一種降低鈦白粉生產(chǎn)中廢酸量的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種降低鐵白粉生產(chǎn)過程中廢酸量的方法，特別設(shè)及一種硫酸法金紅 石型鐵白粉生產(chǎn)中的酸解過程采用S氧化硫和55%硫酸與鐵精礦預(yù)混，進(jìn)而達(dá)到降低鐵白 粉生產(chǎn)中廢酸量的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 鐵白粉又稱鐵白，學(xué)名二氧化鐵（Ti〇2)，白色粉末，無毒無害，是一種重要的無機(jī) 化工原料，其化學(xué)性質(zhì)十分穩(wěn)定，具有優(yōu)良的物理性能、光學(xué)性能和顏料性能，具有極佳的 白度、折射率、消色力、遮蓋力、不透明度和抗粉化性能，是目前世界上所發(fā)現(xiàn)的顏色最白的 一種顏料之一，被廣泛的應(yīng)用于涂料、油墨、塑料、橡膠、造紙等領(lǐng)域。
[0003] 鐵白粉的工業(yè)化生產(chǎn)方法主要有硫酸法和氯化法。目前硫酸法是國(guó)內(nèi)一種比較常 見的生產(chǎn)方法，其步驟一般包括：鐵精礦與濃硫酸進(jìn)行酸解反應(yīng)生產(chǎn)硫酸氧鐵、經(jīng)沉降、結(jié) 晶、水解生成偏鐵酸；偏鐵酸經(jīng)一洗、漂白、二洗，鹽處理、鍛燒得到金紅石型二氧化鐵粗品； 二氧化鐵粗品經(jīng)濕磨、砂磨、包膜和氣粉，得到鐵白粉產(chǎn)品。
[0004] 其中酸解反應(yīng)是用熱濃硫酸分解鐵鐵礦，將其中可溶于酸的鐵、鐵等元素、化合物 轉(zhuǎn)化成可溶性的硫酸化合物，加水浸取成鐵液，再用鐵粉還原鐵液中的高價(jià)鐵，使變成可溶 于水的硫酸亞鐵鹽，不溶于酸的雜質(zhì)巧日金紅石、脈石等)與膠體懸浮物設(shè)日Al2〇3、Si〇2等)混 懸在鐵液中有待除去。
[0005] 工業(yè)上生產(chǎn)中酸解、浸取、還原是在一個(gè)酸解罐中完成的，只是操作時(shí)間上有先后 之分。浸取是酸解主反應(yīng)及熟化反應(yīng)完成后，立即加入計(jì)量好的小度水、工業(yè)水對(duì)固相物進(jìn) 行溶解提前的過程，水一般是從頂部加入的，也可W部分從罐底部加入，同時(shí)用壓縮空氣對(duì) 浸提液進(jìn)行攬拌，使物料很快降溫到7(TC W下，W防止鐵液早期水解。浸取操作的關(guān)鍵是快 速加水浸取，加大壓縮空氣攬拌降溫，保證浸取溫度為70°C，操作時(shí)間約40min。鐵液的還 原就是在浸取過程中加入計(jì)量好的鐵粉或鐵屑進(jìn)行高價(jià)鐵的還原，加大壓縮空氣攬拌，通 過調(diào)節(jié)攬拌氣量和人孔蓋的開度，控制還原溫度低于80°C，浸取還原化后，開始檢測(cè)鐵液 質(zhì)量指標(biāo)、相對(duì)密度、=價(jià)鐵濃度，確定是否補(bǔ)加鐵粉和水，當(dāng)鐵液中有=價(jià)鐵存在時(shí)表示 高鐵已還原完成。
[0006] 目前硫酸法生產(chǎn)鐵白的過程中的酸解過程主要有兩種：一是采用98%硫酸與鐵精 礦在冷卻水的作用下預(yù)混，然后加入水引發(fā)酸解反應(yīng)，達(dá)到溶解鐵精礦的目的，該方法由于 酸礦預(yù)混需要降溫，所W設(shè)備復(fù)雜，且預(yù)混過程中經(jīng)常發(fā)生主反應(yīng)提前造成嚴(yán)重工藝事故， 由于反應(yīng)全部采用新鮮98%硫酸，因此無法回收鐵白粉反應(yīng)過程中產(chǎn)生廢酸；二是采用55% 硫酸與鐵精礦預(yù)混，然后加入98%酸引發(fā)酸解反應(yīng)，達(dá)到溶解鐵精礦的目的，該方法由于酸 礦預(yù)混無需要降溫，所W設(shè)備簡(jiǎn)單，預(yù)混采用低酸更加安全，且55%硫酸采用鐵白粉生產(chǎn)產(chǎn) 生廢酸而來，因此降低了鐵白粉生產(chǎn)中廢酸量，但是工藝在控制指標(biāo)一定情況下，廢酸回用 量基本確定，無法通過提高廢酸回用量降低廢酸產(chǎn)生量，目前國(guó)內(nèi)該工藝應(yīng)用廣泛。
