專利名稱：一種利用一水硫酸亞鐵渣分離硫酸與硫酸亞鐵的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用一水硫酸亞鐵渣分離硫酸與硫酸亞鐵的方法，具體表現(xiàn)為1、從一水硫酸亞鐵渣中分離硫酸和硫酸亞鐵的方法；2、利用一水硫酸亞鐵渣從含硫酸、硫酸亞鐵的酸性水溶液中回收硫酸、硫酸亞鐵的方法；3、利用一水硫酸亞鐵渣濃縮水解鈦白廢酸的的方法。
背景技術(shù)：
鈦白粉是重要的基礎(chǔ)性化工原料，目前多采用硫酸法生產(chǎn)。硫酸法鈦白粉生產(chǎn)過程中要副產(chǎn)大量的高濃度水解廢酸和低濃度清洗廢酸，這些廢酸統(tǒng)稱為鈦白廢酸。鈦白廢酸中主要含有硫酸、硫酸亞鐵等成分。高濃度水解廢酸中硫酸的質(zhì)量濃度一般都在18% 23%范圍內(nèi)。每生產(chǎn)I噸硫酸法鈦白粉就要產(chǎn)生6 8噸高濃度水解廢酸。目前我國每年有近1000萬噸這樣的廢酸需要處理?，F(xiàn)有鈦白廢酸的處理方法主要有濃縮回收、綜合利用以及用石灰等堿性物質(zhì)中和處理等方法。石灰中和處理廢酸雖然工藝簡單，但具有處理成本較高、產(chǎn)生的鈦石膏難以利用、易產(chǎn)生二次污染等難題；因此，綜合利用和濃縮回收是解決鈦白廢酸難題的最終出路。鈦白廢酸由于濃度偏低，雜質(zhì)含量高等原因一直難以得到有效綜合利用。目前，鈦白廢酸的利用方式主要有氨中和法生產(chǎn)硫酸鹽、從廢酸中回收氧化鈧、生產(chǎn)活性白土以及生產(chǎn)鐵鎂肥、硫酸亞鐵銨肥料等方法。以上綜合利用鈦白廢酸的處理方法均存在廢酸處理量小、處理成本高等諸多不足而未能得到推廣應(yīng)用。未能得到及時處理的廢酸對環(huán)境和生態(tài)造成嚴(yán)·重的影響。目前，濃縮回收已經(jīng)成為解決鈦白廢酸的主要處理方式。鈦白廢酸的濃縮回收就是通過高溫蒸發(fā)，降低廢酸中的水含量和雜質(zhì)含量。廢酸中的部分雜質(zhì)在高溫濃縮過程中形成固態(tài)渣析出；將固態(tài)渣分離后得到質(zhì)量濃度在50%以上的濃縮酸和一水硫酸亞鐵渣。一水硫酸亞鐵渣也可簡稱為“一水鐵渣”，或“一水鐵”；還被稱為“鈦白廢酸濃縮渣”或“濃縮渣”。由于一水硫酸亞鐵渣呈黃色，像黃色的泥巴；因此，一般都俗稱一水硫酸亞鐵渣為“黃泥巴”。一水硫酸亞鐵由于粒徑細小、比表面積大，難以完全固液分離而吸附了大量的硫酸溶液。因此，一水硫酸亞鐵渣是由一水硫酸亞鐵和濃縮酸組成的混合物。根據(jù)濃縮酸濃度(一般是55酸、65酸)和渣中的酸固比的不同，一水硫酸亞鐵渣主要含有45 55%的一水硫酸亞鐵、15 25%硫酸，4 14%硫酸鎂，其余是其它雜質(zhì)和水。一水硫酸亞鐵渣的處理方法主要有綜合利用和無害化處理法兩大類。一水硫酸亞鐵渣的綜合利用方式有摻燒制酸、生產(chǎn)硫酸亞鐵等。摻燒制酸的具體方法是將一水硫酸亞鐵渣摻入硫鐵礦中進行高溫煅燒，一水硫酸亞鐵渣在高溫條件下完成干燥、硫酸根分解形成三氧化硫等變化過程，最終轉(zhuǎn)變?yōu)榱蛩岷凸虘B(tài)渣。也有關(guān)于從一水硫酸亞鐵渣中分離硫酸和硫酸亞鐵的相關(guān)技術(shù)。其工藝是將100份一水硫酸亞鐵渣與大約120份水按例混合后加熱到80°C，一水硫酸亞鐵渣溶解，然后冷卻、結(jié)晶，分離后得到七水硫酸亞鐵晶體和濃度在14%左右的含雜質(zhì)的二次硫酸。