一種硫酸法鈦白粉制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種硫酸法鈦白粉制備方法，其制備方法如下，首先在反應(yīng)釜內(nèi)加入一定量的廢稀硫酸溶液，再在廢稀硫酸溶液中加入粉狀鈦鐵礦，對(duì)混合物進(jìn)行攪拌，將廢硫酸加熱再加入濃硫酸；然后物料冷卻后，向物料中加入廢硫酸進(jìn)行浸取，經(jīng)還原、沉降、真空濃縮后，冷凍至5℃～10℃或真空濃縮，析出七水硫酸亞鐵，過濾分離硫酸亞鐵，使濾液中的硫酸氧鈦水解成偏鈦酸，再次過濾，濾液為廢酸，將廢酸儲(chǔ)存到廢酸儲(chǔ)罐內(nèi)，待下次加入反應(yīng)釜作為酸浸的原料；最后將上述過濾出來的偏鈦酸洗凈后，放入旋轉(zhuǎn)窯中進(jìn)行高溫煅燒，最后制得二氧化鈦。具有工藝簡(jiǎn)單易行，生產(chǎn)成本低，清潔生產(chǎn)，有利于環(huán)保，提高了企業(yè)的綜合效益的特點(diǎn)，適應(yīng)于硫酸法鈦白粉的生產(chǎn)。
【專利說明】一種硫酸法鈦白粉制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鈦白粉制備技術(shù)【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種適應(yīng)于在偏鈦酸水解過程中產(chǎn)生的廢硫酸重新利用、從源頭上減少廢硫酸的硫酸法鈦白粉制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鈦白粉生產(chǎn)主要有硫酸法和氯化法，硫酸法已有80多年歷史，生產(chǎn)工藝已經(jīng)成熟，和氯化法相比，設(shè)備和操作簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低，建廠投資較少，原料價(jià)廉易得；主要缺點(diǎn)是產(chǎn)生大量的廢產(chǎn)物，每噸鈦白粉產(chǎn)生3噸硫酸亞鐵固體廢物和8噸20%的廢硫酸。氯化法優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)工藝流程短，副產(chǎn)物量較少；缺點(diǎn)在于需要高品位的金紅石鈦鐵礦作為原料，氯氣和四氯化鈦在常溫下都是有毒氣體，且這兩種氣體都極易與水發(fā)生反應(yīng)，從而產(chǎn)生嚴(yán)重的工藝問題和腐蝕問題，必須進(jìn)行閉路負(fù)壓生產(chǎn)，使氯化法建廠投資較大，生產(chǎn)成本高。由于硫酸法的顯著優(yōu)點(diǎn)和天然金紅石儲(chǔ)量少，而鈦鐵礦原料豐富，我國有80%的鈦白粉是利用硫酸法生產(chǎn)。
[0003]硫酸法產(chǎn)生的廢酸排放對(duì)環(huán)境污染較大，濃縮后再利用需要石墨蒸發(fā)器等設(shè)備，能耗較高，導(dǎo)致鈦白粉生產(chǎn)成本上升；將廢酸用來生產(chǎn)其它化工產(chǎn)品已有報(bào)導(dǎo):四川龍蟒鈦白有限公司開發(fā)的“鈦白粉一硫酸一磷化工”循環(huán)生產(chǎn)鏈和新型硫酸法鈦白粉清潔生產(chǎn)工藝被國家發(fā)改委列為“循環(huán)經(jīng)濟(jì)，綜合利用”的范例。這種方法是形成一條綜合利用的生產(chǎn)線，并不能將廢酸重新回到鈦白粉生產(chǎn)。
[0004]硫酸法生產(chǎn)鈦白粉的傳統(tǒng)工藝是將鈦鐵礦磨成300目的礦粉，按酸礦比為1.6:1加入濃硫酸，通入蒸汽將物料升溫至100°C，加水稀釋，酸解反應(yīng)使物料迅速升溫至180°C左右，反應(yīng)完成后，用水浸取，得到偏鈦酸沉淀，硫酸的濃度為85%~90%時(shí)，酸解率一般可達(dá)到95%，低于80%的硫酸將使鈦的酸解率降低。