[0007] 在硫酸法生產(chǎn)鐵白的過程中，每生產(chǎn)It鐵白將產(chǎn)生20%左右8~1化廢酸，廢酸 中除了含有主要成分H2SO4外，還含有一定的化so 4、Ti〇2、Alz (S04) 3、MgS〇4等物質(zhì)。運(yùn)些廢 酸若不經(jīng)處理直接排放，不僅污染環(huán)境，還造成資源的嚴(yán)重浪費(fèi)。如何處理運(yùn)些廢酸，經(jīng)濟(jì) 合理地回收其中有價(jià)值的部分，已成為硫酸法生產(chǎn)鐵白的一個(gè)重要技術(shù)難題，也是困擾環(huán) 境保護(hù)與鐵白工業(yè)發(fā)展的重大問題，目前較為成熟的技術(shù)有廢酸濃縮法，電石渣中和法和 中和利用法，但都存在一定弊端。廢酸濃縮法是利用水蒸氣對(duì)廢酸進(jìn)行加熱蒸發(fā)，去除廢酸 中的部分水分，冷卻W后進(jìn)行濃縮結(jié)晶，固液分離W后，濃縮液回原工藝回用。該方法的主 要缺點(diǎn)是能源消耗大，處理成本高。電石渣中和法是利用電石渣等主要含氨氧化巧廢物和 廢酸進(jìn)行酸堿中和，然后沉淀進(jìn)行泥水分離，該方法的主要缺點(diǎn)是產(chǎn)生大量的固體廢棄物， 而且對(duì)酸資源造成浪費(fèi)。
[0008] 綜上，采用新工藝有效的降低鐵白粉生產(chǎn)過程中的廢酸量對(duì)于鐵白粉行業(yè)的健康 發(fā)展具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明的發(fā)明目的在于：針對(duì)上述存在的問題，提供一種金紅石型鐵白粉生產(chǎn)過 程中的酸解過程采用S氧化硫和55%硫酸與鐵精礦預(yù)混，進(jìn)而達(dá)到降低鐵白粉生產(chǎn)中廢酸 量的方法。
[0010] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下： 采用=氧化硫和55%硫酸與鐵精礦預(yù)混進(jìn)行酸解反應(yīng)，加入的硫酸總量為鐵精礦質(zhì)量 的1. 5-1. 7倍，總的硫酸濃度為70-90%。
[0011] 作為優(yōu)選：本發(fā)明中所述的酸解過程中采用鐵精礦先與55%硫酸預(yù)混，然后再加 入=氧化硫進(jìn)行反應(yīng)； 作為優(yōu)選：本發(fā)明中所述的55%硫酸是采用25%的鐵白粉廢酸與98%硫酸混合后得到 的； 傳統(tǒng)硫酸法酸解過程中55%硫酸與鐵精礦預(yù)混，98%硫酸引發(fā)工藝中酸礦比在 1.50-1. 70之間，起始反應(yīng)酸濃度80-90%，每噸鐵白粉的廢酸（折百）回用量約250kg。本 發(fā)明所述的鐵白粉酸解過程中55%硫酸與鐵精礦預(yù)混，S氧化硫引發(fā)工藝在同樣的酸礦比 及起始反應(yīng)濃度下，因=氧化硫先與水反應(yīng)生成硫酸會(huì)消耗掉一部分水，因此每噸鐵白粉 的廢酸（折百）回用量約350kg，同時(shí)由于酸解反應(yīng)所需引發(fā)熱主要來自于濃酸和稀酸的混 合過程，由于=氧化硫先與水反應(yīng)，生成濃硫酸并放出一部分熱量，再與55%酸的預(yù)混料反 應(yīng)，該過程放出的熱量比采用98%酸直接與55%酸的預(yù)混料反應(yīng)放出更多的熱量，因此采用 本發(fā)明中的工藝可W提前引發(fā)主反應(yīng)(主反應(yīng)的引發(fā)是由溫度決定的)，從而可降低酸解起 始反應(yīng)酸濃度5-10%左右，每噸鐵白粉的廢酸消耗可提高至600kg，每噸鐵白粉生產(chǎn)中的廢 酸量顯著下降約350kg，W產(chǎn)量為20萬噸每年的金紅石鐵白粉廠計(jì)算，每年可減少?gòu)U酸量 約7萬噸，可減少因廢酸中和產(chǎn)生的鐵石膏約100萬噸，具有積極的經(jīng)濟(jì)和環(huán)保效益。其中 酸礦比是指純H2SO4的質(zhì)量與鐵精礦質(zhì)量的比值，折百是指W純的H2SO4計(jì)算。
[0012] 綜上所述，本發(fā)明的有益效果是通過采用S氧化硫和55%硫酸與鐵精礦預(yù)混進(jìn)行 酸解反應(yīng)，可W有效的降低了鐵白粉生產(chǎn)過程產(chǎn)生的廢酸量，節(jié)省后處理成本。
【具體實(shí)施方式】
[0013]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，W下結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明 進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用W解釋本發(fā)明，并不用于 限定本發(fā)明。
[0014] 酸解率是溶液中的可溶性鐵鹽總量占所投鐵鐵礦中所含鐵總量的百分比。
