專利名稱：硫酸法鈦白粉生產(chǎn)中廢酸廢渣的利用方法
技術領域：
本發(fā)明涉及硫酸法鈦白粉生產(chǎn)中廢酸廢渣的利用方法。
背景技術：
硫酸法生產(chǎn)鈦白粉是中國鈦白粉生產(chǎn)的主要技術類型，而硫酸法鈦白粉 生產(chǎn)排出的廢酸酸液對環(huán)境的污染是比較嚴重的。以鈦鐵礦為原料用硫酸法生產(chǎn)鈦白粉時，每生產(chǎn)1噸鈦白即會排出廢酸約8噸，廢 渣硫酸亞鐵約4噸。這些廢酸中硫酸的含量約為18 24%，硫酸亞鐵含量約為15 25%， 不僅造成嚴重的環(huán)境污染，而且白白浪費了大量可利用的資源。目前，鈦白生產(chǎn)中的廢酸治理主要用于⑴鋼材酸洗除銹.鈦白生產(chǎn)中的廢酸，其 濃度適合于鋼材的酸洗除銹，通過酸洗，氧化鐵被溶解，生成硫酸亞鐵，當廢酸內(nèi)硫酸亞鐵 積聚至一定質(zhì)量分數(shù)，便可采用真空蒸發(fā)和冷卻結晶的方法，使硫酸亞鐵成為晶體析出，析 出的結晶熟化后過濾。(2)生產(chǎn)聚硫酸鋁鐵混凝劑.利用硫酸法鈦白粉生產(chǎn)過程中副產(chǎn)的 廢硫酸與粉煤灰進行處理，從粉煤灰中溶解鋁、鐵等化學成分同時消耗大量的廢酸。分離并 清洗粉煤灰，得到高活性酸處理粉煤灰。分離粉煤灰后的溶液濃縮后冷卻結晶，分離出硫酸 鋁；提取硫酸鋁后的母液進一步加工成聚硫酸鋁鐵混凝劑。(3)生產(chǎn)工業(yè)級七水硫酸鎂，廢 酸作為主要原料通過與菱苦土或菱鎂礦的鍛燒物氧化鎂作用，經(jīng)過壓濾、蒸發(fā)濃縮、冷卻結 晶、離心分離、干燥等工序得到工業(yè)級七水硫酸鎂產(chǎn)品。(4)廢酸濃縮回收。目前有的萬噸 級大廠已投資建設廢酸濃縮回收裝置，通過蒸發(fā)濃縮，可使廢酸質(zhì)量分數(shù)提高至50%左右， 去除析出的沉淀物后，便可回收利用。(5)廢酸聯(lián)產(chǎn)紅、白石膏。廢酸與石灰石控制一定pH 充分反應，然后固液分離，分離后的濾餅經(jīng)過洗滌，即可得到成品白石膏<CaS04 ·2Η20)。(6) 廢酸還原解毒鉻渣。鉻渣是鉻鐵礦生產(chǎn)鉻酸鈉的殘渣，其中仍含鉻化合物3. 0%-4. 5%(質(zhì)量 分數(shù)，以Cr2O3計，下同)，水溶性鉻1%_2%，酸溶鉻0. 95%-1. 8%，是一種有毒廢渣。解毒此廢 渣必須要還原劑或者提供還原氛圍，廢酸中有還原性亞鐵離子，將廢酸與鉻渣按一定比例 混合，在酸性條件下，廢酸中的Fe2+可將鉻渣中的Cr6+還原為Cr3+，使鉻渣解毒。未見報道 鈦白廢酸用于生產(chǎn)聚合硫酸鐵的資料。聚合硫酸鐵是一種無機高分子絮凝劑，對于污水中的某些重金屬離子及污水中的 COD、BOD、SS、色度、惡臭、乳化油等具有顯著的去除效果，它對于工業(yè)用水、飲用水也是一 種價廉、優(yōu)良的凈化劑，它與鋁鹽類絮凝劑相比具有很大的優(yōu)越性，是一種優(yōu)良的污水凈化 劑。本發(fā)明要解決的重要技術問題就是提供一種能夠減輕污染的硫酸法鈦白廢酸廢 渣的利用方法，用硫酸法鈦白粉生產(chǎn)中廢酸廢渣為原料，有機合成的鐵泥與硝酸合成的硝 酸鐵為反應助劑，生產(chǎn)聚合硫酸鐵。聚合硫酸鐵的現(xiàn)有技術(日本昭51-17516)是采用以硫酸亞鐵為原料，亞硝酸鈉 為催化劑，進行17小時的空氣氧化，制得聚合硫酸鐵溶液。這種生產(chǎn)方法催化劑投加量大、 氧化反應時間長，并且在氧化過程中含有大量二氧化氮的氣體不斷排出。造成污染，需要進