[0005]氧壓酸浸技術(shù)是國際上用來分解鋅精礦的最先進(jìn)技術(shù)，20世紀(jì)70年代，加壓濕法冶金在鋅精礦處理方面取得較大進(jìn)展，研究表明，采用加壓酸解-電解沉積工藝比傳統(tǒng)的濕法煉鋅流程更經(jīng)濟(jì)，已有應(yīng)用氧壓酸浸技術(shù)浸取鉛鋅礦、銀精礦等原料，提取鋅、鉛、釩、鑰、鎳、鈷等多種金屬的專利及文獻(xiàn)；日本石原產(chǎn)業(yè)公司采用還原一加壓酸解技術(shù)浸取已酸解的鈦鐵礦，制取人造金紅石；國內(nèi)攀鋼公司和北京有色金屬研究總院合作進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室擴(kuò)大試驗(yàn)，采用鈦鐵精礦一氧化一弱還原一加壓浸出一過濾洗滌一煅燒的流程制取人造金紅石，獲得TiO2 > 91%的產(chǎn)品，至今沒有發(fā)現(xiàn)采用氧壓酸解法生產(chǎn)板鈦型鈦白粉的專利、文獻(xiàn)及報(bào)導(dǎo)。
[0006]為克服上述的技術(shù)缺點(diǎn)，本發(fā)明提供一種能夠充分發(fā)揮硫酸法生產(chǎn)鈦白粉的工藝優(yōu)勢(shì)，在確保產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，大幅度地降低硫酸的用量，減少廢酸的產(chǎn)生量，實(shí)現(xiàn)廢酸的回用，減少或消除鈦白粉生產(chǎn)造成的環(huán)境污染，保護(hù)生態(tài)環(huán)境的硫酸法鈦白粉制備方法。
[0007]本發(fā)明解決其 技術(shù)問題所采用的技術(shù)方法是:一種硫酸法鈦白粉制備方法，其制備方法如下:
弟一步:在反應(yīng)圣內(nèi)加入一定量的廢稀硫Ife溶液，再在廢稀硫Ife溶液中按1:1~1:1.8的比例加入粉狀鈦鐵礦，在高壓蒸汽與高壓空氣的環(huán)境下對(duì)混合物進(jìn)行攪拌，將廢硫酸加熱至120°C以上，使廢硫酸具有較大的熱焓，再加入濃硫酸，硫酸與物料產(chǎn)生的反應(yīng)熱和稀釋熱，使反應(yīng)物料瞬間溫度達(dá)到180°C，壓力達(dá)到0.15~0.5MPa，在高溫及壓力條件下，從而使酸解反應(yīng)基本完成；
第二步:待第一步酸解反應(yīng)完成后的物料冷卻后，向物料中加入廢硫酸進(jìn)行浸取，經(jīng)還原、沉降、真空濃縮后，冷凍至5°C~10°C或真空濃縮，析出七水硫酸亞鐵，過濾分離硫酸亞鐵，濾液調(diào)酸度，使濾液中的硫酸氧鈦水解成偏鈦酸，再次過濾，濾液為廢酸，將廢酸儲(chǔ)存到廢酸儲(chǔ)罐內(nèi)，待下次加入反應(yīng)釜作為酸浸的原料；
第三步:將上述過濾出來的偏鈦酸洗凈后，放入旋轉(zhuǎn)窯中進(jìn)行750°C高溫煅燒，最后制得二氧化鈦。
[0008]在所述鈦鐵礦中可以混入固體氧化劑從而加快酸解反應(yīng)的進(jìn)行。
[0009]所述氧化劑可以是高錳酸鉀、二氧化錳、氯酸鉀之中的一種或數(shù)種，加入量為鈦鐵礦量的0.05%~1%,加入氧化劑能夠使鈦鐵礦中的三價(jià)鈦氧化成四價(jià)鈦、亞鐵氧化成三價(jià)鐵，使鈦鐵礦中的鈦和鐵更加容易從固相轉(zhuǎn)入液相，從而更快的被酸分解，其分解率超過了傳統(tǒng)方法所能達(dá)到的分解率。
