PL209906B1 - Sposób neutralizacji i ponownego stosowania pozostałości z roztwarzania powstających podczas wytwarzania dwutlenku tytanu metodą siarczanową - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Wynalazek dotyczy sposobu neutralizacji i ponownego stosowania pozostałości z roztwarzania, które powstają podczas wytwarzania dwutlenku tytanu metodą siarczanową.

Podczas wytwarzania dwutlenku tytanu metodą siarczanową, surowce zawierające dwutlenek tytanu (żużel, ilmenit) suszy się i miele i następnie roztwarza w stężonym kwasie siarkowym. Reakcję surowców ze stężonym kwasem siarkowym przeprowadza się okresowo w wymurowanych zbiornikach reakcyjnych. Podczas reakcji roztwarzania, prawie wszystkie tlenki pierwiastków występujące w surowcach, które reagują z kwasem siarkowym, przekształcane są do odpowiednich siarczanów metali. Po reakcji pozostaje stała masa (placek z roztwarzania), który rozpuszcza się w wodzie i/lub w rozcień czonym kwasie siarkowym.

Roztwór z roztwarzania uwalnia się od nierozpuszczonych składników (pozostałości z rozpuszczania, skała płonna) na drodze procesów sedymentacji i filtrowania. Podczas dalszej przeróbki, z roztworu z rozpuszczania, oczyszczonego od stał ych zanieczyszczeń , poprzez hydrolizę wytwarza się zawiesinę kwasu metatytanowego. Kwas metatytanowy po wymyciu, bieleniu i ewentualnej obróbce solą oraz filtracji kalcynuje się w piecu obrotowym.

Pozostałości z roztwarzania, które w zależności od stosowanego surowca składają się głównie z dwutlenku tytanu, dwutlenku krzemu, tlenków glinu i tlenków ż elaza, zwykle ponownie miesza się z rozcień czonym kwasem siarkowym i ponownie rozdziela za pomocą sedymentacji. Ten etap uwalnia dodatkowo, jednak jeszcze nie całkowicie, rozpuszczalny udział TiO2 zatrzymany w pozostałościach z roztwarzania.

W dalszym etapie, tak wymyte pozostał o ś ci z roztwarzania filtruje się za pomocą komorowej prasy filtracyjnej lub filtra obrotowego, miesza z wodą i po neutralizacji, zwykle za pomocą zawiesiny wodorotlenku wapnia i ponownej filtracji, usuwa na składowisko odpadów.

Wadą w tym sposobie postępowania, z ekonomicznego punktu widzenia, jest duża ilość aparatów i etapów sposobu oraz, z ekologicznego punktu widzenia, zwiększenie objętości odpadów lub zdeponowanych materiałów ze względu na siarczan wapnia (gips) powstający podczas neutralizacji. Niekorzystne jest także nadmierne zużycie środka do neutralizacji, co spowodowane jest przez zatrzymany w pozostałości z roztwarzania i nie wymyty kwas siarkowy. Problemy sprawiają także siarczany metali zatrzymane w pozostałości z roztwarzania. Ponadto mieszanina pozostałości z roztwarzania i gipsu daje się tylko z trudnością odwadniać. Utrudnia to obchodzenie się z mieszaniną i transport, ponieważ wykazuje ona wilgotność resztkową znacznie powyżej 20%, a ponadto zachowuje się tiksotropowo.

Pozostałość z roztwarzania, w zależności od stosowanych surowców i wydajności reakcji roztwarzania może zawierać jeszcze 20 do 60% dwutlenku tytanu. Zamiast deponowania tej pozostałości, byłoby pożądane, wykorzystanie tej jeszcze istniejącej zawartości TiO2.

Tak więc, w opisie patentowym DE 29 51 749 C2 opisano sposób, w którym rozpuszczaniu w kwasie siarkowym o stężeniu > 86%, poddaje się 5 do 95% pozostał o ś ci z roztwarzania zawierają cej dwutlenek tytanu, otrzymanej przez filtrację na filtrze obrotowym i następujące dalej wymywanie, razem z 95 do 5% subtelnie rozdrobnionego żużla. W opisie patentowym DE 40 27 105 A1 opisano sposób, w którym pozostałość z roztwarzania rozpuszcza się za pomocą stężonego kwasu siarkowego doprowadzając energię, np., stosując ślimaki, rury obrotowe lub podobną aparaturę.

