專利名稱：鈦白廢棄物綜合利用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于冶金領(lǐng)域，具體涉及一種鈦白廢棄物綜合利用方法。
背景技術(shù)：
目前，由于我國主要采用硫酸法生產(chǎn)鈦白粉，并且每生產(chǎn)一噸鈦白粉將產(chǎn)生3. 5 噸左右的廢棄物，即硫酸法生產(chǎn)鈦白粉工藝固體廢棄物，簡稱鈦白廢棄物，其主要成分為七水硫酸亞鐵，通常含量在90%左右。隨著鈦白粉產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，鈦白廢棄物的產(chǎn)量也逐年遞增，經(jīng)統(tǒng)計，只是攀枝花地區(qū)去年就產(chǎn)出大約50 100萬噸鈦白廢棄物。如此大量的鈦白廢棄物如果還是采用原始的堆積方式處理，將會占用大量的土地、并且鈦白廢棄物中含有少量稀硫酸對水體和土壤都會產(chǎn)生嚴重的污染，從而導(dǎo)致鈦白廢棄物已經(jīng)成為一種非常危險的化工廢棄物?，F(xiàn)今，消耗鈦白廢棄物的方法主要有以下幾種1、經(jīng)處理用作飼料添加劑；2、經(jīng)處理用作工業(yè)凈水劑；3、制作鐵黑、鐵紅或納米鐵粉等高端產(chǎn)品。以上方法工藝復(fù)雜，處理費用高，而且其消耗量相對于鈦白廢棄物的產(chǎn)出量而言微乎其微。如利用鈦白廢棄物制備氧化鐵黑的方法，首先要進行兩步除雜處理，需要大量的原料硫酸和氨水，除雜后還需要加入氨水后進一步處理，方法復(fù)雜，費用高昂。由上可知，鈦白粉生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的鈦白廢棄物硫酸亞鐵不僅沒有得到有效利用，而且生產(chǎn)每噸鈦白粉還要花費高昂的處理費用，長此下去硫酸法鈦白產(chǎn)業(yè)將很難健康發(fā)展。如今，如何低成本大量的處理鈦白廢棄物已成為硫酸法鈦白粉產(chǎn)業(yè)的一個技術(shù)難題。因此，現(xiàn)急需一種處理費用低、能大量處理鈦白廢棄物的綜合利用方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的是現(xiàn)有技術(shù)中不能低成本充分利用鈦白廢棄物的技術(shù)問題，提供一種鈦白廢棄物綜合利用方法。本發(fā)明解決所述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為鈦白廢棄物綜合利用方法，包括以下步驟a、氯化鈣溶液的制取向鹽酸溶液中加入石灰石，充分反應(yīng)得到氯化鈣溶液；b、石膏的制取向氯化鈣溶液中加入鈦白廢棄物，充分反應(yīng)后過濾得二水硫酸鈣， 經(jīng)烘干處理得到產(chǎn)品石膏；C、鐵精礦的制取向步驟b所得濾液中加入氫氧化鈉溶液，充分反應(yīng)后生成氫氧化亞鐵沉淀和氯化鈉溶液，所述氫氧化亞鐵沉淀經(jīng)洗滌、壓濾、焙燒制得產(chǎn)品鐵精礦。所述鐵精礦是指含鐵量較高的可以直接用于生鐵冶煉的鐵礦粉。鐵精礦可以是天然鐵礦石經(jīng)破碎、選礦等工藝制備得到，也可以通過化學(xué)方法制備。其中，上述方法步驟a中所述鹽酸溶液是氯化氫質(zhì)量分數(shù)為10 30 %的工業(yè)廢鹽酸。其中，上述方法步驟a中所述石灰石中碳酸鈣的質(zhì)量百分含量大于85%。