該方法需要加熱，消耗能源；且具有硫酸亞鐵回收率低、含雜質(zhì)的二次硫酸濃度低等不足。公開號為CN101792187A的專利介紹了一種利用鈦白粉廢酸濃縮渣生產(chǎn)飼料級一水硫酸亞鐵的方法，其基本原理是利用鐵粉將硫酸轉(zhuǎn)化為硫酸亞鐵，然后在高溫轉(zhuǎn)晶得到一水硫酸亞鐵產(chǎn)品。該方法實現(xiàn)了一水硫酸亞鐵渣的資源化利用，但是需要消耗鐵粉，具有成本高的不足。由于含有大量的硫酸，一水硫酸亞鐵渣具有很強的腐蝕性；沒有得到綜合利用的一水硫酸亞鐵渣多采用石灰中和進行無害化處理，形成鈦石骨后排放。直接從一水硫酸亞鐵渣中分離高濃度廢酸和硫酸亞鐵還未見相關(guān)報道。目前，1、從一水硫酸亞鐵渣中分離硫酸和硫酸亞鐵的方法采用的是加熱溶解、冷卻結(jié)晶、固液分離；這種技術(shù)存在的弊端體現(xiàn)在，I)加熱需要能源；2)硫酸亞鐵收得率低；3)硫酸的濃度低。2、利用一水硫酸亞鐵渣從含硫酸、硫酸亞鐵的酸性水溶液中回收硫酸、硫酸亞鐵的方法，還未見相關(guān)報道。3、利用一水硫酸亞鐵渣濃縮水解鈦白廢酸的的方法，還未見相關(guān)報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種一水硫酸亞鐵渣中硫酸和硫酸亞鐵分離的方法，實現(xiàn)一水硫酸亞鐵洛的資源化利用；
本發(fā)明的另一個目的是提供一種利用一水硫酸亞鐵渣從含硫酸、硫酸亞鐵的酸性水溶液中回收硫酸、硫酸亞鐵的方法；
本發(fā)明的再一個目的是提供一種利用一水硫酸亞鐵渣濃縮水解鈦白廢酸的的方法。為了解決上述第一個目的，本技術(shù)方案采用的技術(shù)手段如下:
1、一種從一水硫酸亞鐵渣中分離硫酸和硫酸亞鐵的方法，其特征在于包括以下幾個工藝步驟:
(1)分散制漿
將一水硫酸亞鐵渣與適量的水或水溶液混合打漿，一水硫酸亞鐵渣均勻分散，形成比重1.3 1.6克/毫升的黃色漿料；
(2)冷卻結(jié)晶
將上述的漿料在低于40°C的環(huán)境中冷卻O 24h，形成由含多個結(jié)晶水的硫酸亞鐵晶體與硫酸溶液組成的混合物；
(3)固液分離
將上述混合物分離得到硫酸亞鐵晶體和含雜質(zhì)的二次硫酸。采用上述技術(shù)方案，相對原來的需要加熱溶解的技術(shù)而言，由于不需要加熱，節(jié)約了能源；相對原來加足量的水形成硫酸亞鐵水溶液的技術(shù)而言，降低了水的用量，提高了硫酸亞鐵的收得率，同時提高了硫酸的濃度，方便了硫酸的進一步利用。進一步，限定所述的一水硫酸亞鐵渣中，一水硫酸亞鐵和硫酸的質(zhì)量之和占總渣質(zhì)量的50%以上。這是因為采用的所述的混合物中必須要保證一水硫酸亞鐵和硫酸質(zhì)量之和占總渣質(zhì)量的50%以上，否則，其分離意義不大。更進一步，限定所述的一水硫酸亞鐵渣是硫酸法鈦白廢酸濃縮過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物。這樣，上述 技術(shù)方案能很方便的適用于硫酸法鈦白粉行業(yè)，為推進硫酸法鈦白粉的清潔生產(chǎn)提供技術(shù)支持，具有顯著的經(jīng)濟、環(huán)保等綜合效益。另外，進一步限定所述的水溶液是指含硫酸的水溶液或含硫酸亞鐵的水溶液其中的一種或兩者的混合物。這是因為本技術(shù)根本目的就是分離、回收硫酸和硫酸亞鐵，可以在充分利用含硫酸、硫酸亞鐵的水溶液中的水來實現(xiàn)硫酸和硫酸亞鐵分離的同時，同步實現(xiàn)對其中的硫酸亞鐵和硫酸的回收。