CN1699224A - 一种钛白废酸的综合利用方法 - Google Patents
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Abstract
一种钛白废酸的综合利用方法，包含下述内容：(1)、用碳酸钙中和废酸中的游离硫酸，然后过滤，得到生石膏滤饼和硫酸亚铁滤液；(2)、把所得滤饼用转窑、沸腾流化床等设备焙烧，即得到石膏产品；(3)、把所得滤液硫酸亚铁溶液用烧碱中和得氢氧化亚铁，再通入空气在常温下氧化得到铁红晶种；(4)、在晶种存在下，用蒸汽加热，并用空气进行二步氧化，均衡地加入硫酸亚铁和烧碱，选择不同的时段终止反应即得到颜色不同的铁红浆料；将反应结束的铁红浆料进行水洗、过筛、过滤、干燥、粉碎即为铁红产品。本发明方法可从钛白废酸中提取有用物质石膏和氧化铁红，而且达到治理环境，减轻污染的目的。
Description
技术领域
本发明属一种工业废料的综合利用方法，具体涉及一种钛白废液的综合利用方法。
背景技术
以钛铁矿为原料用硫酸法生产钛白粉时，每生产一吨钛白即会排出废酸约8～10吨，这些废酸中硫酸的含量约为18～24％，硫酸亚铁含量约为15～25％，不仅造成严重的环境污染，而且白白浪费了大量可利用的资源。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种能够减轻污染、并从废液中提取有用产品的钛白废酸液的综合利用方法。
解决上述问题的技术方案是：本发明方法包含下述内容：
1、用碳酸钙中和废酸中的游离硫酸，然后过滤，得到生石膏滤饼和硫酸亚铁滤液；
2、把所得滤饼用转窑、沸腾流化床等设备焙烧，即得到石膏产品；
3、把所得滤液硫酸亚铁溶液用烧碱中和得氢氧化亚铁，再通入空气在常温下氧化得到铁红晶种；
4、在晶种存在下，用蒸汽加热，并用空气进行二步氧化，均衡地加入硫酸亚铁和烧碱，选择不同的时段终止反应即得到颜色不同的铁红浆料；
将反应结束的铁红浆料进行水洗、过筛、过滤、干燥、粉碎即为铁红产品。
上述过程第一项中和废酸的化学反应式为：
第二项培烧石膏的化学反应式为：
第三项获取铁红晶种的化学反应式为：
第四项获取铁红的化学反应式为：
所述用于中和废酸中游离硫酸的碳酸钙可以是重质碳酸钙和/或轻质碳酸钙，加入钛白废酸液中的碳酸钙为细度大于40目的粉状碳酸钙或浆状碳酸钙，直至溶液PH值为3～5，再进行浆料过滤；
在所述对硫酸亚铁滤液中和获取铁红晶种的过程中，采用的中和剂为烧碱，硫酸亚铁(用FeSO4·7H2O表示)浓度为20～200g/L，中和后PH值为8～12。
具体过程是：把过滤所得的硫酸亚铁滤液加入底部有空气分布器的晶种罐中，调节浓度为20～200g/L，在空气搅拌的情况下，加入液体烧碱至PH值为8～12，继续通入空气进行氧化，空气流量按每立方米物料空气流量为0.5～2m3/min，氧化温度为10～30℃，氧化结束即得到铁红晶种；
所述将铁红晶种进行二步氧化获取铁红产品时，在二步氧化反应过程中加入中和剂烧碱和硫酸亚铁，氧化过程中控制硫酸亚铁浓度为5～80g/L，PH值为1.5～4.5(优选值1.5～3.5)，反应温度为70～95℃；具体过程是：
把铁红晶种加入二步氧化罐中，在空气搅拌的情况下用硫酸或硫酸亚铁调节PH值为1～4，并调节硫酸亚铁初始浓度为10～50g/L，用蒸汽加热至75～95℃，继续按每立方米物料通入0.2～2m3/min的空气进行氧化，氧化过程中连续加入硫酸亚铁和烧碱，控制反应温度为70～95℃，硫酸亚铁浓度为5～80g/L，PH值为1.5～4.5，生成的氧化铁附着在晶种上，使晶粒逐步长大，选择在不同的时段结束反应，即可得到颜色不同的铁红；将反应结束的铁红浆料进行水洗、过筛、过滤、干燥、粉碎即为铁红产品。
本发明方法可从钛白废酸中提取有用物质石膏和氧化铁红，而且达到治理环境，减轻污染的目的。
具体实施方案
实施例一
1、在容积为6000L带搅拌的反应罐中，加入3000L的废酸，开启搅拌慢慢加入细度为120目的重质碳酸钙，直至溶液PH值为4，泵入压滤机压滤，滤液送到硫酸亚铁槽，分析浓度为260g/L；