3行凈化處理。CN86100483采用純氧氧化，亞硝酸鈉為催化劑，雖減少反應時間，但成本高。CN1031699采用硝酸為催化氧化劑，通空氣或氧氣，103_107°C聚合成聚合硫酸鐵， 尾氣用堿液或石灰水吸收其中的酸氣。CN1052293采用雙氧水為催化氧化劑，氧化合成聚合硫酸鐵，雙氧水用量大，成本高。本發(fā)明利用硫酸法鈦白粉生產(chǎn)中的廢酸廢渣為原料，生產(chǎn)聚合硫酸鐵，既降低了 成本又減少了廢酸廢渣對環(huán)境的污染。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種硫酸法鈦白粉生產(chǎn)中廢酸廢渣的利用方法，本方法不僅 有效地利用了硫酸法鈦白粉生產(chǎn)中含硫酸為18 24%硫酸亞鐵為15 25%的廢酸和固 體硫酸亞鐵廢渣，用有機合成的廢渣還原鐵泥合成反應助劑硝酸鐵，而且氧化聚合時間 短，只需1一3小時。本發(fā)明采用富氧空氣為氧化劑，在裝有填料塔的搪瓷反應釜中合成聚 合硫酸鐵；用硫酸亞鐵溶液處理氧化尾氣。沒有二次公害，避免了對環(huán)境的污染。本發(fā)明 耗能少，成本低，操作方便，不僅有效地利用了工業(yè)廢酸、廢渣，而且避免對環(huán)境造成污染。采用硝酸鐵為反應助劑，具有制備容易、成本低、反應快的優(yōu)點。鐵泥的主要成分 是氧化亞鐵和少量的鐵粉，與濃硝酸進行化學反應得到硝酸鐵
Fe0+4HN03—Fe (NO3) 3+N02+2H20 Fe+6HN03—Fe (NO3) 3+3N02+3H20 聚合硫酸鐵的化學合成過程中化學反應有 3 Fe2++4H++N03 — 3 Fe3++2H20+N0 2FeS04+ 2HN03+ H2SO4= Fe2(SO4)3 +2N02+H20 2FeS04+ NO2+ H2SO4= Fe2(SO4)3 +N0+2H20 2N0 + O2 = 2N02 3N02 + H2O= 2HN03 + NO HiFe2 (SO4) 3 +mn (0H_) = [ Fe2 (OH) n (SO4) 3_ /2 ] m 其中n<2，m>10
由于硫酸亞鐵的氧化反應是吸熱反應，反應中還要求亞鐵以離子狀態(tài)存在于溶液之 中。但是，亞鐵離子容易和一氧化氮生成硫酸亞硝酰合鐵，比較穩(wěn)定；因此，亞硝酰合鐵離子 必須在一定溫度和攪拌狀態(tài)才容易分解。所以，反應溫度越高，攪拌強度越大對反應進行越 有利。但考慮到能源的消耗及對設備的要求；同時要保證反應順利進行，反應的溫度應在 750C _120°C之間為宜，這樣反應完成時間為1. 5—2小時。但為了保證反應獲得最佳效果，保證液氣兩相充分的接觸，促使二氧化氮、硝酸根 不斷地和二價鐵離予(Fe2+)反應，要采取強烈攪拌措施的同時，采用填料塔加大氣液的接 觸面積，促使氧化反應更快進行。為了利于二氧化氮、硝酸根和亞鐵離子的反應，在反應體系中需有過量的氧氣和 保持一定的壓力。本發(fā)明控制反應系統(tǒng)中硫酸亞鐵與硫酸的摩爾比為1 :0. 2 — 0. 33，最好為1 0. 26 一 0. 30 ；硝酸鐵為反應助劑，加入量為硫酸亞鐵的質(zhì)量的2%-20%。
生產(chǎn)步驟為
先從助劑配制釜加料口向耐酸搪瓷反應釜加入68%工業(yè)硝酸，再加入還原鐵泥，然后 啟動攪拌反應制備硝酸鐵，備用。然后，從硫酸亞鐵溶解釜的加入口，加入固體硫酸亞鐵，升溫到75_85°C，待固體硫 酸亞鐵全部溶解后，啟動攪拌和循環(huán)泵。再將硫酸亞鐵、廢酸、硝酸鐵按質(zhì)量比放入耐酸搪瓷反應釜中，升溫溶解硫酸亞鐵 后，啟動攪拌。攪拌的速度控制在60—150轉(zhuǎn)/分，升溫使催化氧化聚合反應在75-120°C 的溫度范圍內(nèi)進行，進行反應的時間控制在1-3小時，生成的產(chǎn)品為深褐色油狀的聚合硫 酸鐵。在反應過程中放出的一氧化氮在反應釜頂?shù)奶盍纤?nèi)被鼓入的富氧空氣接觸氧 化成二氧化氮，生成的二氧化氮與反應釜循環(huán)泵輸送的物料繼續(xù)進行反應。排出管中由空 氣帶出的一氧化氮，進入尾氣吸收填料塔。用大量的硫酸亞鐵溶液吸收尾氣中的一氧化氮， 確保尾氣中的污染物零排放。吸收尾氣的硫酸亞鐵溶液作為下一批的原料由循環(huán)泵打入搪 瓷反應釜。下面結合具體實施方式