進一步，限定所述的一水硫酸亞鐵渣與適量的水或水溶液混合打漿形成的漿料比重在1.3 1.6克/毫升。這是因為要形成均勻分散的漿料需要合適的固液比。由于一水硫酸亞鐵渣本身的固液比就不確定，不好選用固液比作為控制參數(shù)；采用比重替代固液比作為漿料的控制參數(shù)。當(dāng)固液比過大，漿料的比重大于1.6克/毫升后，難以獲得均勻分散的性能良好的漿料，也就難以達到分離硫酸亞鐵晶體與硫酸的目的。降低固液比有利于獲得性質(zhì)良好的漿料，但是固液比越小，溶解在硫酸溶液中的硫酸亞鐵就越多，同樣影響硫酸亞鐵晶體與硫酸的分離效果。因此。固液比不宜過低。當(dāng)漿料比重小于1.3克/毫升后，硫酸亞鐵的回收率低于50%，同樣達不到分離硫酸亞鐵晶體與硫酸的目的。因此，限定漿料比重在1.3 1.6克/暈升。進一步，限定所述的環(huán)境溫度低于40°C。這是因為在本技術(shù)中，從一水硫酸亞鐵轉(zhuǎn)變?yōu)楹鄠€結(jié)晶水的硫酸亞鐵晶體過程是一個放熱過程，也是個需要冷卻的過程。過高的環(huán)境溫度不利于從一水硫酸亞鐵向含多個結(jié)晶水的硫酸亞鐵晶體轉(zhuǎn)變。當(dāng)溫度高于60°C后，該轉(zhuǎn)變過程非常緩慢甚至不發(fā)生；同時，在常溫條件下，硫酸亞鐵晶體在硫酸溶液中的溶解度會因溫度高而升高，也會降低硫酸亞鐵晶體與硫酸的分離效果。因此環(huán)境溫度越低越有利于硫酸亞鐵晶體與硫酸的分離。所以，本發(fā)明的適用環(huán)境是溫度為40°C以下的自然環(huán)境或人工冷卻環(huán)境。進一步，限定所述的·含多個結(jié)晶水的硫酸亞鐵晶體是指單一的含一個以上結(jié)晶水的硫酸亞鐵晶體或者是其與不同結(jié)晶水的硫酸亞鐵晶體形成的混合物。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種利用一水硫酸亞鐵渣從含硫酸、硫酸亞鐵的酸性水溶液中回收硫酸、硫酸亞鐵的方法；
為了解決上述這個目的，本技術(shù)方案采用的技術(shù)手段如下:
一種利用一水硫酸亞鐵渣從含硫酸、硫酸亞鐵的酸性水溶液中回收硫酸、硫酸亞鐵的方法，其特征在于，包括以下幾個工藝步驟:
(1)分散制漿
將一水硫酸亞鐵渣與適量的含硫酸、硫酸亞鐵的酸性水溶液混合打漿，一水硫酸亞鐵渣均勻分散，形成比重1.3 1.6克/毫升的黃色漿料；
(2)冷卻結(jié)晶
將上述的漿料在低于40°C的環(huán)境中冷卻O 24h，形成由含多個結(jié)晶水的硫酸亞鐵晶體與硫酸溶液組成的混合物；
(3)固液分離
將上述混合物分離得到硫酸亞鐵晶體和含雜質(zhì)的二次硫酸。采用上述技術(shù)方案，在處理一水硫酸亞鐵渣的同時解決了含硫酸、硫酸亞鐵的酸性水溶液的處理問題，變廢為寶。本發(fā)明的再一個目的是提供一種利用一水硫酸亞鐵渣濃縮水解鈦白廢酸的的方法。
為了解決上述這個目的，本技術(shù)方案采用的技術(shù)手段如下:
一種利用一水硫酸亞鐵渣濃縮水解鈦白廢酸的的方法，其特征在于，包括以下幾個工藝步驟:
(1)分散制漿
將一水硫酸亞鐵渣與適量的鈦白廢酸混合打漿，一水硫酸亞鐵渣均勻分散，形成比重1.3 1.6克/毫升的黃色漿料；
(2)冷卻結(jié)晶
