ES2257713T3 - Procedimiento para la neutralizacion y reutilizacion de residuos de desintegracion que se producen en la produccion de dioxido de titanio segun el procedimiento al sulfato. - Google Patents
Procedimiento para la neutralizacion y reutilizacion de residuos de desintegracion que se producen en la produccion de dioxido de titanio segun el procedimiento al sulfato.Info
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Abstract
Procedimiento para la fabricación de dióxido de titanio según el procedimiento al sulfato, en el que se desintegran materias primas que contienen titanio con ácido sulfúrico, y en el que los residuos de desintegración que precipitan en la desintegración de materias primas que contienen dióxido de titanio con ácido sulfúrico, se filtran en un filtro-prensa de varias cámaras, caracterizado porque la torta de filtración que contiene los residuos de desintegración se neutraliza en el filtro- prensa de varias cámaras con una solución o suspensión de reacción básica.
Description
Procedimiento para la neutralización y
reutilización de residuos de desintegración que se producen en la
producción de dióxido de titanio según el procedimiento al
sulfato.
La invención se refiere a un procedimiento para
neutralizar y reutilizar los residuos de desintegración que se
producen en la fabricación de dióxido de titanio según el
procedimiento al sulfato.
En la fabricación de dióxido de titanio según el
procedimiento al sulfato se secan y trituran materias primas que
contienen dióxido de titanio (escoria, ilmenita) y, a continuación,
se desintegran con ácido sulfúrico concentrado. La reacción entre
las materias primas y el ácido sulfúrico concentrado se lleva a
cabo, de manera discontinua, en calderas de reacción provistas de
mampostería interior. En la reacción de desintegración se convierten
prácticamente todos los óxidos de elementos presentes en las
materias primas, que reaccionan con ácido sulfúrico, en los
correspondientes sulfatos metálicos. Tras la reacción, permanece una
masa sólida (torta de desintegración) que se disuelve con agua y/o
ácido sulfúrico diluido.
La solución de desintegración se libera
completamente de los componentes no disueltos (residuos de
desintegración, ganga) por medio de procesos de sedimentación y
filtración. En un proceso adicional, y a partir de la solución de
desintegración libre de sólidos, se prepara por hidrólisis una
suspensión de ácido metatitánico. Tras el lavado, blanqueado y,
eventualmente, tratamiento con sales, así como filtración, el ácido
metatitánico se calcina en un horno de tambor.
Los residuos de desintegración que, en función de
las materias primas utilizadas, están compuestos esencialmente por
dióxido de titanio, dióxido de silicio, óxido de aluminio y de
hierro, se maceran habitualmente con ácido sulfúrico diluido, y se
separan nuevamente mediante un proceso de sedimentación. Esta forma
de proceder separa en gran medida - aunque no por completo - los
componentes de TiO_{2} solubles adheridos a los residuos de
desintegración.
En un paso adicional, los residuos de
desintegración lavados de esta forma se filtran por medio de un
filtro-prensa de varias cámaras o un filtro
rotatorio, se maceran con agua y se depositan, tras la
neutralización con habitualmente una suspensión de hidróxido de
calcio y nueva filtración.
En este procedimiento resulta inconveniente,
desde el punto de vista económico, la multiplicidad de aparatos y
etapas de procedimiento y, desde el punto de vista ecológico, el
aumento del volumen de desechos o depósitos a causa del sulfato
cálcico (yeso) que se forma a causa de la neutralización.
Adicionalmente, resulta inconveniente el consumo excesivo de agente
de neutralización, determinado por el ácido sulfúrico adherido y no
desprendido con el lavado de los residuos de desintegración.
Igualmente problemáticos son los sulfatos metálicos que se adhieren
a los residuos de desintegración. Adicionalmente, el agua que
contiene la mezcla de residuos de desintegración y yeso sólo se
separa de manera insuficiente. Esto dificulta el manejo y
transporte, puesto que esta mezcla contiene humedades residuales
claramente mayores que 20% y, adicionalmente, se comporta de manera
tixotrópica.
El residuo de desintegración, en función de las
materias primas utilizados y del rendimiento de la reacción de
desintegración, puede contener todavía entre 20 hasta 60% de dióxido
de titanio. En lugar de desechar este residuo, resulta deseable
aprovechar el contenido aún presente en TiO_{2}.
