专利名称：氟钛酸钾联产聚合氯化铁净水剂生产工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及无机氟化盐生产和净水剂生产技术方法，尤其是涉及氟钛酸钾的生产方法和聚合氯化铁净水剂生产方法。
背景技术：
氟钛酸钾主要用于制造铝、钛、硼合金中的添加剂，用于铝加工和轻金属溶炼中，也可用于PP合成的催化剂等方面，是国内外制造军、工、民用铝材非常重要的原材料。国内氟钛酸钾年产量约2万吨，产生氯化铁废水约10万吨，传统处理方法是加石灰乳中和、絮凝沉淀、压滤后达标排放，约排放12万吨废水。这种处理工艺消耗大量石灰，产生的大量含铁废渣。
另外，氢氟酸、钛铁矿、氯化钾生产氟钛酸钾现有方法是用清洁水溶氯化钾，母液量大，母液损失大，母液水含铁浓度低；母液处理费用高，渣量大、处理难度大；聚合氯化铁其他生产成本高，工艺复杂，不适合作为氟钛酸钾废水处理的方案。
发明内容
本发明提供一种氟钛酸钾联产聚合氯化铁净水剂生产工艺，通过将氟钛酸钾母液循环利用提高浓度、除杂，其中的铁元素经过氧化，再碱化、陈化聚合后得到无机高分子絮凝净水剂-聚合氯化铁。本发明采用如下技术方案
氟钛酸钾联产聚合氯化铁净水剂生产工艺，包括以下步骤
(1)、先在浸出槽里加入定量的氢氟酸和氯化钾，开启搅拌，加入理论量的钛矿，温度升高至90-105°C浸出，密闭反应I. 0-2. 0h，得到氟钛酸铁料浆；
(2)、将浸出合格的料浆用泵打入澄清槽，沉降5-24h得到氟钛酸铁清液备用，底流渣进入污水处理；
(3 )、氯化钾用氟钛酸钾母液溶解，压滤后清液备用，渣进入污水处理；
(4)、将一定量的氟钛酸铁清液加入合成槽开启搅拌，然后30-60min内加入计量的(3)中氯化钾液，继续反应20-30min，氟钛酸钾结晶出来；
(5)、将(4)中得到的氟钛酸钾料浆液固分离、洗涤得到氟钛酸钾湿品，废水进入聚合氯化铁生产储存系统；
(6)、步骤(5)中废水一部分进入步骤(3)中氯化钾溶解循环利用，一部分进入除杂反应槽，除杂反应槽中加入计算量的精石灰搅拌10-30min,然后压滤,滤液进入下一步工序，滤渣进入固废处理站；
(7)、上步产生的滤液在搅拌下加入定量氧化剂、稳定剂，静置陈化5-24h得到聚合氯化铁液体产品。上述步骤(5)中氟钛酸钾湿品干燥后得到氟钛酸钾成品。进一步地，上述步骤(I)中氢氟酸为含HF质量分数为18-55%的溶液，铁矿中含Ti的质量分数为25-37%，步骤(3)氯化钾含K2O质量分数为40-62%，步骤(6)中精石灰中含CaO质量分数大于72%。更进一步地，步骤(6)中进入除杂反应槽的废液为通过循环使用母液溶解氯化钾使含Fe质量分数大于10%，氧化剂优选为双氧水、碱金属过氧化物或过碳酸钠中的一种或两种配合使用。再进一步地，上述浸出槽、澄清槽、合成槽及除杂反应槽均密封或设置水封。本发明涉及的化学反应式为
nFe2 03*mFe0* (3/2n+m) TiO3+ HF — FeTiF6 + Fe2 (T iF6) 3 + H2O ；
Fe2 (Τ iF6) 3 + 6KC1 — 3K2TiF6 + 2FeCl3 ；·FeTiF6 +2KC1 — K2TiF6 + FeCl2 ；
钛矿中含二氧化娃(SiO2)除杂过程反应式
SiO2 + 6HF — H2SiF6 + 2H20 ；
H2SiF6 + 2KC1 — K2SiF6 + 2HC1 ；
H2SiF6 + 2KF — K2SiF6 + 2 HF ；
废水处理生产聚合氯化铁过程反应式
2HF+ Ca (OH) 2 — Ca F2+ 2H20 ；
Ca (OH) 2+ 2 HCl — Ca Cl2+ H2O ；nFeCl2+ n/2Na20 2 + ηΗ20 — n (FeCl2)+·η (ΟΗΓ +nNaOH ；nFeClg+nNa OH — η (FeCl2)+·η (OH) ^ + nNaCl ；nFeCl2+ η/2Η20 2 — η (FeCl2)+Ti (OH) ^ ；
由上述对本发明的描述可知，本发明的优点在于