Wadą opisanych sposobów jest to, że z pozostałościami z roztwarzania po filtracji na filtrze obrotowym i wymywaniu, bez dalszej obróbki, ze względu na dużą zawartość resztkowej wilgoci (np., 30%) trudno się obchodzić, wymagają one wyższych stężeń kwasu siarkowego do reakcji rozpuszczania i doprowadzania energii i działają silnie korodująco, ze względu na zawartość zatrzymanego kwasu siarkowego. Ponadto, przy ponownym stosowaniu dużych ilości wsadu z roztwarzania, wzbogacona zostaje ilość składników nie reagujących z kwasem siarkowym, w szczególności dwutlenku krzemu.

Zadaniem wynalazku jest przezwyciężenie wad znanego stanu techniki, a w szczególności oddanie do dyspozycji sposobu neutralizacji pozostałości z roztwarzania, powstających podczas wytwarzania dwutlenku tytanu metodą siarczanową, w którym w stosunku do znanego stanu techniki zmniejszy się nakład aparaturowy, zmniejszy się ilość środka do neutralizacji, kwas siarkowy zatrzymany na pozostałości z roztwarzania zostanie całkowicie zneutralizowany, siarczany metali zatrzymane na pozostałości z roztwarzania zostaną całkowicie wymyte i zmniejszy się masa odpadowego placPL 209 906 B1 ka filtracyjnego (pozostałości z roztwarzania). Ponadto z pozostałości z roztwarzania powinno się przynajmniej częściowo odzyskać zatrzymany TiO2.

Zadanie to zostało rozwiązane dzięki temu, że pozostałości wypadające podczas rozpuszczania w kwasie siarkowym surowców zawierają cych dwutlenek tytanu filtruje si ę na komorowej membranowej prasie filtracyjnej, a placek filtracyjny zawierający pozostałości z roztwarzania neutralizuje się roztworem lub zawiesiną reagującą zasadowo w komorowej membranowej prasie filtracyjnej.

Niespodziewanie wynaleziono, że placek filtracyjny daje się całkowicie i powtarzalnie zneutralizować w komorowej membranowej prasie filtracyjnej, to znaczy, że w aparaturze do filtracji po właściwej filtracji zachodzi reakcja chemiczna (neutralizacja).

Korzystnie neutralizację przeprowadza się roztworem wodorotlenku metalu alkalicznego lub zawiesiną wodorotlenku metalu ziem alkalicznych. Szczególnie korzystne są NaOH i Ca(OH)2. Stężenie roztworu lub zawiesiny reagującej zasadowo wynosi korzystnie 0,1 do 10% wagowych, szczególnie korzystnie 0,1 do 4% wagowych.

W dalszej postaci wykonania sposobu według wynalazku, surowce zawierające dwutlenek tytanu (np., żużel lub ilmenit) miesza się ze zneutralizowaną pozostałością z roztwarzania a następnie w znany sposób suszy, miele i rozpuszcza w kwasie siarkowym. Korzystnie pozostałości z roztwarzania dodaje się do surowców w ilości 1 do 10% wagowych w przeliczeniu na mieszaninę surowców i pozostałości. Szczególnie korzystny jest udział od 2 do 5% wagowych.

Niespodziewanie wynaleziono, że wydajność mieszanin żużel/ilmenit, do których dodano pozostałości z roztwarzania, w takich samych warunkach reakcji, ma ten sam przebieg i takie same wydajności TiO2 w przeliczeniu na łączną zawartość TiO2 w wyjściowej mieszaninie, jak mieszanina żużel/ilmenit bez dodatku pozostałości z roztwarzania. Oznacza to, że pozostałości z roztwarzania stosowane w tej postaci zachowują się i mogą być przerabiane jak zwykły surowiec. Można przy tym stosować także pozostałości z roztwarzania, które otrzymane zostały w znanym już etapie neutralizacji, ale nie były poddane opisanemu tu etapowi neutralizacji w komorowej membranowej prasie filtracyjnej.

Przykładowo sposób według wynalazku można zrealizować następująco (bez jakichkolwiek ograniczeń wypływających z tego przykładu).