[0015] 鐵液的穩(wěn)定性又稱穩(wěn)定度，就是在鐵白粉生產(chǎn)中，鐵液在條件變化的情況下，有發(fā) 生早期水解而析出白色膠體粒子的傾向，運(yùn)種傾向的強(qiáng)弱程度叫做鐵液的穩(wěn)定度。表示運(yùn) 種傾向強(qiáng)弱的特性叫做鐵液的穩(wěn)定性，鐵液的穩(wěn)定性是W每毫升鐵液用25°c的蒸饋水稀釋 到剛白色渾濁時(shí)，所需要蒸饋水的毫升數(shù)來表示。鐵液穩(wěn)定性是衡量鐵液質(zhì)量的一個(gè)重要 指標(biāo)，顏料用鐵白粉酸解后鐵液穩(wěn)定性要求> 400ml/ml，濃縮后鐵液穩(wěn)定性要求> 500ml/ ml O
[0016] 放料濃度是指酸解后的鐵液濃度，因?yàn)樵摑舛戎苯佑绊懞竺娴乃膺^程，因此是 酸解工序的一個(gè)重要指標(biāo)。
[0017] 實(shí)施例1: 酸解條件：酸礦比1. 60,起始反應(yīng)酸濃度84%。
[0018] 研磨合格的鐵精礦1000kg，325目篩余小于30%，加入620kg的55%硫酸并混合 均勻，再加入1280kg的98%硫酸，引發(fā)主反應(yīng)，引發(fā)溫度大于150°C，固相物在200°C熟化 30min，加入300化水浸取30min，加入鐵粉還原至=價(jià)鐵消失為止，得到合格的酸解放料鐵 液A，檢測(cè)相關(guān)指標(biāo)，55%的硫酸是由廢酸與濃硫酸配置而成。
[001引實(shí)施例2: 酸解條件：酸礦比1. 60,起始反應(yīng)酸濃度84%。
[0020] 研磨合格的鐵精礦1000kg，325目篩余小于30%，加入1090kg的55%硫酸并混合均 勻，加入660kg的S〇3,引發(fā)主反應(yīng)，引發(fā)溫度大于150°C，固相物在200°C熟化30min，加入 300化水浸取30min，加入鐵粉還原至S價(jià)鐵消失為止，得到合格的酸解放料鐵液B，檢測(cè)相 關(guān)指標(biāo)，55%的硫酸是由廢酸與濃硫酸配置而成。
[0021] 實(shí)施例3: 酸解條件：酸礦比1. 60,起始反應(yīng)酸濃度75%。
[0022] 研磨合格的鐵精礦1000kg，325目篩余小于30%，加入1700kg的55%硫酸并混合均 勻，加入370kg的S〇3,引發(fā)主反應(yīng)，引發(fā)溫度大于150°C，固相物在200°C熟化30min，加入 300化水浸取30min，加入鐵粉還原至S價(jià)鐵消失為止，得到合格的酸解放料鐵液C，檢測(cè)相 關(guān)指標(biāo)，55%的硫酸是由廢酸與濃硫酸配置而成。
[0023] 表1為各實(shí)施例的反應(yīng)參數(shù)
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明：該發(fā)明工藝既可W加大廢酸的回用量，降低廢酸產(chǎn)生量，又不會(huì)影響酸 解后的鐵液質(zhì)量。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種降低鈦白粉生產(chǎn)中廢酸量的方法，其特征在于：采用三氧化硫和55%硫酸與 鈦精礦預(yù)混進(jìn)行酸解反應(yīng)，加入的硫酸總量為鈦精礦質(zhì)量的1. 5-1. 7倍，總的硫酸濃度為 70-90%〇2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種降低鈦白粉生產(chǎn)中廢酸量的方法，其特征在于：所述的 酸解過程是采用鈦精礦先與55%硫酸預(yù)混，然后再加入三氧化硫進(jìn)行反應(yīng)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種降低鈦白粉生產(chǎn)中廢酸量的方法，其特征在于：所述的 55%硫酸是采用25%的鈦白粉廢酸與98%硫酸混合后得到的。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種降低鈦白粉生產(chǎn)中廢酸量的方法，提供一種硫酸法金紅石型鈦白粉生產(chǎn)過程中采用三氧化硫和55%硫酸與鈦精礦預(yù)混進(jìn)行酸解反應(yīng)，進(jìn)而達(dá)到降低鈦白粉生產(chǎn)中廢酸量的方法。
【IPC分類】C01G23/053
【公開號(hào)】CN105293574
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510699307
【發(fā)明人】鐘曉英, 代堂軍, 范先國(guó), 周曉葵, 朱全芳
【申請(qǐng)人】襄陽龍蟒鈦業(yè)有限公司
【公開日】2016年2月3日
【申請(qǐng)日】2015年10月26日