钛白废酸中可溶性二氧化钛的方法，该方法包括以下步骤：1)将钛白废酸浓缩至硫酸质量分数为25‑35％的浓后酸；2)在所述浓后酸中加入双氧水，充分搅拌，然后加入质量分数为98％的硫酸，再将料浆进行压滤，得到硫酸亚铁和硫酸质量分数为55％的酸液；3)将步骤2)得到的酸液与钛精矿混合，然后再加入质量分数为98％的硫酸进行酸解反应，得到酸解钛液。该方法可以提高钛白废酸中可溶性TiO2回收率，使酸解过程的钛收率达到95％以上。

Description

一种回收钛白废酸中可溶性二氧化钛的方法
技术领域
本发明属于钛白废酸回收利用技术领域，具体涉及一种回收钛白废酸中可溶性二氧化钛的方法。
背景技术
钛白粉又称钛白，学名二氧化钛(TiO2)，白色粉末，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、折射率、消色力、遮盖力、不透明度和抗粉化性能，是目前世界上所发现的颜色最白的一种颜料之一，被广泛的应用于涂料、油墨、塑料、橡胶、造纸等领域。
钛白粉的工业化生产方法主要有硫酸法和氯化法。目前，由于我国主要采用硫酸法生产钛白粉，并且每生产一吨钛白粉将产生20％左右的废酸大约6吨。硫酸法生产钛白粉所产生的废酸称之为钛白废酸，钛白废酸的主要物质组成为：18～25％的硫酸、5％左右的铁、1％左右的钛等，仅四川龙蟒佰利联集团年产废酸量就达到了360万吨。由于钛白废酸中含有大量的可溶钛，因此，钛白粉生产过程中的二氧化钛收率一直不高，因此回收钛白废酸中的二氧化钛含量是一种节约钛矿资源，保护生态环境的有效途径。
目前，硫酸法钛白粉生产过程中一般钛白废酸的处置方法为：1、将钛白废酸经浓缩后配置成55％酸，返回钛白粉生产系统做钛精矿酸解预混使用，但是此工艺浓后酸中可溶性TiO2将全部以沉淀形式析出进入亚铁中无法回收；2、用于制备硫酸铵产品等产品；3、生产铁系净水剂等产品。上述处理方式，会造成钛白收率下降约4％左右，而且因为二氧化钛进入其他产品中，从而会影响其他产品的质量。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题，本发明的目的是提供一种回收钛白废酸中可溶性二氧化钛的方法，通过将H2O2按一定比例加入浓后酸中与可溶性TiO2反应生成稳定的络合物后再与纯净98％硫酸混合配置55％硫酸，再将生成的55％硫酸用于钛白粉酸解过程，该方法可以提高钛白废酸中可溶性TiO2回收率，使酸解过程的钛收率可提高1％，达到95％以上。
本发明提供了一种回收钛白废酸中可溶性二氧化钛的方法，包括以下步骤：
1)将钛白废酸浓缩至硫酸质量分数为25-35％的浓后酸；
2)在所述浓后酸中加入双氧水，充分搅拌，然后加入质量分数为98％的硫酸，再将料浆进行压滤，得到硫酸亚铁和硫酸质量分数为55％的酸液；
3)将步骤2)得到的酸液与钛精矿混合，然后再加入质量分数为98％的硫酸进行酸解反应，得到酸解钛液。
根据本发明，通过在浓缩后的钛白废酸中加入H2O2，H2O2与浓后酸中的可溶性TiO2反应生成稳定的可溶性络合物，避免在配制硫酸质量分数为55％的酸液过程中TiO2析出，进入硫酸亚铁，造成钛的损失及硫酸亚铁质量的影响；同时可溶性络合物在酸解过程(温度在250℃左右，硫酸浓度为86％左右)中可与浓硫酸反应，生成酸解钛液和水，而且不会引入任何杂质，不影响钛液的质量。
具体反应机理如下：
TiO2++H2O2＝TiO2+[H2O2](慢)
TiO2+[H2O2]＝HO-Ti-OOH(快)
HO-Ti-OOH+H+＝Ti(O2)2+[H2O]+H+
完整反应过程：
Figure BDA0002302428410000031
本发明中，所述钛白废酸为本领域的常规废酸，按质量百分数计，其主要组成为：18-25％的硫酸、5％左右的铁、1％左右的钛等。
优选地，所述浓后酸中TiO2与双氧水的加入量的质量比为0.5-4∶1。
进一步优选地，所述浓后酸中TiO2与双氧水的加入量的质量比为1-2∶1。
需要特别指出的是，步骤2)中98％硫酸在加入过程中不断搅拌，而且缓慢加入，避免温度过高和局部酸浓度过大。
优选地，步骤3)中，所述酸液与钛精矿混合的质量比为0.5-0.8∶1。
进一步优选地，所述酸液与钛精矿混合的质量比为0.65∶1。
根据本发明，步骤3)中，酸液及质量分数为98％的硫酸的加入量使硫酸与钛精矿的质量比为1.60∶1。
本发明中未加以限定的工艺参数均选用本领域的常规方式进行，例如，浓缩、压滤、酸解等操作。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、本发明采用双氧水作为络合剂，既可避免可溶钛的析出，又不会引入新的杂质，而且双氧水和二氧化钛生成的络合物可以直接进行酸解，且不影响酸解过程控制。因此，本发明的方法没有副作用，操作简单可行。
2、采用本发明方法进行处理后，由于钛白废酸中的可溶性钛白被充分的回收利用，使硫酸法钛白粉酸解过程中的二氧化钛总收率可以提高1％，达到95％以上。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例对本发明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。
在以下实施例和对比例中：
钛收率、F值等的检测均采用常规的方法进行，例如，钛收率的检测是将酸解钛液进行过滤分离，然后分别检测液体中的钛含量和固体中的钛含量，再通过计算液体中的钛含量/(液体中的钛含量+固体中的钛含量)得到钛收率。
在车间取钛白废酸10L，将其进行蒸发浓缩至硫酸浓度(质量分数)为28％，得到浓后酸，测试其中的TiO2％，测试结果为1.03wt％。
实施例1-4用于说明本发明的回收钛白废酸中可溶性二氧化钛的方法。
实施例1
取浓后酸1kg，加入双氧水溶液(30wt％)68.6g(TiO2/H2O2＝0.5)，充分搅拌均匀，再加入0.62kg的98％硫酸，将得到的料浆进行压滤，得到硫酸亚铁和55％的硫酸，将得到的55％的硫酸和钛精矿按照0.65∶1的质量比进行初步混合进入酸解反应装置，加入98％的硫酸进行酸解反应，保证硫酸/钛精矿的比例在1.60∶1，得到的酸解钛液B，并送样检测。
实施例2
取浓后酸1kg，加入双氧水溶液(30wt％)34.3g(TiO2/H2O2＝1)，充分搅拌均匀，再加入0.62kg的98％硫酸，将得到的料浆进行压滤，得到硫酸亚铁和55％的硫酸，将得到的55％的硫酸和钛精矿按照0.65∶1的质量比进行初步混合进入酸解反应装置，加入98％的硫酸进行酸解反应，保证硫酸/钛精矿的比例在1.60∶1，得到的酸解钛液C，并送样检测。
实施例3
取浓后酸1kg，加入双氧水溶液(30wt％)17.2g(TiO2/H2O2＝2)，充分搅拌均匀，再加入0.62kg的98％硫酸，将得到的料浆进行压滤，得到硫酸亚铁和55％的硫酸，将得到的55％的硫酸和钛精矿按照0.65∶1的质量比进行初步混合进入酸解反应装置，加入98％的硫酸进行酸解反应，保证硫酸/钛精矿的比例在1.60∶1，得到的酸解钛液D，并送样检测。
实施例4
取浓后酸1kg，加入双氧水溶液(30wt％)8.6g(TiO2/H2O2＝4)，充分搅拌均匀，再加入0.62kg的98％硫酸，将得到的料浆进行压滤，得到硫酸亚铁和55％的硫酸，将得到的55％的硫酸和钛精矿按照0.65∶1的质量比进行初步混合进入酸解反应装置，加入98％的硫酸进行酸解反应，保证硫酸/钛精矿的比例在1.60∶1，得到的酸解钛液E，并送样检测。
对比例1
取浓后酸1kg，加入0.62kg的98％硫酸，将得到的料浆进行压滤，得到硫酸亚铁和55％的硫酸，将得到的55％的硫酸和钛精矿按照0.65∶1的质量比进行初步混合进入酸解反应装置，加入98％的硫酸进行酸解反应，保证硫酸/钛精矿的比例在1.60∶1，得到的酸解钛液A，并送样检测。
各实施例和对比例的检测结果如表1所示。
表1
钛收率 F值 TiO<sub>2</sub>g/L
实施例1 95.1％ 1.90 131.8
实施例2 95.3％ 1.87 134.2
实施例3 95.4％ 1.84 136.3
实施例4 95.0％ 1.86 130.8
对比例1 94.5％ 1.85 128.1
表1的数据显示，采用本发明方法的钛收率较高，充分证明了本发明的方法有利于钛白废酸中可溶性钛的回收利用。
以上已经描述了本发明的实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的实施例。在不偏离所说明实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (6)

