专利名称：钛白粉废酸的处理方法
技术领域：
本发明涉及钛白废酸，特别涉及一种处理硫酸法生产钛白粉过程中所 产生废酸的处理回收方法。
背景技术：
在硫酸法钛白粉生产工艺中生产1吨钛白粉副产大量浓度为10% ~ 25%的废硫酸。这部分废酸的浓度较低，通常需先进行浓缩后才能再利用。 很多厂家则因浓缩费用较高而中和后排放，造成了较严重的环境污染。。 近年来各地对环保要求日趋严格，有些厂由于废酸问题解决不好而被迫停 产。因此，废酸的治理是解决钛白生产环境污染的一项重要工作。
目前，国内外对钛白粉废酸进行处理的方法主要有如下三种
石灰中和法，即利用电石渣或石灰等主要含氢氧化钙废物和废酸进 行酸碱中和，然后沉淀进行泥水分离。该方法主要存在将产生大量固体废 弃物的不足，固体废弃物主要含硫酸钙、氢氧化铁和各种渣子微料，仍然 会对环境构成污染，废酸中的硫酸、硫酸亚铁无法得到回收利用。
扩散渗析法，即利用扩散渗析器对废酸进行分离，产生渗析液和渗 透液，渗析液中含有15%左右的硫酸亚铁和5%左右的硫酸，渗透液中含有 10%左右的硫酸和5%左右的硫酸亚铁。该方法主要存在渗析液和渗透液中 均含有硫酸、硫酸亚铁的不足，渗透液利用程度不高。
浓缩处理回用法，即利用水蒸汽对废酸进行加热蒸发，却除废酸中 的水分，冷却后进行浓缩结晶，固液分离后，浓缩液回原工艺回用。该方 法主要存在能源消耗大和处理成本高的不足，将废酸中硫酸浓度提高一倍 的处理成本约为1000元/吨，废酸中的硫酸亚铁同样无法得到回收利用。
以上对钬白粉废酸的浓缩处理方法中，浓缩法是对该种废酸回收利用 的主要方法。但是，由于废酸中主要含有10% ~20%的硫酸亚铁，这严 重影响了浓缩工艺的实施和浓缩后硫酸的使用价值。因此，如何进一步利用现代化工技术，除去钛白粉废酸中大量的硫酸亚铁，探讨废酸的浓缩回 收技术，这对资源的再利用及环境保护来说，都是一项很重要的课题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种钛白粉废酸的处理方法，该方 法能有效地将废酸中的硫酸浓缩，并使铁及其它重金属离子杂质得以大量 地除去，使酸和铁都得以回收利用，避免了环境污染。
本发明解决其技术问题所釆用的技术方案是本发明钛白粉废酸的处 理方法，其特征在于将钛白粉废酸冷却至0 。C以下，使钛白粉废酸中的 硫酸亚铁结晶析出，分离硫酸亚铁结晶体后得到硫酸浓缩液。
包括如下步骤①将10 % ~ 25%的钛白废酸在0 ~ -25 °C下冷却1 ~ 10 小时，硫酸亚铁逐步结晶析出；②将硫酸亚铁结晶体与酸液分离，得到浓 度为25°/。~ 35y。的^5危酸浓缩液。
作为本发明的一种优选方案，为提高废S吏硫酸亚铁的析出量，降低能 耗，所述步骤①中，将钛白废酸在0 4。C下预冷1 ~4小时后，在-15。C ~ -25。C条件下冷冻1 ~ 9小时；所述冷冻后得到的^危酸浓缩液与预冷中的钛 白粉废酸进行热交换。
本发明的有益效果是，能有效地回收废酸中的硫酸亚铁，使得废酸中 铁及其它重金属离子杂质得以大量地除去，钛白粉废酸变成较纯的浓度为 20% ~35%浓缩硫酸液，可直接进行工业使用或进一步再浓缩应用，酸和 铁都得以回收利用，避免了环境污染。处理成本相对低廉，工艺流程简单 易行，具有广阔的应用前景。
本i兌明书包"fe如下四幅附图
图1示出的是本发明钛白粉废酸的处理方法的工艺流程图； 图2是冷却温度与废酸中硫酸亚铁结晶析出量的关系曲线； 图3是冷却时间与废酸中硫酸亚铁结晶析出量的关系曲线。 图4是预冷对废酸中硫酸亚铁结晶析出量的对比图。
具体实施例方式
本发明的钛白粉废酸的处理方法，包括如下步骤
① 将10% ~ 25%的钛白废酸在0~-25。C下冷却1 ~ 10小时，硫酸亚 铁逐步结晶析出；
② 将硫酸亚铁结晶体与酸液分离，得到浓度为25%~ 35%的硫酸浓缩液。
参照图l,作为工业应用的一种优选实施方式，的本发明的钛白粉废 酸的处理方法，具体包括如下步骤
① 将钛白废酸在0 4。C下预冷1 ~4小时后，在-15°C ~-25。C条件下 冷冻1 ~ 9小时，硫酸亚铁逐步结晶析出；
② 将硫酸亚铁结晶体与酸液分离，得到浓度为25%~35%的硫酸浓缩 液。该硫酸浓缩液与预冷中的钛白粉废酸进行热交换。
参照图l,分离的硫酸亚铁晶体可用浓度为5%的稀硫酸洗涤净化，得 到纯度大于90。/。的硫酸亚铁副产品，可直接采用焙烧工艺生产铁红产品， 以进一 步提高钛白废酸处理的经济效益。