De esta forma, en el documento DE 29 51 749 C2 se
describe un procedimiento en el cual se disgrega de 5 hasta 95% de
un residuo de desintegración que contiene dióxido de titanio,
obtenido por filtración rotatoria con consiguiente lavado, junto con
95 hasta 5% de escoria finamente dividida, en ácido sulfúrico, con
un contenido de >86%. En el documento DE 40 27 105 A1 se describe
un procedimiento mediante el que se disgrega el residuo de
desintegración con ácido sulfúrico concentrado, bajo aporte de
energía, por ejemplo, en tornillos sin fin, tubos rotatorios o
aparatos similares.
El inconveniente de los procedimientos descritos
es que, tras la filtración rotatoria y el lavado, los residuos de
desintegración sin pretratamiento adicional son difícilmente
manejables debido a su elevado contenido en humedad (por ejemplo,
30%), requieren para la reacción de desintegración concentraciones
mayores de ácido sulfúrico y el aporte de energía y, a causa del
contenido en ácido sulfúrico adherido, tienen una potente acción
corrosiva. Adicionalmente, en la reutilización de cantidades mayores
de residuos de desintegración, se produce un enriquecimiento en
componentes que no reaccionan con ácido sulfúrico, en especial
dióxido de silicio.
Es misión de la invención superar los
inconvenientes del estado de la técnica y, en especial, lograr un
procedimiento para la neutralización de los residuos de
desintegración que se forman durante la fabricación de dióxido de
titanio según el procedimiento al sulfato en el que se reduzca el
gasto en utillaje con respecto al estado de la técnica, disminuya el
consumo en agentes de neutralización, se logre neutralizar por
completo el ácido sulfúrico adherido a los residuos de
desintegración, se puedan separar por completo mediante lavado los
sulfatos metálicos adheridos a los residuos de desintegración, y se
reduzca la masa de la torta de filtración (residuo de
desintegración) que precipita. Adicionalmente, se debe recuperar en
parte el TiO_{2} contenido en el residuo de desintegración.
La tarea se resuelve mediante la filtración en un
filtro-prensa de varias cámaras de los residuos de
desintegración que precipitan en la desintegración de las materias
primas que contienen dióxido de titanio con ácido sulfúrico, y
neutralizando la torta de filtración que contiene los residuos de
desintegración en el filtro-prensa de varias cámaras
con una solución o suspensión de reacción básica.
De manera sorprendente, se ha encontrado que la
torta de filtración en el filtro-prensa de varias
cámaras se puede neutralizar de forma completa y reproducible; es
decir, en un aparato de filtración se lleva a cabo, tras la
filtración propiamente dicha, también una reacción química
(neutralización).
Preferentemente, la neutralización se lleva a
cabo con una solución de hidróxido de metal alcalino o una
suspensión de hidróxido de metal alcalino-térreo. Se
prefieren, en especial, NaOH o Ca(OH)_{2}. La
concentración de la solución o suspensión de reacción básica
asciende, preferentemente, a 0,1 hasta 10% en peso y, de forma
especialmente preferida, a 0,1 hasta 4% en peso.
En una forma de realización adicional del
procedimiento según la invención, se agregan las materias primas que
contienen dióxido de titanio (por ejemplo, escoria o ilmenita) a los
residuos de desintegración neutralizados y, a continuación, se
secan, se trituran y se desintegran con ácido sulfúrico de manera
conocida. Preferentemente, los residuos de desintegración de las
materias primas se añaden en una proporción de 1 hasta 10% en peso,
referida a la mezcla de materias primas y residuos. Se prefiere
especialmente una proporción de 2 hasta 5% en peso.
Se ha encontrado, sorprendentemente, que el
rendimiento de una mezcla de escoria/ilmenita, agregada a los
residuos de desintegración, bajo condiciones de reacción idénticas,
presenta la misma evolución de reacción y el mismo rendimiento en
TiO_{2}, con respecto al contenido total en TiO_{2} de la mezcla
de partida, que la mezcla de escoria/ilmenita sin la adición de
residuos de desintegración. Esto significa que los residuos de
desintegración utilizados de esta forma se pueden manejar y hacer
reaccionar del mismo modo que una materia prima normal. En este
caso, se pueden utilizar también residuos de desintegración
obtenidos según una fase de neutralización conocida y no según la
fase de neutralización en un filtro-prensa de varias
cámaras descrita en este documento.
