CN113120863A

CN113120863A - 盐酸法钛白盐酸回收利用方法

Info

Publication number: CN113120863A
Application number: CN202110433438.9A
Authority: CN
Inventors: 冯圣君; 许金成; 刘孝平; 冯曦; 殷禄华; 冯杰
Original assignee: Nantong Sunshine Graphite Equipment Technology Co ltd
Current assignee: Nantong Sunshine Graphite Equipment Technology Co ltd
Priority date: 2021-04-22
Filing date: 2021-04-22
Publication date: 2021-07-16

Abstract

本发明公开了一种盐酸法钛白盐酸回收利用方法，采用两步法处理含偏钛酸的盐酸溶液，第一步：将溶液中的偏钛酸转化成二氧化钛且将其分离，与此同时溶液中的盐酸被蒸馏且被冷凝。第二步：将第一步分离得到的盐酸冷凝液，送入萃取精馏塔，回收得到高纯盐酸（≥35%）或氯化氢气体（≥99.5%）。

Description

盐酸法钛白盐酸回收利用方法

技术领域

本发明涉及一种盐酸法钛白盐酸回收利用方法。

背景技术

目前，钛白粉的工业生产方法主要有硫酸法和氯化法2 种。硫酸法是用硫酸分解钛矿成TiOSO4经净化、浓缩后，钛液水解成TiO2·H2O，水解产物经洗涤、过滤、煅烧后再进行表面处理即得产品。这种工艺的优点是对原料品位要求低、生产技术容易掌握，缺点是“三废”排放量大。氯化法以天然金红石、人造金红石或高钛渣为原料，经氯化、精制、氧化、表面处理后制得成品。这种工艺的特点是生产流程短、连续化操作、单系列装置规模大、“三废”排放量少，但氯化法工艺技术难度大，关键设备复杂。

盐酸法钛白生产工艺，其主要流程为: 用盐酸溶解钛精矿，分离不溶固相物后得到二氯氧钛溶液; 该溶液经过铁粉还原、冷冻结晶、液相萃取除杂之后，通过喷雾水解得到无定形TiO2; 无定形TiO2经煅烧即可得到高品质钛白粉成品。生产过程中，盐酸和萃取剂能够得到回收和循环使用，副产物氯化亚铁经过焙烧后加以回用。

与硫酸法和氯化法相比，盐酸法钛白粉具有独特的优势。该工艺在钛白粉制备过程中产生的副产物氯化亚铁和氯化铁可以通过热水水解转化为氧化铁加以利用，同时生成的盐酸可以返回钛白粉生产主线中，这样既降低钛白粉的生产成本，也避免了因硫酸法生产过程中的副产物硫酸亚铁无法处理而带来的环保压力; 盐酸法可以采用普通钛铁矿作为原料进行生产，与对原料要求较高的氯化法相比，在原料选择方面，具有一定的优势。

虽然盐酸法钛白相对于硫酸法和氯化法均有一定技术和成本优势，但是影响其工艺连续生产的最大瓶颈在于提高盐酸溶液的回收利用效率。由于盐酸法钛白生产得到的四氯化钛属于热敏性介质，其与盐酸之间的反应较为复杂，且不方便运输，因此处理含有四氯化钛的盐酸溶液最盐酸法工艺极为重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可长周期运行，方便清洗，副产二氧化钛可作为产品回收的盐酸法钛白盐酸回收利用方法。

本发明的技术解决方案是：

一种盐酸法钛白盐酸回收利用方法，其特征是：采用两步法处理含偏钛酸的盐酸溶液，第一步：将溶液中的偏钛酸转化成二氧化钛且将其分离，与此同时溶液中的盐酸被蒸馏且被冷凝；第二步：将第一步分离得到的盐酸冷凝液，送入萃取精馏塔，回收得到高纯盐酸（≥35%）或氯化氢气体（≥99.5%）。

第一步，采用蒸馏反应塔处理含偏钛酸的盐酸溶液，蒸馏反应塔采用的是伴有化学反应的蒸馏方法，一方面是用蒸馏促进偏钛酸水解反应，另一方面是用偏钛酸水解反应促进盐酸蒸馏；通过蒸馏，不断移走溶液中的盐酸，以提高偏钛酸水解反应转化率和收率。

蒸馏反应塔得到的馏分经冷凝后，得到稀盐酸溶液，与萃取剂混合后，送入萃取精馏塔，塔顶馏分经冷凝后得到≥35%的高纯盐酸或≥99.5%的氯化氢气体；蒸馏反应塔底部得到的固液混合溶液，送入固液分离器，分离得到二氧化钛和母液（稀盐酸溶液），母液返回蒸馏反应塔。

蒸馏反应塔温度控制在80-115℃之间，停留时间控制在5~10min以内；蒸馏反应塔的实际运行温度与停留时间可原始物料的组成进行调整，如果水解反应不完全，可延长时间。