其中，上述方法步驟a中石灰石的加入量為碳酸鈣物質(zhì)的量氯化氫物質(zhì)的量 =0. 5 0. 6。進一步的，石灰石的加入量為碳酸鈣物質(zhì)的量氯化氫物質(zhì)的量=0. 53。其中，上述方法步驟b所述鈦白廢棄物中七水硫酸亞鐵的質(zhì)量百分含量大于 80%。其中，上述方法步驟b中鈦白廢棄物的加入量為氯化鈣物質(zhì)的量硫酸亞鐵物質(zhì)的量=0.8 1。進一步的，步驟b中鈦白廢棄物的加入量為氯化鈣物質(zhì)的量硫酸亞鐵物質(zhì)的量=0. 9。其中，將上述方法步驟c中所述氯化鈉溶液電解生產(chǎn)鹽酸和氫氧化鈉。其中，上述方法步驟c中氫氧化鈉溶液的加入量為氫氧化鈉物質(zhì)的量鐵離子物質(zhì)的量=2 2. 2。本發(fā)明方法具體可以按照以下方式實施a、氯化鈣溶液的制取向氯化氫質(zhì)量分數(shù)為10 30%的工業(yè)廢鹽酸溶液中加入石灰石，充分反應(yīng)得到氯化鈣溶液；其中石灰石中碳酸鈣的質(zhì)量百分含量大于85%，石灰石的加入量為碳酸鈣物質(zhì)的量氯化氫物質(zhì)的量 =0. 53 ；b、石膏的制取向氯化鈣溶液中加入鈦白廢棄物，充分反應(yīng)后過濾得二水硫酸鈣， 經(jīng)烘干處理得到產(chǎn)品石膏；其中，鈦白廢棄物中七水硫酸亞鐵的質(zhì)量百分含量大于80%， 鈦白廢棄物的加入量為氯化鈣物質(zhì)的量硫酸亞鐵物質(zhì)的量=0. 9 ；C、鐵精礦的制取向步驟b所得濾液中加入氫氧化鈉溶液，充分反應(yīng)后生成氫氧化亞鐵沉淀和氯化鈉溶液，所述氫氧化亞鐵沉淀經(jīng)洗滌、壓濾、焙燒制得鐵精礦產(chǎn)品；其中，氫氧化鈉溶液的加入量為 氫氧化鈉物質(zhì)的量鐵離子物質(zhì)的量=2 2. 2。d、將步驟c中所述氯化鈉溶液用常規(guī)電解方法生產(chǎn)鹽酸和氫氧化鈉，并將鹽酸返回到a步驟作為原料使用，將氫氧化鈉返回c步驟作為原料使用。本發(fā)明方法的有益效果為本發(fā)明方法充分利用了鈦白廢棄物硫酸亞鐵和工業(yè)廢鹽酸，生產(chǎn)多種化工產(chǎn)品，無排放物，成本低廉，并且能大量處理鈦白廢棄物，解決鈦白廢棄物對環(huán)境污染的問題，經(jīng)濟效益和社會效益十分顯著，具有很好的推廣前景。
具體實施例方式鈦白廢棄物綜合利用方法，包括以下步驟a、氯化鈣溶液的制取向鹽酸溶液中加入石灰石，充分反應(yīng)得到氯化鈣溶液。主要反應(yīng)方程式如下2HCl+CaC03 = CaCl2+H20+C02 個其中，此步驟的目的為了降低本發(fā)明方法的生產(chǎn)成本，解決工業(yè)廢鹽酸處理難，處理成本高，污染環(huán)境的問題；因此，本發(fā)明方法不直接采用氯化鈣為原料，而采用工業(yè)廢鹽酸與石灰石反應(yīng)制取氯化鈣的方式得到所需原料。此步驟中，如果生成的氯化鈣溶液濃度過低，將會增大設(shè)備的處理量，加大設(shè)備的投入和提高生產(chǎn)成本，所以，本發(fā)明方法中所述鹽酸溶液優(yōu)選氯化氫質(zhì)量分數(shù)為10 30%的工業(yè)廢鹽酸，所述石灰石中碳酸韓的質(zhì)量百分含量大于85%。為了能夠達到充分利用資源的目的，使本步驟反應(yīng)完全進行，石灰石稍過量與鹽酸反應(yīng)即可，即石灰石的加入量為碳酸鈣物質(zhì)的量氯化氫物質(zhì)的量=0. 5 0. 6 ；優(yōu)選加入量為碳酸鈣物質(zhì)的量氯化氫物質(zhì)的量=0. 53。b、石膏的制取向氯化鈣溶液中加入鈦白廢棄物，充分反應(yīng)后過濾得二水硫酸鈣， 經(jīng)烘干處理得到產(chǎn)品石膏；主要反應(yīng)方程式如下CaCl2+FeS04 · 7H20 = FeCl2+CaS04 · 2H20 I +5H20為了減少設(shè)備的投入，降低生產(chǎn)成本，本發(fā)明方法中所述鈦白廢棄物優(yōu)選七水硫酸亞鐵的質(zhì)量百分含量大于80%的鈦白廢棄物；如鈦白廢棄物中硫酸亞鐵的含量過低，則可先將其進行凈化除雜處理。為了充分利用資源，鈦白廢棄物的加入量為氯化鈣物質(zhì)的量硫酸亞鐵物質(zhì)的量=0. 