將上述的漿料在低于40°C的環(huán)境中冷卻O 24h，形成由含多個結(jié)晶水的硫酸亞鐵晶體與硫酸溶液組成的混合物；
(3)固液分離
將上述混合物分離得到硫酸亞鐵晶體和含雜質(zhì)的二次硫酸。采用上述技術(shù)方案，利用一水硫酸亞鐵轉(zhuǎn)化為含多個結(jié)晶水硫酸亞鐵需要吸收溶液中的水的原理，降低鈦白廢酸中的水分，達到濃縮鈦白廢酸的目的；還進一步利用再高濃度硫酸溶液中的硫酸亞鐵的溶解度隨硫酸濃度升高而降低的現(xiàn)象，同時提高硫酸亞鐵的回收率。本發(fā)明的基本原理如下:
FeS04.H20 + xH20= FeS04.mH20(m ( 7)
本發(fā)明的技術(shù)方案是將一水硫酸亞鐵渣與適量的水或水溶液混合，形成比重1.3
1.6克/毫升的以低濃度的硫酸溶液與一水硫酸亞鐵為主要成分的漿料；在低于40°C的環(huán)境里，漿料中的一水硫酸亞鐵通過從溶液中吸收水分并轉(zhuǎn)化成粗顆粒的含多個結(jié)晶水的硫酸亞鐵晶體(主要是七水硫酸亞鐵晶體)析出。七水硫酸亞鐵晶體的析出降低了漿料中溶液的水分并提高了硫酸的濃度，也改善了固液分離性能。通過固液分離，分別得到以結(jié)晶硫酸亞鐵為主要成分的固體部分和以硫酸為主要成分的液體部分，實現(xiàn)硫酸與硫酸亞鐵的分離。技術(shù)效果是:本發(fā)明不需要外加熱源；硫酸亞鐵的回收率高；分離后產(chǎn)生的含雜質(zhì)的二次硫酸可以根據(jù)現(xiàn)有的廢酸處理工藝處理或利用，如進行濃縮等。


圖1是本技術(shù)方案中一種從一水硫酸亞鐵渣中分離硫酸和硫酸亞鐵的方法工藝流程圖。圖2是本技術(shù)方案中一種利用一水硫酸亞鐵渣從含硫酸、硫酸亞鐵的酸性水溶液中回收硫酸、硫酸亞鐵的方法工藝流程圖。圖3是本技術(shù)方案中一種用一水硫酸亞鐵渣濃縮水解鈦白廢酸的的方法工藝流程圖。
具體實施方式
:
實施例1 如圖1所示:一種從一水硫酸亞鐵渣中分離硫酸和硫酸亞鐵的方法，包括以下幾個工藝步驟:(I)分散制漿
將100份用硫酸法鈦白粉廢酸濃縮副產(chǎn)的一水硫酸亞鐵渣與70份水(水可以是自來水以及采用各種方法提純后的水)打漿混合均勻，得到比重1.41的黃色漿料。(2)冷卻結(jié)晶
將上述的漿料在室溫20±2°C的環(huán)境中放置24h，形成由含多個結(jié)晶水的硫酸亞鐵晶體與硫酸溶液組成的混合物；
(3)固液分離
將上述混合物過濾得到約75份七水硫酸亞鐵晶體和約95份比重1.36的含雜質(zhì)的二次硫酸溶液。一水硫酸亞鐵渣、七水硫酸亞鐵和含雜質(zhì)的二次硫酸的化學(xué)成分見表I。表I 一水硫酸亞鐵渣、七水硫酸亞鐵和含雜質(zhì)的二次硫酸的主要化學(xué)成分
權(quán)利要求
1.一種從一水硫酸亞鐵渣中分離硫酸和硫酸亞鐵的方法，其特征在于，包括以下幾個工藝步驟: (1)分散制漿 將一水硫酸亞鐵渣與適量的水或水溶液混合打漿，一水硫酸亞鐵渣均勻分散，形成比重1.3 1.6克/毫升的黃色漿料； (2)冷卻結(jié)晶 將上述的漿料在低于40°C的環(huán)境中冷卻O 24h，形成由含多個結(jié)晶水的硫酸亞鐵晶體與硫酸溶液組成的混合物； (3)固液分離 