CN113428895B - 一种硫酸法偏钛酸的煅烧方法 - Google Patents

一种硫酸法偏钛酸的煅烧方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及钛白粉生产技术领域,公开了一种硫酸法偏钛酸的煅烧方法,包括以下步骤:盐处理后的偏钛酸采用隔膜压滤机压滤,得到窑前滤饼,将窑前滤饼进行挤压造粒和整形,得到偏钛酸颗粒;偏钛酸颗粒预烘干后,再进行流化烘干,得到烘干后偏钛酸颗粒;烘干后偏钛酸颗粒送入窑前料仓,进入到回转窑进行煅烧;预烘干的尾气以及流化烘干的尾气使用清水喷淋,喷淋后获得的喷淋液使用氧化剂氧化后用于偏钛酸洗涤,喷淋后的尾气送去尾气处理。本发明提高了窑前滤饼的固含量,充分利用回转窑煅烧尾气的热量,降低了偏钛酸煅烧的天然气消耗;提高了窑下物的颜料性能和减少质量波动;降低了尾气处理成本。

Description

一种硫酸法偏钛酸的煅烧方法
技术领域
本发明涉及钛白粉生产技术领域,特别是涉及一种硫酸法偏钛酸的煅烧方法。
背景技术
硫酸法钛白粉生产工艺中,煅烧是影响钛白粉质量的关键工序之一,盐处理后偏钛酸采用隔膜压滤机压榨脱水后,由螺旋输送机输入回转窑的进料端煅烧,出料端的燃烧室将热风吹入窑内,对物料进行脱水、脱硫及晶型转化。为满足金红石型钛白粉的煅烧工艺,窑头温度控制在950~1050℃,窑尾温度在350~450℃,尾气通过沉降和旋风收集大部分的固体颗粒,再经喷淋降温和电除尘后排放。
对现有偏钛酸的煅烧工艺而言,主要是侧重于煅烧节能的问题,煅烧尾气干法收尘后用于废酸浓缩、空气和水预热及生产饱和蒸汽等,如专利 CN102080928A,专利CN109437295A和专利CN109443016A,这些利用尾气的方法,虽有效利用了尾气的热能,但相当于天然气用于废酸浓缩工艺,存在优质能源浪费的问题。
专利CN103183379A利用回转窑尾气采用闪蒸干燥偏钛酸,闪干后的物料水分10%~15%,闪干后物料进入回转窑煅烧,尾气温度从原有的350~450℃变成100~150℃,有效降低了吨钛白粉的天然气消耗,提高了设备利用率,但其采用闪干方式烘干,偏钛酸的打散程度极高,在回转窑煅烧过程被烟气带走较多,尾粉量较多且煅烧过程物料的移动受到较大影响,严重影响钛收率和钛白粉的产品质量。专利CN108793244A采用双段回转窑煅烧制备钛白粉,压滤后的偏钛酸在一段回转窑脱水,二段回转窑进行脱硫、晶型转化、晶粒生长,与现有煅烧方式相比,仅降低了产品能耗,不能有效解决煅烧后物料质量波动的问题,窑尾温度低还会存在窑尾腐蚀的问题,所以偏钛酸煅烧的尾气温度较高。
偏钛酸的煅烧,因进料波动和窑前滤饼水分等因素影响,回转窑的金红石转化率波动较大,转化率在97.0~100%波动,存在过烧和烧结情况,影响了窑下物的晶粒大小和颜料性能。对煅烧而言,节能是需要考虑的重点,但更关键的是窑下物的颜料性能、稳定性及可调控性,现有回转窑一般为50~60m,停留时间约16h,回转窑内物料的填充率较低,故物料的水分,厚度和形状等对窑下物的影响较大,如何去改善偏钛酸的煅烧方法,提高和稳定窑下物质量成为硫酸法钛白粉企业关注的重点。
发明内容
本发明的目的就在于克服上述不足,提高窑下物的颜料性能,减少质量波动和降低天然气消耗,通过对偏钛酸煅烧及煅烧尾气的处理过程进行研究,并对当前的煅烧技术及应用情况进行对比分析,从节能和环保角度提供一种硫酸法偏钛酸的煅烧方法。
为达到上述目的,本发明是按照以下技术方案实施的:
一种硫酸法偏钛酸的煅烧方法,包括以下步骤:
S1造粒,盐处理后的偏钛酸采用隔膜压滤机压滤,得到窑前滤饼,将窑前滤饼进行挤压造粒和整形,得到偏钛酸颗粒;