为了确定一个除铁效率高、处理成本相对低廉、工艺流程简单易行的 太白废酸处理回收工艺及相关参数。本发明考察了冷却温度和冷却时间对 废酸中硫酸亚铁结晶体析出量的影响。考虑到实际工业生产中能源的综合 利用，本发明同时提出了利用冷却后酸液的冷源，将其与钛白废酸物料进 行热交换。
以下是本发明方法中冷却温度、冷却时间和预冷等优选参数的确定。 1.冷却温度对废酸中硫酸亚铁析出量的影响
取510 g浓度为22 %的钛白废酸(含硫酸亚铁15. 5 % ),分别于-15°C, -18。C, -20°C, -22。C和-25。C冷冻6h后，将酸液和硫酸亚铁结晶体进行 分离，并称出所得硫酸亚铁结晶体的质量。图2即为冷却温度与废酸中硫 酸亚铁析出量的关系曲线，可以看出温度越低，越有利于辟iJ吏亚铁的结晶， 冷冻温度越低，所得硫酸溶液的浓度越高。另外，实验中还发现，在不同 温度下所得硫酸浓缩液的浓度均得到了不同程度的提高，在该实施例中， 得到的硫酸浓缩液的浓度为25°/。~35%。但考虑到工业实际中的能耗，确 定-2 0 °C为最适宜冷冻温度。2. 冷却时间对废酸中硫酸亚铁析出量的影响
取500 g浓度为22%的钛白废酸(含硫酸亚铁15. 5% ),分别于-20°C, 冷冻l, 2, 3, 4, 5， 6, 7, 8, 9h后，将酸液和石充酸亚铁结晶体进行分 离，并称出所得硫酸亚铁结晶体的质量。图3即为冷却时间与废酸中硫酸 亚铁析出量的关系曲线，可以看出冷却时间越长，越有利于硫酸亚铁的结 晶，同时，冷冻时间越长，所得硫酸溶液的浓度越高。另外，实验中还发 现，在不同冷冻时间下所得硫酸浓缩液的浓度均得到了不同程度的提高， 在该实施例中，得到的硫酸浓缩液的浓度为25%~ 35%。但考虑到工业实际 中的能耗，确定6h为最适宜冷却时间。
3. 预冷对废酸中硫酸亚铁析出量的影响
考虑到实际工业生产中能源的综合利用，本发明同时提出了利用冷却 后酸液的冷源，将其与钛白废酸物料进行冷交换，以提高冷冻除铁的效率。 实验中考察了钛白废酸在0 ~ 4预冷1 ~ 4h (模拟实际生产中的热交换) 后对废酸中硫酸亚铁结晶体析出量的影响，确定了在2T:冷却3h的预冷条件。
取500 g浓度为22%的钛白废酸(含硫酸亚铁15. 5% ),在2。C预冷 3h后，再在-20。C下冷却4h,将酸液和硫酸亚铁结晶体进行分离，称出 所得硫酸亚铁结晶体的质量，图4为经预冷和不经预冷所得硫酸亚铁结晶 体析出量的对比图。结果显示，经过预冷后，大大提高了硫酸亚铁的去除量。
权利要求
1.钛白粉废酸的处理方法，其特征在于将钛白粉废酸冷却至0℃以下，使钛白粉废酸中的硫酸亚铁结晶析出，分离硫酸亚铁结晶体后得到硫酸浓缩液。
2. 如权利要求1所述的钛白粉废酸的处理方法，包括如下步骤① 将10。/。 ~25%的钛白废酸在0~-25。C下冷却l 10小时，硫酸亚铁 逐步结晶析出；② 将硫酸亚铁结晶体与酸液分离，得到浓度为25%~ 35°/。的硫酸浓缩液。
3. 如权利要求2所述的钛白粉废酸的处理方法，其特征在于所述 步骤①中，将钛白废酸在0 4。C下预冷1 4小时后，在-15。C ~-25。C条 件下冷冻1 ~ 9小时。
4. 如权利要求3所述的钛白粉废酸的处理方法，其特征在于所述 冷冻后得到的硫酸浓缩液与预冷中的钛白粉废酸进行热交换。
5. 如权利要求1 ~4任意一项所述的钛白粉废酸的处理方法，其特征 在于所述硫酸亚铁结晶体用浓度为5%的稀硫酸洗涤净化，得到纯度大 于90%的硫酸亚铁产品。
全文摘要
本发明公开了一种钛白粉废酸的处理方法，该方法能有效地将废酸中的硫酸浓缩，并使铁及其它重金属离子杂质得以大量地除去，使酸和铁都得以回收利用，避免了环境污染。该方法是将钛白粉废酸冷却至0℃以下，使钛白粉废酸中的硫酸亚铁结晶析出，分离硫酸亚铁结晶体后得到硫酸浓缩液。具体步骤为①将10％～25％的钛白废酸在0～-25℃下冷却1～10小时，硫酸亚铁逐步结晶析出；②将硫酸亚铁结晶体与酸液分离，得到浓度为25％～35％的硫酸浓缩液。
文档编号C01G49/14GK101538023SQ20081004505
公开日2009年9月23日 申请日期2008年3月22日 优先权日2008年3月22日
发明者周在德, 杨秀培, 强 王, 隽 王, 丹 肖, 勇 郭 申请人:四川大学