2、将滤饼用沸腾流化床在250～600℃下焙烧，得到石膏；
3、将上述所得滤液硫酸亚铁溶液500L置于3000L的晶种罐中，用水稀释至浓度为80g/L，在空气搅拌下，加入30％的液体烧碱约98L调节至PH值为9，继续按每立方米物料通入1.0m3/min的空气，反应过程中浆料温度约为20～22℃，氧化结束后得棕红色铁红晶种。
4、把铁红晶种1000L加入5000L的二步氧化反应罐中，按每立方米物料通入2m3/min流量的空气，用废酸调节PH值为2，分析硫酸亚铁初始浓度为40g/L，用蒸汽加热至85℃，以0.5～0.6L/min的流量均衡加入实施例二的硫酸亚铁溶液，0.16～0.19L/min的流量均衡加入30％液体烧碱，控制反应的PH值为1.5～3.5，硫酸亚铁浓度为30～50g/L，反应温度为85±2℃，反应进行36小时后终止，可得浅色铁红产品。
实施例二
1、在容积为6000L带搅拌的反应罐中，加入3000L的废酸，再加入500kg钛白副产品七水硫酸亚铁，搅拌溶解完全后，慢慢加入细度为120目的重质碳酸钙，直至溶液PH值为4，泵入压滤机压滤，滤液送入另一硫酸亚铁槽，分析浓度为425g/L；
2、将滤饼用沸腾流化床在250～600℃下焙烧，得到石膏；
3、取1项所得硫酸亚铁滤液500L于3000L的晶种罐中，用水稀释至浓度为80g/L，在空气搅拌下，加入30％的液体烧碱约155L调节至PH值为9，继续按每立方米物料通入1.5m3/min流量的空气，反应过程中浆料温度约为20～22℃，氧化结束后得棕红色铁红晶种；
4、取铁红晶种1000L于5000L的二步氧化反应罐中，通入2m3/min的空气，用废酸调节PH值为2，分析硫酸亚铁初始浓度为40g/L，用蒸汽加热至85℃，以0.5～0.6L/min的流量均衡加入1项所得硫酸亚铁滤液，0.16～0.19L/min的流量均衡加入30％液体烧碱，控制反应的PH值为1.5～3.5，硫酸亚铁浓度为30～50g/L，反应温度为85±2℃，反应进行60小时后终止，可得深色铁红产品。
下面为实施例3-5主要实验数据：
| 主要数据 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | |
| 1 | 中和剂中和剂粒度PH值硫酸亚铁滤液浓度 | 重质碳酸钙100目3265g/L | 轻质碳酸钙320目4270g/L | 重质碳酸钙浆状5230g/L |
| 2 | 石膏焙烧装置焙烧温度 | 转窑250-600℃ | 沸腾流化床250-600℃ | 沸腾流化床250-600℃ |
| 3获取晶种 | 一步氧化硫酸亚铁滤液浓度滤液所加的中和剂中和剂浓度PH值空气流量(每m3物料)氧化温度 | 50g/L烧碱30％水溶液80.6m3/min10-12℃ | 150g/L烧碱30％水溶液101.5m3/min25-27℃ | 200g/L烧碱30％水溶液122m3/min17-18℃ |
| 4获取铁红 | 二步氧化用酸调PH值硫酸亚铁初始浓度氧化过程温度中和剂氧化过程硫酸亚铁浓度氧化过程PH值氧化总时间 | 120g/L80±2℃烧碱20-30g/L1.5～3.540小时 | 330g/L90±2℃烧碱40-50g/L1.5～3.560小时 | 450g/L85±2℃烧碱70-80g/L1.5～3.572小时 |
Claims (10)
1、一种钛白废酸的综合利用方法，其特征在于：包含下述内容：
(1)、用碳酸钙中和废酸中的游离硫酸，然后过滤，得到生石膏滤饼和硫酸亚铁滤液；
(2)、把所得滤饼用转窑、沸腾流化床等设备培烧，即得到石膏产品；
(3)、把所得滤液硫酸亚铁溶液用烧碱中和得氢氧化亚铁，再通入空气在常温下氧化得到铁红晶种；
(4)、在晶种存在下，用蒸汽加热，并用空气进行二步氧化，均衡地加入硫酸亚铁和烧碱，选择不同的时段终止反应即得到颜色不同的铁红浆料；
将反应结束的铁红浆料进行水洗、过筛、过滤、干燥、粉碎即为铁红产品。