S2烘干,将步骤S1获得的偏钛酸颗粒预烘干后,再进行流化烘干,得到烘干后偏钛酸颗粒;
S3煅烧,将步骤S2获得的烘干后偏钛酸颗粒送入窑前料仓,进入到回转窑进行煅烧;
S4尾气处理,步骤S2预烘干的尾气以及流化烘干的尾气使用清水喷淋,喷淋后获得的喷淋液使用氧化剂氧化后用于偏钛酸洗涤,喷淋后的尾气送去尾气处理。
优选的,所述步骤S1中,隔膜滤机的压滤压力为2.5MPa,窑前滤饼的固含量为61%。
优选的,偏钛酸颗粒为圆形或近圆形;偏钛酸颗粒的粒径为3~5mm。
优选的,所述步骤S2中,采用天然气烘干装置进行预烘干,预烘干温度为 100~120℃,预烘干尾气温度为50~70℃,预烘干后偏钛酸颗粒的水分≤15wt%。
优选的,使用步骤S3产生的回转窑煅烧尾气进行流化烘干,流化烘干温度为350~550℃,流化烘干尾气温度180~220℃,烘干后偏钛酸颗粒的水分含量≤ 0.5wt%,烘干后偏钛酸颗粒的颗粒强度≥12N。
优选的,流化烘干尾气部分返回流化烘干过程,调节流化烘干温度。
优选的,预烘干和流化烘干过程产生的破碎偏钛酸颗粒和偏钛酸粉末返回步骤S1重新进行挤压造粒。
优选的,所述步骤S3中,回转窑的窑头煅烧温度为950~1050℃。
优选的,所述步骤S4中,预烘干尾气、流化烘干尾气采用清水循环喷淋降温至50~70℃;所述氧化剂为双氧水。
本发明的作用原理:
现窑前压滤的压力为1.2MPa,窑前滤饼的固含量约56%,对金红石型产品煅烧而言,在回转窑衬双砖、二次风回用和风冷窑下物的条件下,吨产品的天然气消耗约为200m3,其中脱水的能耗约占30%,煅烧尾气带走的能耗约占35%,窑体散热约占25%,其余为窑下物和脱硫分解带走的热量。在设备一定的条件下,提高窑前滤饼的固含量和降低煅烧尾气的温度,可有效降低天然气的消耗。
提高压滤压力来提高偏钛酸的固含量是有极限的,6.0MPa压力对应的窑前滤饼固含量为62.4%;综合评估压力2.5MPa较为适宜,其对应的窑前滤饼固含量61%。偏钛酸中的吸附和结合硫酸根约8%,尾气温度降低会有酸雾凝结,尾气温度宜大于160℃,但对偏钛酸颗粒而言,初始烘干温度高会导致的颗粒物料崩解或影响颗粒强度,故不能直接利用煅烧尾气用于偏钛酸颗粒的干燥。用少量天然气,使用天然气烘干装置对偏钛酸颗粒进行低温烘干即预烘干,以确保后续尾气烘干和煅烧过程偏钛酸颗粒具有较高的颗粒强度。
偏钛酸的煅烧除设备固有条件外,也与煅烧温度、煅烧时间、煅烧气氛、产能、尾气温度、外界温度、空燃比、窑前滤饼水分和形状等有关,并且也直接受盐处理剂的品种和加量影响,这些都会对窑下物的颜料性能造成影响。对偏钛酸煅烧控制而言,主要是控制煅烧过程的金红石型转化率。
现有偏钛酸的煅烧,产生的尾粉量和煅烧稠浆量较大,约占钛白粉2%~3%,这部分物料返回一洗回收利用,其主要原因就是窑前滤饼(偏钛酸滤饼)与高温烟气直接触,快速脱水导致部分物料崩解成粉状,出现过烧现象或被尾气带出,从而影响产品质量和收率。对回转窑煅烧产生的煅烧尾气而言,其除固体粉尘外主要是偏钛酸脱硫产生的SO3和SO2,两者比例约6:4,工业利用方式一般是废酸喷淋、水喷淋、碱喷淋和电除雾后排放,尾气净化的产生的废水至污水站进一步处理。
本发明中,盐处理后的偏钛酸采用隔膜压滤机压滤,进一步提高窑前滤饼的固含量,以减少煅烧天然气消耗和便于挤压造粒成型;造粒并整形的偏钛酸颗粒用少量天然气在带式干燥机上低温烘干,预烘干的偏钛酸颗粒进一步采用煅烧尾气在流化床内流化烘干、干燥脱水;预烘干、流化烘干过程中破碎偏钛酸颗粒、偏钛酸粉料返回再进行挤压造粒;烘干后并具有一定强度的偏钛酸颗粒进入窑前料仓,通过螺旋至回转窑进料端煅烧,在回转窑内完成偏钛酸颗粒的预热、脱硫、晶型转化和晶粒成长。