I、本发明将氟钛酸钾生产过程中的氟钛酸钾母液代替清洁水溶解氯化钾，减少了氟钛酸钾母液量，从而减少了氟钛酸钾生产中氟、钛、钾元素的母液损失，母液循环利用后，其中的铁元素含量得到提高，再直接通过氧化、碱化、聚合得到无机高分子絮凝净水剂-聚合氯化铁，聚合氯化铁适合用于高浊度、高色度的COD、BOD废水的处理。2、采用本发明工艺，省去原氟钛酸钾生产过程中废水处理工艺，简化了原氟钛酸钾的生产工艺，降低氟钛酸钾生产成本，减少废水排放，变废为宝，生产出同样适用于城市生活废水和医药废水处理的无机絮凝剂，不会产生新的污染。3、本工艺反应条件为常压且无气体产生，所有槽罐都密封，设置水封或吸收系统防止物料温度升高或进出物料引起槽罐压力变化，密闭式反应系统能有效防止氟挥发进入大气。4、本工艺反应速度快，反应条件温和，操作条件易于控制，降低能耗、物耗等优点，故本工艺具有很好的社会价值和经济价值。
图I为本发明的生产工艺流程图。
具体实施例方式下面参照图I说明本发明的具体实施方式
。
实施例I
本实施例使用以下原料
1、氢氟酸含HF 25.3%;
2、氯化钾含1(20 60. 1%;
3、钛矿(nFe203.mFe0·(3/2n+m) T i02)含 Ti 29. 5%、Fe34. 8%、Fe2O3 11. 6%,Fe034. 3% ；
4、精石灰含Ca073. 3% ；
5、双氧水含H20220%。
具体包括以下步骤
(1)先在浸出槽里加入3000Kg氢氟酸和氯化钾lOOKg，开启搅拌，将1080Kg的钛矿加入，密闭继续反应2小时，浸出温度达到98°C ；
(2)将浸出合格的料浆用泵打入澄清槽，沉降除杂16h得到氟钛酸铁清液，温度51°C；
(3)氯化钾950Kg用4000 Kg含铁12%的氟钛酸钾母液溶解得钾液，压滤后清液备用；
(4)将(2)氟钛酸铁清液加入合成槽开启搅拌，然后用60min加入(3)氯化钾液，继续反应30min，温度36 °C ；
(5)将上步得到的氟钛酸钾料浆液固分离、洗涤得到氟钛酸钾湿品，废水进入下步处
理；
(6)氟钛酸钾湿品干燥后得到1290Kg氟钛酸钾成品；
(7)上述废水留4000Kg做溶解氯化钾用，另外3700 Kg加入135Kg精石灰，搅拌30min，然后压滤得到清液；
(8)将上述清液搅拌下加入双氧水400Kg和适量稳定剂，搅拌10 min，然后静置陈化3h，得到聚合氯化铁溶液；
分析结果氟钛酸钾主含量98. 3%，Si O. 19%，聚合氯化铁含FelO. 2%、盐基度65%。实施例2
本实施例使用以下原料
1、氢氟酸含HF 33.2%;
2、氯化钾含1(20 60. 1%;
3、钛矿(nFe203.mFe0·(3/2n+m) T i02)含 Ti 29. 5%、Fe34. 8%、Fe2O3 11. 6%,Fe034. 3% ；
4、精石灰含Ca073. 3% ；
5、双氧水含H20220%;
6、过氧化钠含Na20292. 5%。具体包括以下步骤
(1)先在浸出槽里加入2260Kg氢氟酸和氯化钾lOOKg，开启搅拌，将1080Kg的钛矿加入，密闭继续反应2小时，浸出温度达到100°C ；
(2)将浸出合格的料浆用泵打入澄清槽，沉降除杂20h得到氟钛酸铁清液，温度55°C；
(3)氯化钾950Kg用4000 Kg含铁12%的氟钛酸钾母液溶解得钾液，压滤后清液备用；
(4)将(2)氟钛酸铁清液加入合成槽开启搅拌，然后用40min加入(3)氯化钾液，继续反应30min，温度38 °C ；(5)将上步得到的氟钛酸钾料浆液固分离、洗涤得到氟钛酸钾湿品，废水进入下步处
理；
(6)氟钛酸钾湿品干燥后得到1232Kg氟钛酸钾成品；
(7)上述废水留4000Kg做溶解氯化钾用，另外2980Kg加入120Kg精石灰，搅拌30min，然后压滤得到清液；
(8)将上述清液搅拌下加入双氧水300Kg过氧化钠50 Kg和适量稳定剂，搅拌10min，然后静置陈化5h，得到聚合氯化铁溶液；分析结果氟钛酸钾主含量98. 0%，Si O. 16%，聚合氯化铁含Fell. 4%、盐基度90%。实施例3