8 1，優(yōu)選加入量為氯化鈣物質(zhì)的量硫酸亞鐵物質(zhì)的量= 0. 9。C、鐵精礦的制取向步驟b所得濾液中加入氫氧化鈉溶液，充分反應(yīng)后生成氫氧化亞鐵沉淀和氯化鈉溶液，所述氫氧化亞鐵沉淀經(jīng)洗滌、壓濾、焙燒制得鐵精礦產(chǎn)品。主要反應(yīng)方程式為FeCl2+2Na0H = Fe (OH) 2 J, +2NaClFeSO4 · 7H20+2Na0H+3H20 = Fe(OH)2 I +Na2SO4 · IOH2Ob步驟所得濾液中主要含有氯化亞鐵和七水硫酸亞鐵，為了節(jié)約成本，氫氧化鈉溶液的加入量按亞鐵離子的量計算優(yōu)選為氫氧化鈉物質(zhì)的量鐵離子物質(zhì)的量=2 2. 2。d、將步驟c中所述氯化鈉溶液用常規(guī)電解方法生產(chǎn)鹽酸和氫氧化鈉，并作為本發(fā)明方法的原料使用；所述氯化鈉溶液也可直接出售。下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步的描述，但并不因此將本發(fā)明限制在所述的實施例范圍之中。實施例一用本發(fā)明方法處理鈦白廢棄物硫酸亞鐵本實施例所用原料鹽酸溶液質(zhì)量分數(shù)為25. 21%工業(yè)廢鹽酸，還含有游離氯 18ppm、Ca2+ :20. 8ppm、Mg2+ :12. 25ppm,Fe2+ :2. 3%，來源于攀枝花鋼企欣宇化工有限公司。石灰石碳酸鈣質(zhì)量百分含量為90%，還含有微量二氧化硅、三氧化二鋁、三氧化二鐵及氧化鎂，來源于攀枝花興中鈦業(yè)有限公司。鈦白廢棄物七水硫酸亞鐵質(zhì)量百分含量為90%，其它成分為游離態(tài)硫酸、游離態(tài)水、偏鈦酸、硫酸鎂、硫酸鋁及少量鈣、錳等，來源于攀枝花天倫化工有限公司。市售30%氫氧化鈉。1、制取氯化鈣溶液準備濃度為25. 21%的廢鹽酸650克，按反應(yīng)量過量5%需加入碳酸鈣235. 7克，即加入90%的石灰石9克。待反應(yīng)充分進行后過濾，用少量清水洗滌過濾裝置，收集濾液，測得氯化鈣溶液的濃度為22. 4%，溶液1050克。2、制取工業(yè)石膏及氯化亞鐵溶液取經(jīng)凈化處理過的濃度為90%的鈦白廢棄物七水硫酸亞鐵溶液300克，按理論反應(yīng)量欠量10%加入97. 0克氯化鈣，故加入濃度為 22. 4%的氯化鈣溶液433. 0克。待反應(yīng)完全后過濾洗滌，收集濾液。得到二水硫酸鈣濾餅429. 3克，溶液989. 9克，氯化亞鐵的濃度為8. 9%，氯化亞鐵 88. 1克。(理論計算能獲得二水硫酸鈣150. 3克，氯化亞鐵111. 0克)二水硫酸鈣經(jīng)過清洗、烘干處理得到產(chǎn)品石膏133. 3克，硫酸鈣含量98. 9%。3、制取鐵精礦向氯化亞鐵溶液中加入濃度為30%的氫氧化鈉溶液259. 0克，待充分反應(yīng)后，過濾并將濾餅烘烤、焙燒后測得鐵精礦粉末80. 1克，全鐵含量為67. 9%。
實施例二用本發(fā)明方法處理鈦白廢棄物硫酸亞鐵本實施例所用原料鈦白廢棄物七水硫酸亞鐵質(zhì)量百分含量為90%，其它成分為游離態(tài)硫酸、游離態(tài)水、偏鈦酸、硫酸鎂、硫酸鋁及少量鈣、錳等，來源于攀枝花天倫化工有限公司。市售30%氫氧化鈉。1、制取氯化鈣溶液直接使用實施例一制得的氯化鈣溶液。2、制取工業(yè)石膏及氯化亞鐵溶液取經(jīng)凈化處理過的濃度為90%的鈦白廢棄物七水硫酸亞鐵溶液300克，按理論反應(yīng)量欠量20%加入86. 2克氯化鈣，故需加入濃度為 22. 4%的氯化鈣溶液385. 0克。待反應(yīng)完全后過濾洗滌，收集濾液。得到二水硫酸鈣濾餅381. 6克，溶液954. 9克，氯化亞鐵的濃度為8. 5%，氯化亞鐵 81. 2克。