進行詳細說明。
具體實施例方式
實施例只是為了進一步說明本發(fā)明，而不限制本發(fā)明的保護范圍。

圖1是硫酸法鈦白粉生產(chǎn)中廢酸廢渣的利用裝置流程圖。圖中(1)是反應助劑配 制釜，(2)是反應釜循環(huán)泵，(3)是搪瓷反應釜，(4)是氧化填料塔，(5)是尾氣吸收填料塔， (6)是硫酸亞鐵溶液循環(huán)泵，(7)是硫酸亞鐵溶解釜，(8)是氧化氣體入口，(9)是硫酸亞鐵 加入口，(10)是放空口，(11)是反應釜加料口(12)是助劑配制釜加料口。
實施例先從助劑配制釜加料口(12)向500L耐酸搪瓷反應釜(1)加入300千克68%工業(yè) 硝酸，再加入50千克的還原鐵泥，然后啟動攪拌反應充分備用。從3000L硫酸亞鐵溶解釜(7)的加入口(9)，加入2000千克固體硫酸亞鐵，升溫到 75-85°C，待固體硫酸亞鐵全部溶解后，啟動攪拌和循環(huán)泵(6)。將2000千克固體硫酸亞鐵、1200千克含有20%硫酸18%硫酸亞鐵的鈦白廢酸從 (11)加入到5000L耐酸搪瓷反應釜(3)中，攪拌的速度控制為85轉(zhuǎn)/分。升溫，加入(1) 中的硝酸鐵溶液150L，從(8)通入富氧空氣，催化氧化聚合反應在75-105°C的溫度范圍內(nèi) 進行，反應時間控制在2小時，生成的產(chǎn)品為深褐色粘稠的液體聚合硫酸鐵。反應釜(3)產(chǎn)生的一氧化氮在反應釜頂?shù)? 500X3000氧化填料塔(4)內(nèi)被鼓入 的富氧空氣氧化成二氧化氮，生成的二氧化氮與反應釜循環(huán)泵(2)輸送的物料繼續(xù)進行反 應，生成硝酸和一氧化氮。排出管中由富氧空氣帶出的一氧化氮進入# 500X3000尾氣吸 收填料塔(5)，被硫酸亞鐵溶液循環(huán)泵(6)輸送的大量硫酸亞鐵溶液吸收。吸收尾氣的硫酸亞鐵溶液作為下一批的原料由循環(huán)泵(6)打入搪瓷反應釜(3)。
權利要求
硫酸法鈦白粉生產(chǎn)中廢酸廢渣的利用方法，其特征在于采用富氧空氣為氧化劑，以硫酸法鈦白粉生產(chǎn)中的廢酸廢渣為原料，鐵泥與硝酸合成的硝酸鐵為反應助劑，在裝有填料塔的搪瓷反應釜中合成聚合硫酸鐵，同時用硫酸亞鐵溶液處理反應系統(tǒng)尾氣。
2.根據(jù)權利要求1所說的硫酸法鈦白粉生產(chǎn)中廢酸廢渣的利用方法，其特征在于原 料是硫酸法鈦白粉生產(chǎn)中含硫酸為18 24%硫酸亞鐵為15 25%的廢酸和固體硫酸亞 鐵廢渣。
3.根據(jù)權利要求1所說的硫酸法鈦白粉生產(chǎn)中廢酸廢渣的利用方法，其特征在于反 應助劑硝酸鐵是鐵泥與過量的硝酸在搪瓷反應釜中反應制成，加入量為硫酸亞鐵質(zhì)量的 2% -20%。
4.根據(jù)權利要求1所說的硫酸法鈦白粉生產(chǎn)中廢酸廢渣的利用方法，其特征在于硫 酸亞鐵溶液通過裝有填料吸收塔的搪瓷反應釜處理反應系統(tǒng)尾氣，吸收尾氣中的一氧化氮。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種硫酸法鈦白粉生產(chǎn)中廢酸廢渣的利用方法，本發(fā)明采用富氧空氣為氧化劑，硫酸法鈦白粉生產(chǎn)中廢酸廢渣為原料，鐵泥與硝酸合成的硝酸鐵為反應助劑，在裝有填料塔的搪瓷反應釜中合成聚合硫酸鐵，同時用硫酸亞鐵溶液處理反應系統(tǒng)尾氣。本發(fā)明耗能少，成本低，操作方便，不僅有效地利用了硫酸法鈦白粉生產(chǎn)中的廢酸廢渣，而且避免了廢酸廢渣對環(huán)境造成污染。
文檔編號C01G49/14GK101973588SQ20101051752
公開日2011年2月16日 申請日期2010年10月25日 優(yōu)先權日2010年10月25日
發(fā)明者李紹通 申請人:李紹通