2、根据权利要求1所述的钛白废酸的综合利用方法，其特征在于：所述用于中和废酸中游离硫酸的碳酸钙是重质碳酸钙和/或轻质碳酸钙，加入钛白废酸液中的碳酸钙为细度大于40目的粉状碳酸钙或浆状碳酸钙，直至溶液PH值为3～5，再进行浆料过滤。
3、根据权利要求1或2所述的钛白废酸的综合利用方法，其特征在于：在所述对硫酸亚铁滤液中和获取铁红晶种的过程中，采用的中和剂为烧碱，硫酸亚铁浓度为20～200g/L，中和后PH值为8～12。
4、根据权利要求3所述的钛白废酸的综合利用方法，其特征在于：所述对硫酸亚铁滤液中和获取铁红晶种的过程是：把过滤所得的硫酸亚铁滤液加入底部有空气分布器的晶种罐中，调节浓度为20～200g/L，在空气搅拌的情况下，加入液体烧碱至PH值为8～12，继续通入空气进行氧化，空气流量按每立方米物料空气流量为0.5～2m3/min，氧化温度为10～30℃，氧化结束即得到铁红晶种。
5、根据权利要求1或2所述的钛白废酸的综合利用方法，其特征在于：所述将铁红晶种进行二步氧化获取铁红产品时，在二步氧化反应过程中加入中和剂烧碱和硫酸亚铁，氧化过程中控制硫酸亚铁浓度为5～80g/L，PH值为1.5～4.5，反应温度为70～95℃。
6、根据权利要求5所述的钛白废酸的综合利用方法，其特征在于：所述将铁红晶种进行二步氧化获取铁红产品的过程是：把铁红晶种加入二步氧化罐中，在空气搅拌的情况下用硫酸或硫酸亚铁调节PH值为1～4，并调节硫酸亚铁初始浓度为10～50g/L，用蒸汽加热至75～95℃，继续按每立方米物料通入0.2～2m3/min的空气进行氧化，氧化过程中连续加入硫酸亚铁和烧碱，控制反应温度为70～95℃，硫酸亚铁浓度为5～80g/L，PH值为1.5～4.5，生成的氧化铁附着在晶种上，使晶粒逐步长大，选择在不同的时段结束反应，即可得到颜色不同的铁红；将反应结束的铁红浆料进行水洗、过筛、过滤、干燥、粉碎即为铁红产品。
7、根据权利要求3所述的钛白废酸的综合利用方法，其特征在于：所述将铁红晶种进行二步氧化获取铁红产品时，在二步氧化反应过程中加入中和剂烧碱和硫酸亚铁， 氧化过程中控制硫酸亚铁浓度为5～80g/L，PH值为1.5～4.5，反应温度为70～95℃。
8、根据权利要求7所述的钛白废酸的综合利用方法，其特征在于：所述将铁红晶种进行二步氧化获取铁红产品的过程是：把铁红晶种加入二步氧化罐中，在空气搅拌的情况下用硫酸或硫酸亚铁调节PH值为1～4，并调节硫酸亚铁初始浓度为10～50g/L，用蒸汽加热至75～95℃，继续按每立方米物料通入0.2～2m3/min的空气进行氧化，氧化过程中连续加入硫酸亚铁和烧碱，控制反应温度为70～95℃，硫酸亚铁浓度为5～80g/L，PH值为1.5～4.5，生成的氧化铁附着在晶种上，使晶粒逐步长大，选择在不同的时段结束反应，即可得到颜色不同的铁红；将反应结束的铁红浆料进行水洗、过筛、过滤、干燥、粉碎即为铁红产品。
9、根据权利要求4所述的钛白废酸的综合利用方法，其特征在于：所述将铁红晶种进行二步氧化获取铁红产品时，在二步氧化反应过程中加入中和剂烧碱和硫酸亚铁，氧化过程中控制硫酸亚铁浓度为5～80g/L，PH值为1.5～4.5，反应温度为70～95℃。
10、根据权利要求9所述的钛白废酸的综合利用方法，其特征在于：所述将铁红晶种进行二步氧化获取铁红产品的过程是：把铁红晶种加入二步氧化罐中，在空气搅拌的情况下用硫酸或硫酸亚铁调节PH值为1～4，并调节硫酸亚铁初始浓度为10～50g/L，用蒸汽加热至75～95℃，继续按每立方米物料通入0.2～2m3/min的空气进行氧化，氧化过程中连续加入硫酸亚铁和烧碱，控制反应温度为70～95℃，硫酸亚铁浓度为5～80g/L，PH值为1.5～4.5，生成的氧化铁附着在晶种上，使晶粒逐步长大，选择在不同的时段结束反应，即可得到颜色不同的铁红；将反应结束的铁红浆料进行水洗、过筛、过滤、干燥、粉碎即为铁红产品。
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