专利名称：三价钛溶液的制备方法
技术领域：
本发明属于钛白粉生产领域，具体涉及ー种三价钛溶液的制备方法。
背景技术：
在硫酸法金红石型ニ氧化钛生产过程中，水解所得料浆需经过多次洗涤エ序，其主要目的在于除去以Fe离子为代表的有害杂质，最終使产品纯净，具有较好的顔料性能。因Fe2+离子较于Fe3+离子更便于洗涤，因此，料浆在ニ洗之前需经过漂白エ序，利用Ti3+将料浆中Fe3+还原为Fe2+，本发明即是提供这种用于漂白エ序的三价钛溶液的制备方法。一般エ厂三价钛溶液的制备是直接采用一洗后的合格料浆直接制取三价钛溶液，此种エ艺不足在于三价钛制备的原料是采用一洗后的合格料浆，所得的三价钛经漂白、水洗后而流失，从而造成最終ニ氧化钛的损失，増加了生产成本。在硫酸法金红石型ニ氧化钛生产过程中，偏钛酸煅烧时需加入煅烧晶种，所谓的煅烧晶种一般是用合格的ニ洗料浆与浓碱反应、洗涤后得到钛酸钠(这ー过程俗称碱溶)，钛酸钠再与盐酸反应制得。碱溶时所得的钛酸钠混合液用水洗涤，洗涤时部分钛和碱随洗涤液流出，此洗涤液通常称为碱溶洗涤液。如果碱溶洗涤液不加以回收利用而直接外排，不仅会造成钛和碱的损失而増加生产成本，而且还会增大污水处理难度，如若处理不当极易造成环境污染。部分企业将碱溶洗涤液用于煅烧尾气喷淋，以便利用滤液中碱中和煅烧酸性尾气，但滤液中的TiO2仍未被回收利用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种可降低生产成本的三价钛溶液的制备方法。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是三价钛溶液的制备方法，包括如下步骤a、硫酸法生产TiO2エ艺中的碱溶洗涤液经浓缩制得TiO2浓度不小于270g/L的稠浆；b、将步骤a所得稠浆与硫酸混合并加热使其充分反应；C、向步骤b充分反应后的物料中加入还原剂，将四价钛还原成三价钛得到三价钛溶液。本发明所述TiO2浓度是指物料中所含的Ti以TiO2计的浓度。其中，上述方法步骤a中，浓缩的具体方式是采用西恩沉降器沉降。进ー步的，上述方法步骤a中所述稠浆中TiO2的浓度为280 330g/L。其中，上述方法步骤b中，稠浆与硫酸的配比为硫酸中H2SO4的质量稠浆中TiO2的质量=3. 4 6，所述硫酸的浓度为95 98. 5%。本发明所述稠浆中TiO2的质量是指稠浆中所含Ti以TiO2计的质量。其中，上述方法中，稠浆与硫酸混合并加热使其充分反应后，向反应后的物料中加入脱盐水调整浓度，使TiO2浓度为70 90g/L后再加入还原剂。其中，上述方法步骤c中所述还原剂为金属铝粉，金属铝粉的加入量为步骤b充分反应后的物料中所含TiO2质量的I. 2 I. 5倍。本发明方法具体可以按照以下方式实施三价钛溶液的制备方法，包括如下步骤
a、采用西恩沉降器将硫酸法 生产TiO2エ艺中的碱溶洗涤液沉降，制得TiO2浓度为280 330g/L的稠浆山、向步骤a所得稠浆中加入浓度为95 98. 5%的硫酸，硫酸中H2SO4的质量为稠浆中TiO2质量的3. 4 6倍，加入硫酸的同时搅拌，硫酸加入完毕后加热至沸腾，并保持沸腾25 35分钟，使稠浆与硫酸充分反应；c、向步骤b充分反应后的物料中加入脱盐水调整浓度，使TiO2浓度为70 90g/L，再将物料加热至80°C以上，加入金属铝粉后反应制得三价钛溶液，其中金属铝粉的加入量是物料中TiO2质量的I. 2 I. 5倍。本发明的有益效果是三价钛溶液通常用一洗后的合格料浆直接制取，从而增加了三价钛溶液的成本；发明人发现，虽然碱溶洗涤液中的钛含量很低，但是通过适当的浓缩方法，提高浓缩过程中钛的回收率，从而可以制得以TiO2计浓度不小于270g/L的稠浆，向该浓度下的稠浆中加入浓硫酸，酸溶制得含四价钛离子的浆料，再加入还原剂还原既可以制得合格的漂白エ序所需的三价钛溶液。利用碱溶洗涤液可以降低生产成本，同时浓缩得到的上层清液又可用于煅烧尾气喷淋，从而使碱溶洗涤液得到充分的利用。本发明采用西恩沉降器进行浓缩，可以充分提高钛的回收率，使浓缩得到的浆料钛含量高，解决了碱溶洗涤液因为钛含量低(通常钛含量以打02计在50 55g/L左右)而得不到利用的问题。本发明通过对各环节エ艺參数的控制，使得最終得到的溶液三价钛浓度在70 90g/L之间，硫酸的有效浓度在300 450g/L之间，满足硫酸法金红石型ニ氧化钛生产需要。