本实施例使用以下原料
1、氢氟酸含HF 35.1%;
2、氯化钾含K2O 61.2%;
3、钛矿(nFe203.mFe0·(3/2n+m) T i02)含 Ti 30. 5%、Fe33. 6%、Fe2O3 11. 2%,Fe031. 3% ；
4、精石灰含Ca073. 3% ；
5、双氧水含H20220%。具体包括以下步骤
(1)先在浸出槽里加入2130Kg氢氟酸和氯化钾90Kg，开启搅拌，将1050Kg的钛矿加入，密闭继续反应2. 5小时，浸出温度达到105°C ；
(2)将浸出合格的料浆用泵打入澄清槽，沉降除杂8h得到氟钛酸铁清液，温度58°C；
(3)氯化钾950Kg用4000 Kg含铁12. 5%的氟钛酸钾母液溶解得钾液，压滤后清液备
用；
(4)将(2)氟钛酸铁清液加入合成槽开启搅拌，然后用30min加入(3)氯化钾液，继续反应30min，温度40°C ；
(5)将上步得到的氟钛酸钾料浆液固分离、洗涤得到氟钛酸钾湿品，废水进入下步处
理；
(6)氟钛酸钾湿品干燥后得到1230Kg氟钛酸钾成品；
(7)上述废水留4000Kg做溶解氯化钾用，另外2800 Kg加入130Kg精石灰，搅拌30min，然后压滤得到清液；
(8)将上述清液搅拌下加入双氧水400Kg和适量稳定剂，搅拌10 min然后静置陈化10h，得到聚合氯化铁溶液。分析结果氟钛酸钾主含量97. 8%, Si O. 19%，聚合氯化铁含Fell. 0%、盐基度50%。实施例4
本实施例使用以下原料
1、氢氟酸含HF 35.1%;
2、氯化钾含K2O 61.2%;
3、钛矿(nFe203.mFe0·(3/2n+m) T i02)含 Ti 27. 5%、Fe37. 6%、Fe2O3 7. 6%、Fe041. 5% ；
4、精石灰含Ca073. 3% ；5、双氧水含H20220%。具体包括以下步骤
(1)先在浸出槽里加入2130Kg氢氟酸和氯化钾90Kg，开启搅拌，将1200Kg的钛矿加入，密闭继续反应2小时，浸出温度达到105°C ；
(2)将浸出合格的料浆用泵打入澄清槽，沉降除杂20h得到氟钛酸铁清液，温度55°C；
(3)氯化钾950Kg用5000 Kg含铁13. 2 %的氟钛酸钾母液溶解得钾液，压滤后清液备 用；
(4)将(2)氟钛酸铁清液加入合成槽开启搅拌，然后用30min加入(3)氯化钾液，继续反应lOmin，温度37 0C ；
(5)将上步得到的氟钛酸钾料浆液固分离、洗涤得到氟钛酸钾湿品，废水进入下步处
理；
(6)氟钛酸钾湿品干燥后得到1210Kg氟钛酸钾成品；
(7)上述废水留5000Kg做溶解氯化钾用，另外2800 Kg加入135Kg精石灰，搅拌30min，然后压滤得到清液；
(8)将上述清液搅拌下加入双氧水400Kg和适量稳定剂，搅拌10 min，然后静置陈化10h，得到聚合氯化铁溶液。分析结果氟钛酸钾主含量98. 3%，Si O. 17%,聚合氯化铁含Fel2. 2%、盐基度75%。实施例5
本实施例使用以下原料
1、氢氟酸含HF 35.1%;
2、氯化钾含K2O 61.2%;
3、钛矿(nFe203.mFe0·(3/2n+m) T i02)含 Ti33. 6%、Fe31. 6%、Fe2O3 12. 5%,Fe029. 5% ；
4、精石灰含Ca073. 3% ；
5、过碳酸钠含 2Na2C03 · 3H20299%。具体包括以下步骤
(1)先在浸出槽里加入2130Kg氢氟酸和氯化钾lOOKg，开启搅拌，将990Kg的钛矿加入，密闭继续反应2小时，浸出温度达到105°C ；
(2)将浸出合格的料浆用泵打入澄清槽，沉降除杂24h得到氟钛酸铁清液，温度52°C；
(3)氯化钾950Kg用5000 Kg含铁13. 2 %的氟钛酸钾母液溶解得钾液，压滤后清液备
用；
(4)将(2)氟钛酸铁清液加入合成槽开启搅拌，然后用30min加入(3)氯化钾液，继续反应lOmin，温度35°C ；
(5)将上步得到的氟钛酸钾料浆液固分离、洗涤得到氟钛酸钾湿品，废水进入下步处