將上述混合物分離得到硫酸亞鐵晶體和含雜質(zhì)的二次硫酸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種從一水硫酸亞鐵渣中分離硫酸和硫酸亞鐵的方法，其特征在于:所述的一水硫酸亞鐵渣中，一水硫酸亞鐵和硫酸的質(zhì)量之和占總渣質(zhì)量的50%以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種從一水硫酸亞鐵渣中分離硫酸和硫酸亞鐵的方法，其特征在于:所述的水溶液是指含硫酸的水溶液或含硫酸亞鐵的水溶液其中的一種或兩者的混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種從一水硫酸亞鐵渣中分離硫酸和硫酸亞鐵的方法，其特征在于:所述的含多個結(jié)晶水的硫酸亞鐵晶體是指單一的含一個以上結(jié)晶水的硫酸亞鐵晶體或者是其與不同結(jié)晶水的硫酸亞鐵晶體形成的混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種從一水硫酸亞鐵渣中分離硫酸和硫酸亞鐵的方法，其特征在于:所述的一水硫酸亞鐵渣是硫酸法鈦白廢酸濃縮過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物。
6.一種利用一水硫酸亞鐵渣從含硫酸、硫酸亞鐵的酸性水溶液中回收硫酸、硫酸亞鐵的方法，其特征在于，包括以下幾個工藝步驟: (1)分散制漿 將一水硫酸亞鐵渣與適量的含硫酸、硫酸亞鐵的酸性水溶液混合打漿，一水硫酸亞鐵渣均勻分散，形成比重1.3 1.6克/毫升的黃色漿料； (2)冷卻結(jié)晶 將上述的漿料在低于40°C的環(huán)境中冷卻O 24h，形成由含多個結(jié)晶水的硫酸亞鐵晶體與硫酸溶液組成的混合物； (3)固液分離 將上述混合物分離得到硫酸亞鐵晶體和含雜質(zhì)的二次硫酸。
7.一種利用一水硫酸亞鐵渣濃縮水解鈦白廢酸的的方法，其特征在于，包括以下幾個工藝步驟: (1)分散制漿 將一水硫酸亞鐵渣與適量的鈦白廢酸混合打漿，一水硫酸亞鐵渣均勻分散，形成比重.1.3 1.6克/毫升的黃色漿料； (2)冷卻結(jié)晶 將上述的漿料在低于40°C的環(huán)境中冷卻O 24h，形成由含多個結(jié)晶水的硫酸亞鐵晶體與硫酸溶液組成的混合物；(3)固液分離將上述混合物分離得到硫酸亞鐵晶 體和含雜質(zhì)的二次硫酸。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用一水硫酸亞鐵渣分離硫酸與硫酸亞鐵的方法，其特征在于包括以下幾個工藝步驟(1)分散制漿將一水硫酸亞鐵渣與適量的水或水溶液混合打漿，一水硫酸亞鐵渣均勻分散，形成比重1.3～1.6克/毫升的黃色漿料；(2)冷卻結(jié)晶將上述的漿料在低于40℃的環(huán)境中冷卻0～24h，形成由含多個結(jié)晶水的硫酸亞鐵晶體與硫酸溶液組成的混合物；(3)固液分離將上述混合物分離得到硫酸亞鐵晶體和含雜質(zhì)的二次硫酸。采用本技術(shù)方案不需要外加熱源；本技術(shù)方案通過分離硫酸與硫酸亞鐵來實現(xiàn)一水硫酸亞鐵渣的資源化利用，硫酸亞鐵的回收率高；采用本技術(shù)方案還可以回收溶液中的硫酸、硫酸亞鐵；采用本技術(shù)方案還可以在分離硫酸與硫酸亞鐵同時濃縮鈦白水解廢酸。
文檔編號C01B17/90GK103224221SQ20131012697
公開日2013年7月31日 申請日期2013年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月14日
發(fā)明者張彭成 申請人:張彭成