(理論計算能獲得二水硫酸鈣133. 6克，氯化亞鐵98. 6克)二水硫酸鈣經(jīng)過清洗、烘干處理得到產(chǎn)品石膏126. 3克，硫酸鈣含量98. 4%。3、制取鐵精礦向氯化亞鐵溶液中加入濃度為30%的氫氧化鈉溶液259. 0克，待充分反應(yīng)后，過濾并將濾餅烘烤、焙燒后測得鐵精礦粉末80. 3克，全鐵含量為67. %。實施例三用本發(fā)明方法處理鈦白廢棄物硫酸亞鐵本實施例所用原料鹽酸溶液質(zhì)量分數(shù)為15%工業(yè)廢鹽酸，還含有少量Ca2+、 Mg2+、狗2+、游離氯，來源于四川恒為制鈦科技有限公司。石灰石碳酸鈣質(zhì)量百分含量為 86%，還含有微量二氧化硅、三氧化二鋁、三氧化二鐵及氧化鎂，來源于攀枝花興中鈦業(yè)有限公司。鈦白廢棄物七水硫酸亞鐵質(zhì)量百分含量為83%，其他還有游離態(tài)硫酸、游離態(tài)水、偏鈦酸、硫酸鎂、硫酸鋁及少量鈣、錳等，來源于攀鋼鈦業(yè)有限責(zé)任公司。市售30%氫氧化鈉。1、制取氯化鈣溶液準備濃度為15%的廢鹽酸850. 0克，按理論反應(yīng)量過量15% 需加入碳酸鈣200. 9克，即需要加入86%石灰石233. 6克。待反應(yīng)充分進行后過濾，用少量清水洗滌過濾裝置，收集濾液，測得氯化鈣溶液的濃度為16. 8%，溶液1152. 1克。2、制取工業(yè)石膏及氯化亞鐵溶液取經(jīng)凈化處理過的濃度為83%的鈦白廢棄物七水硫酸亞鐵溶液300克，按理論反應(yīng)量欠量5%加入94. 4克氯化鈣，故需加入濃度為 16. 8%的氯化鈣溶液562. 2克。待反應(yīng)完全后過濾洗滌，收集濾液。得到二水硫酸鈣濾餅417. 9克，溶液1046. 0克，氯化亞鐵的濃度為8. 2%，氯化亞鐵85. 7克。(理論計算能獲得二水硫酸鈣146. 3克，氯化亞鐵108. 0克)二水硫酸鈣經(jīng)過清洗、烘干處理得到產(chǎn)品石膏131. 4克，硫酸鈣含量98. 7%。3、制取鐵精礦向氯化亞鐵溶液中加入濃度為30%的氫氧化鈉溶液238. 8克，待充分反應(yīng)后，過濾將濾餅經(jīng)烘烤、焙燒后測得鐵精礦粉末74. 1克，全鐵含量為67. %?，F(xiàn)有技術(shù)方案中還未出現(xiàn)一種能夠綜合利用鈦白廢棄物硫酸亞鐵的的方法，大量的鈦白廢棄物基本都采用原始堆積的方式處理，占用大量的土地、并且鈦白廢棄物中含有少量稀硫酸對水體和土壤產(chǎn)生嚴重的污染。通過實施例可知本發(fā)明方法解決了這一問題， 本方法充分利用工業(yè)廢棄物，成本低廉，不僅可以節(jié)約處理鈦白廢棄物的費用，而且可以生產(chǎn)多種化工產(chǎn)品石膏，鐵精礦等，生產(chǎn)的氫氧化鈉和氯化氫可以返回使用，氯化鈉溶液也可以直接出售給化工企業(yè)作為生產(chǎn)氯、堿的原料，由此可見本發(fā)明方法經(jīng)濟效益十分顯著。 鈦白廢棄物中主要成分為硫酸亞鐵，本方法通過添加其他化工廢棄物工業(yè)廢鹽酸和低廉的石灰石，生產(chǎn)鐵精礦(高品位鐵金礦，全鐵含量達到67%)和石膏(純度大于98%)，無排放，無污染，并且回收率可以達到88%左右，有效解決了鈦白廢棄物污染環(huán)境的問題，即解決了長期以來困擾硫酸法生產(chǎn)鈦白粉產(chǎn)業(yè)的一個技術(shù)難題，社會效益顯著，具有很好的推廣價值。
權(quán)利要求