理；
(6)氟钛酸钾湿品干燥后得到1270Kg氟钛酸钾成品；
(7)上述废水留5000Kg做溶解氯化钾用，另外2700 Kg加入70Kg精石灰，搅拌30min，然后压滤得到清液；
(8)将上述清液搅拌下加入过碳酸钠250Kg和适量稳定剂，搅拌10 min然后静置陈化10h，得到聚合氯化铁溶液。分析结果氟钛酸钾主含量98. 5%，Si O. 15%，聚合氯化铁含Fell. 2%、盐基度90%。上述仅为本发明的具体实施方式
，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性 的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。
权利要求
1.氟钛酸钾联产聚合氯化铁净水剂生产工艺，其特征在于包括以下步骤 (1)、先在浸出槽里加入定量的氢氟酸和氯化钾，开启搅拌，加入理论量的钛矿，温度升高至90-105°C浸出，密闭反应I. 0-2. 0h，得到氟钛酸铁料浆； (2)、将浸出合格的料浆用泵打入澄清槽，沉降5-24h得到氟钛酸铁清液备用，底流渣进入污水处理； (3 )、氯化钾用氟钛酸钾母液溶解，压滤后清液备用，渣进入污水处理； (4)、将一定量的氟钛酸铁清液加入合成槽开启搅拌，然后30-60min内加入计量的(3)中氯化钾液，继续反应20-30min，氟钛酸钾结晶出来； (5)、将(4)中得到的氟钛酸钾料浆液固分离、洗涤得到氟钛酸钾湿品，废水进入聚合氯化铁生产储存系统； (6)、步骤(5)中废水一部分进入步骤(3)中氯化钾溶解循环利用，一部分进入除杂反应槽，除杂反应槽中加入计算量的精石灰搅拌10_30min,然后压滤,滤液进入下一步工序，滤渣进入固废处理站； (7)、上步产生的滤液在搅拌下加入定量氧化剂、稳定剂，静置陈化5-24h得到聚合氯化铁液体产品。
2.如权利要求I所述的氟钛酸钾联产聚合氯化铁净水剂生产工艺，其特征在于步骤(O中氢氟酸为含HF质量分数为18-55%的溶液，铁矿中含Ti的质量分数为25-37%。
3.如权利要求I所述的氟钛酸钾联产聚合氯化铁净水剂生产工艺，其特征在于步骤(3)所述氯化钾含K2O质量分数为40-62%。
4.如权利要求I所述的氟钛酸钾联产聚合氯化铁净水剂生产工艺，其特征在于步骤(5)中氟钛酸钾湿品干燥后得到氟钛酸钾成品。
5.如权利要求I所述的氟钛酸钾联产聚合氯化铁净水剂生产工艺，其特征在于步骤(6)中精石灰中含CaO质量分数大于72%。
6.如权利要求I所述的氟钛酸钾联产聚合氯化铁净水剂生产工艺，其特征在于步骤(6)中进入除杂反应槽的废液为通过循环使用母液溶解氯化钾使含Fe质量分数大于10%。
7.如权利要求I所述的氟钛酸钾联产聚合氯化铁净水剂生产工艺，其特征在于步骤(6)中氧化剂为双氧水、碱金属过氧化物或过碳酸钠中的一种或两种配合使用。
8.如权利要求I所述的氟钛酸钾联产聚合氯化铁净水剂生产工艺，其特征在于所述浸出槽、澄清槽、合成槽及除杂反应槽均密封或设置水封。
全文摘要
氟钛酸钾联产聚合氯化铁净水剂生产工艺，包括以下步骤先在浸出槽里加入氢氟酸和氯化钾，开启搅拌，加入理论量的钛矿，温度升高至90-105℃浸出，密闭反应得氟钛酸铁料浆；将浸出的料浆沉降得氟钛酸铁清液备用；氯化钾用氟钛酸钾母液溶解，压滤后清液备用；将一定量的氟钛酸铁清液在搅拌下加入计量的上述氯化钾液，继续反应结晶得氟钛酸钾；氟钛酸钾料浆液固分离、洗涤，废水一部分进入氯化钾溶解循环利用，一部分进入除杂反应槽，除杂反应槽中加入计算量的精石灰搅拌、压滤，滤液在搅拌下加入定量氧化剂、稳定剂，静置得聚合氯化铁。本发明将氟钛酸钾母液循环利用提高浓度、除杂，其中的铁元素经过氧化，再碱化、陈化聚合后得到聚合氯化铁。
文档编号C02F1/52GK102951688SQ201210525028
公开日2013年3月6日 申请日期2012年12月10日 优先权日2012年12月10日
发明者喻鼎辉, 沈甫原 申请人:福建省漳平市九鼎氟化工有限公司