Surowce zawierające dwutlenek tytanu (żużel, ilmenit) suszy się i miele i następnie rozpuszcza w stężonym kwasie siarkowym. Stałą mas ę pozostałą po reakcji (placek z roztwarzania) rozpuszcza się w wodzie i/lub rozcieńczonym kwasie siarkowym. Po sedymentacji roztwór z roztwarzania oddziela się od skały płonnej w zagęszczarce i przerabia dalej w zwykły sposób. Dolną fazę z zagęszczarki, a więc pozostałość z roztwarzania można (w celu polepszenia zdolności do pompowania) zadać rozcieńczonym kwasem siarkowym. Pozostałość z roztwarzania następnie filtruje się przez komorową membranową prasę filtracyjną, ewentualnie wymywa, korzystnie neutralizuje rozcieńczonym ługiem sodowym i ewentualnie przedmuchuje do suchości. Stężenie ługu sodowego wynosi korzystnie 0,1 do 10%, szczególnie korzystnie 0,1 do 4% wagowych. Zneutralizowaną (wysuszoną lub nie wysuszoną) pozostałość z roztwarzania można następnie połączyć z surowcem. Przesącze z procesu filtracji, neutralizacji i wymywania zawraca się w pełni do procesu, np., przesącze stosuje się do rozpuszczania placka z roztwarzania.

Sposób według wynalazku ma następujące korzyści:

- Stosuje się mniej aparatów w stosunku do stanu techniki.

- Siarczany metali zatrzymane na pozostał oś ci z roztwarzania zostają cał kowicie wymyte, co prowadzi do zminimalizowania udziału części dających się wymyć z placka filtracyjnego.

- Zmniejsza się znacznie zużycie środka do neutralizacji.

- Całkowicie neutralizuje się kwas siarkowy zatrzymany na pozostałości z roztwarzania.

- Zmniejsza się mas ę odpadowego placka filtracyjnego i polepsza się warunki obchodzenia się z plackiem filtracyjnym.

- Pozostałości z roztwarzania nie muszą być wstę pnie obrabiane przed ich dodawaniem do surowców. Mieszaninę surowców i pozostałości z roztwarzania można także poddawać reakcji ze stężonym kwasem siarkowym w zwykłych warunkach, przy czym udział TiO2 z domieszanej pozostałości z roztwarzania reaguje takż e z kwasem siarkowym tak, ż e polepsza się wydajność łączna w stosunku do zawartości TiO2 w surowcach.

Claims (8)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób neutralizacji pozostałości z roztwarzania powstających podczas wytwarzania dwutlenku tytanu metodą siarczanową, w której surowce zawierające dwutlenek tytanu rozpuszcza się w kwasie siarkowym i pozostał o ś ci z roztwarzania powstał e przy rozpuszczaniu surowców zawierają cych dwutlenek tytanu w kwasie siarkowym filtruje się na komorowej membranowej prasie filtracyjnej, znamienny tym, że placek filtracyjny zawierający pozostałości z roztwarzania neutralizuje się reagującym zasadowo roztworem lub zawiesiną w komorowej membranowej prasie filtracyjnej.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że neutralizację przeprowadza się roztworem wodorotlenku metalu alkalicznego lub zawiesiną wodorotlenku metalu ziem alkalicznych.
3. 3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że neutralizację przeprowadza się za pomocą NaOH lub Ca(OH)2.
4. 4. Sposób według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienny tym, że stężenie roztworu lub zawiesiny reagującej zasadowo wynosi 0,1 do 10% wagowych.
5. 5. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że stężenie roztworu lub zawiesiny reagującej zasadowo wynosi 0,1 do 4% wagowych.
6. 6. Zastosowanie pozostałości z roztwarzania powstających podczas wytwarzania dwutlenku tytanu metodą siarczanową zneutralizowanych sposobem określonym w zastrz. 1 do 5 do wytwarzania dwutlenku tytanu metodą siarczanową, znamienne tym, że surowce zawierające dwutlenek tytanu miesza się ze zneutralizowaną pozostałością z roztwarzania, a następnie tę mieszaninę surowców w znany sposób suszy się , miele i roztwarza w kwasie siarkowym.
7. 7. Zastosowanie według zastrz. 6, znamienne tym, że zneutralizowaną pozostałość z roztwarzania dodaje się do surowców w ilości od 1 do 10% wagowych w przeliczeniu na mieszaninę surowców i pozostałości.
8. 8. Zastosowanie według zastrz. 7, znamienne tym, że zneutralizowaną pozostałość z roztwarzania dodaje się do surowców w ilości od 2 do 5% wagowych w przeliczeniu na mieszaninę surowców i pozostałości.