蒸馏反应采用外置强制循环再沸器，不仅保持蒸馏反应塔内固液相物料始终处于悬浮状态，且有效避免固相颗粒在换热管内壁结垢甚至堵塞。

本发明针对盐酸法钛白工艺路线中出现的瓶颈，针对偏钛酸水解反应比较复杂的特性，防止瞬间生成大量二氧化钛小细颗粒造成设备和管道堵塞，且不利于固液分离等现象，采用分步处理的方式，将溶液中的偏钛酸首先转化成二氧化钛，然后进行固液分离，再经萃取精馏回收盐酸溶液的方法。该工艺可长周期运行，方便清洗，副产二氧化钛可作为产品回收，经过处理得到的盐酸作为盐酸法钛白的原料，循环使用。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明的工艺流程示意图。

图中：1、蒸馏反应塔；2、强制循环再沸器；3、强制循环泵；4、固液分离器；5、冷凝器；6、稀酸进料泵；7、萃取精馏塔；8、再沸器；9、冷凝冷却器；10、萃取剂蒸发器。

具体实施方式

（1）物料进入蒸馏反应塔，溶液经强制循环泵，流经再沸器，被加热至沸腾状态后，气液混合物进入蒸馏反应塔。汽相组成为HCl和水蒸气，在汽相被移走的同时，液相中盐酸含量降低，促进偏钛酸水解反应持续进行。偏钛酸盐酸溶液经水解反应，生成二氧化钛固体。

（2）蒸馏反应塔塔底中的物料停留一段时间后，底部含有二氧化钛固体的盐酸混合溶液，送入固液分离器，二氧化钛和母液得以分离。分离后的母液返回蒸馏反应塔继续参与反应。

（3）蒸馏反应塔塔顶得到的汽相，被冷凝器冷凝下来，得到稀盐酸，然后经泵送入萃取精馏塔。

（4）盐酸在萃取剂的作用下，在萃取精馏塔内分离，得到高纯盐酸（≥35%）或氯化氢气体（≥99.5%）。塔底液相可经提浓，回收萃取剂。

实施例1：

进料浓度12%盐酸，8-10%偏钛酸，进料温度50-60℃，进入蒸馏反应塔，经过外置强制循环加热器加热，物料达到设计温度（95℃）。再沸器出口为气液混合物，汽相中的氯化氢气体和水蒸气被塔顶冷凝器冷凝为稀盐酸。液相中发生水解反应，生产二氧化钛固体。蒸馏反应塔工作压力为微正压（0.02MPa.G），塔顶馏分经冷凝得到盐酸（13%）。蒸馏反应塔塔顶的固液混合物（固含量12%）先进入一澄清槽，澄清槽夹套中通入冷却水，最终冷却至55℃左右。然后经泵送往烛式过滤器，得到的滤饼即为二氧化钛（固含量≥97%），母液返回蒸馏反应塔。

蒸馏反应塔塔顶馏分经冷凝后，得到13%稀盐酸，被输送至萃取精馏塔。萃取精馏塔工作压力为0.05MPa，塔顶工作温度105-110℃，塔底工作温度140-145℃。13%稀盐酸进塔之前与萃取剂混合，塔顶馏分为35%氯化氢和65%水蒸气。塔底物料送至单效蒸发器，得到的汽相冷凝后为酸性冷凝水，的酸性冷凝液含HCl≤0.5%，排往污水处理系统。单效蒸发器内萃取剂被蒸发提浓至设计浓度，循环使用。

Claims

1.一种盐酸法钛白盐酸回收利用方法，其特征是：采用两步法处理含偏钛酸的盐酸溶液，第一步：将溶液中的偏钛酸转化成二氧化钛且将其分离，与此同时溶液中的盐酸被蒸馏且被冷凝；第二步：将第一步分离得到的盐酸冷凝液，送入萃取精馏塔，回收得到高纯盐酸或氯化氢气体。

2.根据权利要求1所述的盐酸法钛白盐酸回收利用方法，其特征是：第一步，采用蒸馏反应塔处理含偏钛酸的盐酸溶液，蒸馏反应塔采用的是伴有化学反应的蒸馏方法，一方面是用蒸馏促进偏钛酸水解反应，另一方面是用偏钛酸水解反应促进盐酸蒸馏；通过蒸馏，不断移走溶液中的盐酸，以提高偏钛酸水解反应转化率和收率。

3.根据权利要求2所述的盐酸法钛白盐酸回收利用方法，其特征是：蒸馏反应塔得到的馏分经冷凝后，得到稀盐酸溶液，与萃取剂混合后，送入萃取精馏塔，塔顶馏分经冷凝后得到≥35%的高纯盐酸或≥99.5%的氯化氢气体；蒸馏反应塔底部得到的固液混合溶液，送入固液分离器，分离得到二氧化钛和母液，母液返回蒸馏反应塔。

4.根据权利要求2所述的盐酸法钛白盐酸回收利用方法，其特征是：蒸馏反应塔温度控制在80-115℃之间，停留时间控制在5~10min以内；蒸馏反应塔的实际运行温度与停留时间可原始物料的组成进行调整，如果水解反应不完全，可延长时间。

5.根据权利要求2所述的盐酸法钛白盐酸回收利用方法，其特征是：蒸馏反应采用外置强制循环再沸器，不仅保持蒸馏反应塔内固液相物料始终处于悬浮状态，且有效避免固相颗粒在换热管内壁结垢甚至堵塞。