[0010]本發(fā)明的有益效果是:與傳統(tǒng)生產(chǎn)方法相比，本發(fā)明在鈦鐵礦中加有固體氧化劑從而加快酸解反應(yīng)；與傳統(tǒng)生產(chǎn)方法是按1:1.8加濃硫酸反應(yīng)，硫酸的濃度不能低于85%~90%，本發(fā)明是先加廢稀硫酸，使硫酸的濃度約為65%左右從而在源頭上就降低了硫酸的使用并為酸解從而減少廢酸的產(chǎn)生量；傳統(tǒng)的方法是利用蒸汽將物料的溫度加熱至100°C，反應(yīng)在常壓下進(jìn)行；而本發(fā)明加熱溫度達(dá)到120°C以上，在高溫高壓下進(jìn)行，使廢硫酸具有較大的熱焓，再加入硫酸，使硫酸與物料產(chǎn)生的反應(yīng)熱和稀釋熱能夠令酸解反應(yīng)完成，用廢酸替代新水使硫酸鈦水解成偏鈦酸，對(duì)硫酸法鈦白粉生產(chǎn)廢水進(jìn)行回用，實(shí)現(xiàn)了廢水資源的綜合利用，減少了新水的用量，外排水量由傳統(tǒng)工藝每噸產(chǎn)生250t廢水減少到30t，工藝簡(jiǎn)單易行，生產(chǎn)成本低，清潔生產(chǎn)，有利于環(huán)保，提高了企業(yè)的綜合效益，適應(yīng)于硫酸法鈦白粉的生產(chǎn)。
[0011]【具體實(shí)施方式】
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0012]一種硫酸法鈦白粉制備方法，其制備方法如下:
弟一步:在反應(yīng)圣內(nèi)加入一定量的廢稀硫Ife溶液，再在廢稀硫Ife溶液中按1:1~1:1.8的比例加入粉狀鈦鐵礦，在高壓蒸汽與高壓空氣的環(huán)境下對(duì)混合物進(jìn)行攪拌，將廢硫酸加熱至120°C以上，使廢硫酸具有較大的熱焓，再加入濃硫酸，硫酸與物料產(chǎn)生的反應(yīng)熱和稀釋熱，使反應(yīng)物料瞬間溫度達(dá)到180°C，壓力達(dá)到0.15~0.5MPa，在高溫及壓力條件下，從而使酸解反應(yīng)基本完成；
第二步 :待第一步酸解反應(yīng)完成后的物料冷卻后，向物料中加入廢硫酸進(jìn)行浸取，經(jīng)還原、沉降、真空濃縮后，冷凍至5°C~10°C或真空濃縮，析出七水硫酸亞鐵，過濾分離硫酸亞鐵，濾液調(diào)酸度，使濾液中的硫酸氧鈦水解成偏鈦酸，再次過濾，濾液為廢酸，將廢酸儲(chǔ)存到廢酸儲(chǔ)罐內(nèi)，待下次加入反應(yīng)釜作為酸浸的原料；
第三步:將上述過濾出來的偏鈦酸洗凈后，放入旋轉(zhuǎn)窯中進(jìn)行750°C高溫煅燒，最后制得二氧化鈦。[0013]在所述鈦鐵礦中可以混入固體氧化劑從而加快酸解反應(yīng)的進(jìn)行。
[0014]所述氧化劑可以是高錳酸鉀、二氧化錳、氯酸鉀之中的一種或數(shù)種，加入量為鈦鐵礦量的0.05%~1%,加入氧化劑能夠使鈦鐵礦中的三價(jià)鈦氧化成四價(jià)鈦、亞鐵氧化成三價(jià)鐵，使鈦鐵礦中的鈦和鐵更加容易從固相轉(zhuǎn)入液相，從而更快的被酸分解，其分解率超過了傳統(tǒng)方法所能達(dá)到的分解率。
[0015]實(shí)施例1:一種硫酸法鈦白粉制備方法，其制備方法如下，首先在鈦鐵礦中混入一定量的固體氧化劑，可以加快酸解反應(yīng)的進(jìn)行，固體氧化劑可以是高錳酸鉀、二氧化錳、氯酸鉀中的一種或數(shù)種，加入量為鈦鐵礦量的0.05%~1%，加入氧化劑能夠使鈦鐵礦中的三價(jià)鈦氧化成四價(jià)鈦、亞鐵氧化成三價(jià)鐵，使鈦鐵礦中的鈦和鐵更加容易從固相轉(zhuǎn)入液相，從而更快的被酸分解，其分解率超過傳統(tǒng)方法所能達(dá)到的分解率；然后在反應(yīng)釜內(nèi)加入一定量的廢硫酸溶液，再在廢硫酸中按1:1的比例加入上述粉狀鈦鐵礦，高溫高壓蒸汽與高壓空氣充分?jǐn)嚢瑁刮锪系臏囟冗_(dá)到120°C以上，使廢硫酸及反應(yīng)物料具有較大的熱焓；再向上述物料中加入濃硫酸，硫酸與鈦鐵礦反應(yīng)所產(chǎn)生的反應(yīng)熱及濃硫酸的稀釋熱，使反應(yīng)物料瞬間溫度達(dá)到180°C以上，壓力達(dá)到0.15~0.5MPa，在高溫及壓力條件下，從而使酸解反應(yīng)基本完成；再次待弟一步Ife解反應(yīng)完成后(熟化后)，向物料中加入廢Ife浸取，過濾、沉降雜質(zhì)，冷凍至5°c~10°C或真空濃縮，析出七水硫酸亞鐵，過濾分離硫酸亞鐵，濾液調(diào)酸度，使濾液中的硫酸氧鈦水解成偏鈦酸，再次過濾，濾液為廢酸，廢酸儲(chǔ)存到廢酸儲(chǔ)罐內(nèi)，待下次加入反應(yīng)釜作為鈦鐵礦酸解和酸浸的原料；將上述過濾出來的偏鈦酸洗凈后，放入旋轉(zhuǎn)窯中進(jìn)行750°C高溫煅燒，最后制得二氧化鈦。 [0016]本發(fā)明與傳統(tǒng)生產(chǎn)方法相比，本發(fā)明在鈦鐵礦中加有固體氧化劑從而加快酸解反應(yīng)；與傳統(tǒng)生產(chǎn)方法是按1:1.8加濃硫酸反應(yīng)，硫酸的濃度不能低于85%~90%，本發(fā)明是先加廢稀硫酸，使硫酸的濃度約為65%左右從而在源頭上就降低了硫酸的使用并為酸解從而減少廢酸的產(chǎn)生量；傳統(tǒng)的方法是利用蒸汽將物料的溫度加熱至100°C，反應(yīng)在常壓下進(jìn)行；而本發(fā)明加熱溫度達(dá)到120°C以上，在高溫高壓下進(jìn)行，使廢硫酸具有較大的熱焓，再加入硫酸，使硫酸與物料產(chǎn)生的反應(yīng)熱和稀釋熱能夠令酸解反應(yīng)完成，用廢酸替代新水使硫酸鈦水解成偏鈦酸，對(duì)硫酸法鈦白粉生產(chǎn)廢水進(jìn)行回用，實(shí)現(xiàn)了廢水資源的綜合利用，減少了新水的用量，外排水量由傳統(tǒng)工藝每噸產(chǎn)生250t廢水減少到30t，工藝簡(jiǎn)單易行，生產(chǎn)成本低，清潔生產(chǎn)，有利于環(huán)保，提高了企業(yè)的綜合效益，適應(yīng)于硫酸法鈦白粉的生產(chǎn)。
【權(quán)利要求】
1.一種硫酸法鈦白粉制備方法，其特征在于制備方法如下: 弟一步:在反應(yīng)圣內(nèi)加入一定量的廢稀硫Ife溶液，再在廢稀硫Ife溶液中按1:1~1:1.8的比例加入粉狀鈦鐵礦，在高壓蒸汽與高壓空氣的環(huán)境下對(duì)混合物進(jìn)行攪拌，將廢硫酸加熱至120°C以上，使廢硫酸具有較大的熱焓，再加入濃硫酸，硫酸與物料產(chǎn)生的反應(yīng)熱和稀釋熱，使反應(yīng)物料瞬間溫度達(dá)到180°C，壓力達(dá)到0.15~0.5MPa，在高溫及壓力條件下，從而使酸解反應(yīng)基本完成； 第二步:待第一步酸解反應(yīng)完成后的物料冷卻后，向物料中加入廢硫酸進(jìn)行浸取，經(jīng)還原、沉降、真空濃縮后，冷凍至5°C~10°C或真空濃縮，析出七水硫酸亞鐵，過濾分離硫酸亞鐵，濾液調(diào)酸度，使濾液中的硫酸氧鈦水解成偏鈦酸，再次過濾，濾液為廢酸，將廢酸儲(chǔ)存到廢酸儲(chǔ)罐內(nèi)，待下次加入反應(yīng)釜作為酸浸的原料； 第三步:將上述過濾出來的偏鈦酸洗凈后，放入旋轉(zhuǎn)窯中進(jìn)行750°C高溫煅燒，最后制得二氧化鈦。
2.如權(quán)利要求1所述的硫酸法鈦白粉制備方法，其特征是:在所述鈦鐵礦中可以混入固體氧化劑從而加快酸解反應(yīng)的進(jìn)行。
3.如權(quán)利要求1所述的硫酸法鈦白粉制備方法，其特征是:所述氧化劑可以是高錳酸鉀、二氧化錳、氯酸鉀之中的一種或數(shù)種，加入量為鈦鐵礦量的0.05%~1%，加入氧化劑能夠使鈦鐵礦中的三價(jià)鈦氧化成四價(jià)鈦、亞鐵氧化成三價(jià)鐵，使鈦鐵礦中的鈦和鐵更加容易從固相轉(zhuǎn)入液相，從而更快的`被酸分解，其分解率超過了傳統(tǒng)方法所能達(dá)到的分解率。
【文檔編號(hào)】C01G23/053GK103723765SQ201410024284
【公開日】2014年4月16日 申請(qǐng)日期:2014年1月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月20日
【發(fā)明者】楊祥晴, 奚長(zhǎng)生, 顏幼平, 曾懋華, 龍來壽 申請(qǐng)人:韶關(guān)學(xué)院