1.一种回收钛白废酸中可溶性二氧化钛的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将钛白废酸浓缩至硫酸质量分数为25-35％的浓后酸；
2)在所述浓后酸中加入双氧水，充分搅拌，然后加入质量分数为98％的硫酸，再将料浆进行压滤，得到硫酸亚铁和硫酸质量分数为55％的酸液；
3)将步骤2)得到的酸液与钛精矿混合，然后再加入质量分数为98％的硫酸进行酸解反应，得到酸解钛液。
2.根据权利要求1所述的回收钛白废酸中可溶性二氧化钛的方法，其特征在于：所述浓后酸中TiO2与双氧水的加入量的质量比为0.5-4∶1。
3.根据权利要求2所述的回收钛白废酸中可溶性二氧化钛的方法，其特征在于：所述浓后酸中TiO2与双氧水的加入量的质量比为1-2∶1。
4.根据权利要求1所述的回收钛白废酸中可溶性二氧化钛的方法，其特征在于：步骤3)中，所述酸液与钛精矿混合的质量比为0.5-0.8∶1。
5.根据权利要求4所述的回收钛白废酸中可溶性二氧化钛的方法，其特征在于：所述酸液与钛精矿混合的质量比为0.65∶1。
6.根据权利要求1所述的回收钛白废酸中可溶性二氧化钛的方法，其特征在于：步骤3)中，酸液及质量分数为98％的硫酸的加入量使硫酸与钛精矿的质量比为1.60∶1。
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