Por ejemplo, el procedimiento según la invención
se puede llevar a cabo de la forma siguiente (sin que ello comporte
ningún tipo de limitación):
Se secan y trituran las materias primas que
contienen dióxido de titanio (escoria, ilmenita) y, a continuación,
se desintegran con ácido sulfúrico concentrado. La masa sólida
remanente después de la reacción (torta de desintegración) se
disuelve con agua y/o ácido sulfúrico diluido. Tras la
sedimentación, se separa en un concentrador la solución de
desintegración de la ganga, y se sigue procesando de manera
habitual. La corriente de fondo del concentrador, es decir, el
residuo de desintegración, se puede mezclar con ácido sulfúrico
diluido (para mejorar la bombeabilidad). Seguidamente, el residuo de
desintegración se filtra en un filtro-prensa de
varias cámaras, eventualmente se lava, preferentemente se neutraliza
con sosa cáustica diluida y, eventualmente, se seca por soplado. La
concentración de la sosa cáustica es, preferentemente, 0,1 hasta 10%
en peso, de forma especialmente preferida 01 hasta 4% en peso. El
residuo de desintegración neutralizado (secado o no secado) se
puede alimentar, a continuación, de nuevo a la materia prima.
Preferentemente, los filtrados de los procesos de filtración,
neutralización y lavado se devuelven en su totalidad al proceso, por
ejemplo, los filtrados se utilizan para disolver la torta de
desintegración.
El procedimiento según la invención tiene las
siguientes ventajas:
- -
- En relación con el estado de la técnica, se utilizan menos aparatos.
- -
- Los sulfatos de metal adheridos a los residuos de desintegración se separan completamente por lavado, lo que conduce a una minimización de la fracción eluible en la torta de filtración.
- -
- Se reduce claramente el consumo en agente de neutralización.
- -
- Se neutraliza por completo el ácido sulfúrico adherido a los residuos de desintegración.
- -
- Disminuye la masa de la torta de filtración que precipita, y mejoran las propiedades de manipulación de la torta de filtración.
- -
- No es necesario el pretratamiento de los residuos de desintegración cuando se les agrega nuevamente a las materias primas. La mezcla de materia prima y residuo de desintegración también se puede hacer reaccionar, bajo las condiciones de reacción habituales, con ácido sulfúrico, en donde la fracción de TiO_{2} del residuo de desintegración agregado reacciona igualmente con el ácido sulfúrico, de forma que mejora también el rendimiento global del contenido en TiO_{2} de la materia prima.
Claims (8)
1. Procedimiento para la fabricación de dióxido
de titanio según el procedimiento al sulfato, en el que se
desintegran materias primas que contienen titanio con ácido
sulfúrico, y en el que los residuos de desintegración que precipitan
en la desintegración de materias primas que contienen dióxido de
titanio con ácido sulfúrico, se filtran en un
filtro-prensa de varias cámaras,
caracterizado porque la torta de filtración que contiene los
residuos de desintegración se neutraliza en el
filtro-prensa de varias cámaras con una solución o
suspensión de reacción básica.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque la neutralización se lleva a cabo con
una solución de hidróxido de metal alcalino o una suspensión de
hidróxido de metal alcalino-térreo.
3. Procedimiento según la reivindicación 2,
caracterizado porque la neutralización se lleva a cabo con
NaOH o Ca(OH)_{2}.
4. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la concentración
de la solución o suspensión de reacción básica es 0,1 hasta 10% en
peso.
5. Procedimiento según la reivindicación 4,
caracterizado porque la concentración de la solución o
suspensión de reacción básica es 0,1 hasta 4% en peso.
6. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque las materias
primas que contienen dióxido de titanio se agregan a los residuos de
desintegración neutralizados, y esta mezcla de materias primas, a
continuación, se seca, se tritura, y se desintegra con ácido
sulfúrico de forma conocida.
7. Procedimiento según la reivindicación 6,
caracterizado porque los residuos de desintegración se
agregan a las materias primas en una proporción de 1 hasta 10% en
peso, referida a la mezcla de materias primas y residuos.
8. Procedimiento según la reivindicación 7,
caracterizado porque los residuos de desintegración se
agregan a las materias primas en una proporción de 2 hasta 5% en
peso, referida a la mezcla de materias primas y residuos.
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