1.鈦白廢棄物綜合利用方法，其特征在于包括以下步驟a、氯化鈣溶液的制取向鹽酸溶液中加入石灰石，充分反應(yīng)得到氯化鈣溶液；b、石膏的制取向氯化鈣溶液中加入鈦白廢棄物，充分反應(yīng)后過濾得二水硫酸鈣，經(jīng)烘干處理得到產(chǎn)品石膏；c、鐵精礦的制取向步驟b所得濾液中加入氫氧化鈉溶液，充分反應(yīng)后生成氫氧化亞鐵沉淀和氯化鈉溶液，所述氫氧化亞鐵沉淀經(jīng)洗滌、壓濾、焙燒制得鐵精礦產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦白廢棄物綜合利用方法，其特征在于步驟a中所述鹽酸溶液是氯化氫質(zhì)量分數(shù)為10 30%的工業(yè)廢鹽酸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦白廢棄物綜合利用方法，其特征在于步驟a中所述石灰石中碳酸鈣的質(zhì)量百分含量大于85%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦白廢棄物綜合利用方法，其特征在于步驟a中石灰石的加入量為碳酸鈣物質(zhì)的量氯化氫物質(zhì)的量=0. 5 0. 6。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鈦白廢棄物綜合利用方法，其特征在于步驟a中石灰石的加入量為碳酸鈣物質(zhì)的量氯化氫物質(zhì)的量=0. 53。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦白廢棄物綜合利用方法，其特征在于步驟b所述鈦白廢棄物中七水硫酸亞鐵的質(zhì)量百分含量大于80%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦白廢棄物綜合利用方法，其特征在于步驟b中鈦白廢棄物的加入量為氯化鈣物質(zhì)的量硫酸亞鐵物質(zhì)的量=0. 8 1。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鈦白廢棄物綜合利用方法，其特征在于步驟b中鈦白廢棄物的加入量為氯化鈣物質(zhì)的量硫酸亞鐵物質(zhì)的量=0. 9。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦白廢棄物綜合利用方法，其特征在于將步驟c中所述氯化鈉溶液電解生產(chǎn)鹽酸和氫氧化鈉。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦白廢棄物綜合利用方法，其特征在于步驟C中氫氧化鈉溶液的加入量為氫氧化鈉物質(zhì)的量亞鐵離子物質(zhì)的量=2 2. 2。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鈦白廢棄物綜合利用方法，屬于冶金領(lǐng)域。本發(fā)明方法是要解決現(xiàn)有技術(shù)中不能低成本充分利用鈦白廢棄物的技術(shù)問題。鈦白廢棄物綜合利用方法，包括以下步驟a、氯化鈣溶液的制取向鹽酸溶液中加入石灰石，充分反應(yīng)得到氯化鈣溶液；b、石膏的制取向氯化鈣溶液中加入鈦白廢棄物，充分反應(yīng)后過濾得二水硫酸鈣，經(jīng)烘干處理得到產(chǎn)品石膏；c、鐵精礦的制取向步驟b所得濾液中加入氫氧化鈉溶液，充分反應(yīng)后生成氫氧化亞鐵沉淀和氯化鈉溶液，所述氫氧化亞鐵沉淀經(jīng)洗滌、壓濾、焙燒制得鐵精礦。本發(fā)明方法充分利用了鈦白廢棄物硫酸亞鐵和工業(yè)廢鹽酸，生產(chǎn)多種化工產(chǎn)品，解決了鈦白廢棄物對環(huán)境污染的問題，具有很好的推廣前景。
文檔編號C01G49/02GK102275969SQ201110131629
公開日2011年12月14日 申請日期2011年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月20日
發(fā)明者張云軍, 湯鐵, 陳小麗 申請人:攀枝花市微創(chuàng)科技開發(fā)有限公司