本发明的回转窑煅烧尾气中几乎无粉尘,减少了尾气处理负荷,偏钛酸预烘干和流化烘干后的尾气采用清水喷淋降温,喷淋后获得的喷淋液使用氧化剂氧化后用于偏钛酸的洗涤,减少后续碱液消耗和节约水资源。清水喷淋的过程中,将预烘干尾气、流化烘干尾气中的SO3和SO2吸收,然后采用双氧水氧化生成低浓度的硫酸溶液用于偏钛酸的洗涤,有效利用了尾气余热,并减少了新鲜水消耗,降低了尾气处理成本。
与现有技术相比,本发明的有益效果为:
本发明将盐处理后的偏钛酸采用隔膜压滤机压滤,提高了窑前滤饼的固含量,减少了偏钛酸转窑煅烧的天然气消耗;窑前滤饼挤压造粒并整形预烘干和流化烘干,充分利用回转窑煅烧尾气的热量,进一步降低了偏钛酸煅烧的天然气消耗;烘干后偏钛酸颗粒再进行煅烧,减少了窑下物过烧和烧结现象的发生,提高了窑下物的颜料性能和减少质量波动;清水喷淋降温预烘干尾气、流化烘干尾气,然后采用双氧水氧化生成低浓度的硫酸溶液用于偏钛酸的洗涤,有效利用了尾气余热,并减少了新鲜水消耗,降低了尾气处理成本。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面以具体实施例对本发明作进一步描述,在此发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明,但并不作为对本发明的限定。
实施例1
S1造粒,盐处理后的偏钛酸使用隔膜压滤机压滤,压滤压力为2.5MPa,得到的窑前滤饼固含量为61%;将窑前滤饼挤压造粒和整形,得到颗粒粒径为3mm的偏钛酸颗粒;
S2烘干,将偏钛酸颗粒在带式干燥机内用天然气完成预烘干,预烘干温度 100℃,预烘干尾气温度为50℃,预烘干后水分含量为14.5wt%;利用400℃的回转窑尾气进一步流化烘干,流化烘干尾气温度为200℃,得到的烘干后偏钛酸颗粒的水分含量为0.2wt%,颗粒强度为32N;
S3煅烧,将烘干后偏钛酸颗粒送入窑前料仓,在回转窑内进行煅烧;窑头煅烧温度为950℃;
S4尾气处理,步骤S2的预烘干尾气、流化烘干尾气采用清水循环喷淋降温到50℃;喷淋后的喷淋液使用双氧水氧化后,用于偏钛酸的洗涤。
检测窑下物的金红石转化率为98.5%±0.5%,黑浆b*值为-1.6±0.1,窑下物产品质量的波动较小,吨钛白的天然气消耗159m3,旋风收尘无尾粉。
实施例2
S1造粒,盐处理后的偏钛酸使用隔膜压滤机压滤,压滤压力为2.5MPa,得到的窑前滤饼固含量为61%;将窑前滤饼挤压造粒和整形,得到颗粒粒径为 5mm的偏钛酸颗粒;
S2烘干,将偏钛酸颗粒在带式干燥机内用天然气完成预烘干,预烘干温度 120℃,预烘干尾气温度为70℃,预烘干后水分含量为15wt%;利用450℃的回转窑尾气进一步流化烘干,流化烘干尾气温度为220℃,得到的烘干后偏钛酸颗粒的水分含量为0.3wt%,颗粒强度为22N;
S3煅烧,将烘干后偏钛酸颗粒送入窑前料仓,在回转窑内进行煅烧;窑头煅烧温度为1000℃;
S4尾气处理,步骤S2的预烘干尾气、流化烘干尾气采用清水循环喷淋降温到70℃;喷淋后的喷淋液使用双氧水氧化后,用于偏钛酸的洗涤。
检测窑下物的金红石转化率为98.5%±0.5%,黑浆b*值为-1.6±0.1,窑下物产品质量的波动较小,吨钛白的天然气消耗158m3,旋风收尘无尾粉。
实施例3
S1造粒,盐处理后的偏钛酸使用隔膜压滤机压滤,压滤压力为2.5MPa,得到的窑前滤饼固含量为61%;将窑前滤饼挤压造粒和整形,得到颗粒粒径为 4mm的偏钛酸颗粒;
S2烘干,将偏钛酸颗粒在带式干燥机内用天然气完成预烘干,预烘干温度 110℃,预烘干尾气温度为60℃,预烘干后水分含量为15wt%;利用550℃的回转窑尾气进一步流化烘干,流化烘干尾气温度为180℃,得到的烘干后偏钛酸颗粒的水分含量为0.1wt%,颗粒强度为21N;
S3煅烧,将烘干后偏钛酸颗粒送入窑前料仓,在回转窑内进行煅烧;窑头煅烧温度为1050℃;
S4尾气处理,步骤S2的预烘干尾气、流化烘干尾气采用清水循环喷淋降温到60℃;喷淋后的喷淋液使用双氧水氧化后,用于偏钛酸的洗涤。
检测窑下物的金红石转化率为98.5%±0.5%,黑浆b*值为-1.6±0.1,窑下物产品质量的波动较小,吨钛白的天然气消耗147m3,旋风收尘无尾粉。
对比例1
盐处理后的偏钛酸使用隔膜压滤机压滤,压滤压力为1.2MPa得到的窑前滤饼固含量为56%;在回转窑内煅烧,窑头煅烧温度为950℃,回转窑尾气温度400℃,尾气旋风除尘后采用废酸喷淋、水喷淋、碱喷淋和电除雾后排放,尾气净化的产生的废水至污水站进一步处理。
检测窑下物的金红石转化率为98.5%±1.5%,黑浆b*值为-1.6±0.5,窑下物产品质量的波动大,吨钛白的天然气消耗200m3,旋风收尘中尾粉为钛白粉量的2%,废酸稠浆中钛白粉为钛白粉量的1%。
本发明的技术方案不限于上述具体实施例的限制,凡是根据本发明的技术方案做出的技术变形,均落入本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种硫酸法偏钛酸的煅烧方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1造粒,盐处理后的偏钛酸采用隔膜压滤机压滤,得到窑前滤饼,将窑前滤饼进行挤压造粒和整形,得到偏钛酸颗粒;
S2烘干,将步骤S1获得的偏钛酸颗粒预烘干后,再进行流化烘干,得到烘干后偏钛酸颗粒;
S3煅烧,将步骤S2获得的烘干后偏钛酸颗粒送入窑前料仓,进入到回转窑进行煅烧;
S4尾气处理,步骤S2预烘干的尾气以及流化烘干的尾气使用清水喷淋,喷淋后获得的喷淋液使用氧化剂氧化后用于偏钛酸洗涤,喷淋后的尾气送去尾气处理;
所述步骤S2中,采用天然气烘干装置进行预烘干;使用步骤S3产生的回转窑煅烧尾气进行流化烘干。
2.根据权利要求1所述的一种硫酸法偏钛酸的煅烧方法,其特征在于:所述步骤S1中,隔膜滤机的压滤压力为2.5MPa,窑前滤饼的固含量为61%。
3.根据权利要求2所述的一种硫酸法偏钛酸的煅烧方法,其特征在于:偏钛酸颗粒为圆形或近圆形;偏钛酸颗粒的粒径为3~5mm。
4.根据权利要求1所述的一种硫酸法偏钛酸的煅烧方法,其特征在于:所述步骤S2中,预烘干温度为100~120℃,预烘干尾气温度为50~70℃,预烘干后偏钛酸颗粒的水分≤15wt%。
5.根据权利要求4所述的一种硫酸法偏钛酸的煅烧方法,其特征在于:流化烘干温度为350~550℃,流化烘干尾气温度180~220℃,烘干后偏钛酸颗粒的水分含量≤0.5wt%,烘干后偏钛酸颗粒的颗粒强度≥12N。
6.根据权利要求5所述的一种硫酸法偏钛酸的煅烧方法,其特征在于:流化烘干尾气部分返回流化烘干过程,调节流化烘干温度。
7.根据权利要求6所述的一种硫酸法偏钛酸的煅烧方法,其特征在于:预烘干和流化烘干过程产生的破碎偏钛酸颗粒和偏钛酸粉末返回步骤S1重新进行挤压造粒。
8.根据权利要求1所述的一种硫酸法偏钛酸的煅烧方法,其特征在于:所述步骤S3中,回转窑的窑头煅烧温度为950~1050℃。
9.根据权利要求1所述的一种硫酸法偏钛酸的煅烧方法,其特征在于:所述步骤S4中,预烘干尾气、流化烘干尾气采用清水循环喷淋降温至50~70℃;所述氧化剂为双氧水。
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