具体实施例方式下面通过具体实施方式
对本发明作进ー步说明三价钛溶液的制备方法，包括如下步骤a、硫酸法生产TiO2エ艺中的碱溶洗涤液经浓缩制得TiO2浓度不小于270g/L的稠浆；b、将步骤a所得稠浆与硫酸混合并加热使其充分反应；C、向步骤b充分反应后的物料中加入还原剂，将四价钛还原成三价钛得到三价钛溶液。碱溶洗涤液中钛含量非常低，通常以TiO2计在50g/L左右，因此，碱溶洗涤液长期得不到合理的利用。发明人发现，只要能提高碱溶洗涤液在浓缩过程中的回收率，将以TiO2计的浓度提高到不小于270g/L，就能利用碱溶洗涤液来制取漂白エ序所需的三价钛溶液。本发明利用碱溶洗涤液制取三价钛溶液的方法能够降低生产成本，制得的三价钛溶液满足
硫酸法金红石型ニ氧化钛生产需要。优选的，为了提高碱溶洗涤液在浓缩过程中的回收率，保证制得的稠浆浓度按TiO2计不小于270g/L，上述方法步骤a中，浓缩的具体方式是采用西恩沉降器沉降。优选的，为了在下ー步骤加入硫酸后，保证酸溶完全，上述方法步骤a中所述稠浆中TiO2的浓度为280 330g/L。优选的，为了使酸溶完全，并且不浪费硫酸，上述方法步骤b中，稠浆与硫酸的配比为硫酸中H2SO4的质量稠浆中TiO2的质量=3. 4 6，所述硫酸的浓度为95 98. 5%。优选的，为了制得适于漂白エ序所需的三价钛溶液，上述方法中，稠浆与硫酸混合并加热使其充分反应后，向反应后的物料中加入脱盐水调整浓度，使TiO2浓度为70 90g/L后再加入还原剂。优选的，为了使反应效率更高，所述还原剂为金属铝粉，同时，为了使反应充分的基础上不浪费原料，优选金属铝粉的加入量为步骤b充分反应后的物料中所含TiO2质量的
1.2 I. 5 倍。 下面通过实施例对本发明的具体实施方式
作进ー步说明，但并不因此将本发明限制在实施例的范围之中。实施例一将浓度为51g/L(以TiO2计)的碱溶洗涤液泵入西恩沉降器，沉降好后上层清液泵至煅烧作尾气喷淋，下层稠浆泵入稠浆浓度调配罐，将其浓度调配为280. 0g/L(以TiO2计)，将稠浆加入三价钛制备罐，稠浆中含TiO2 360kg (稠浆中所含钛按TiO2计重360kg，下同)，搅拌10分钟后加入3. 5倍于TiO2总量的98. 5%的硫酸1279kg，加热至沸腾并保温30分钟，用水将物料冷却至70 80°C后加入2. 5m3脱盐水稀释后再加热至80°C以上，再在60分钟内缓慢向三价钛制备罐加入432kg铝粉，保温30分钟后冷却至30 40°C即得三价钛。所得三价钛浓度为84. 7g/L(以TiO2计)，其还原率98. 2% (还原率的计算方法是三价钛含量/ (三价钛含量+四价钛含量))，有效酸浓度在400g/L左右(游离硫酸目前在本行业暂不能独立检测分析)。实施例ニ将浓度为51g/L(以TiO2计)的碱溶洗涤液泵入西恩沉降器，沉降好后上层清液泵至煅烧作尾气喷淋，下层稠浆泵入稠浆浓度调配罐，将其浓度调配为330. 0g/L(以TiO2计)，将稠浆加入三价钛制备罐，稠浆中含TiO2 360kg,搅拌10分钟后加入6倍于TiO2总量的95. 0%的硫酸2273kg，加热至沸腾并保温30分钟，用水将物料冷却至70 80°C后加入
2.15m3脱盐水稀释后再加热至80°C以上，再在60分钟内缓慢向三价钛制备罐加入540kg铝粉，保温30分钟后冷却至30 40°C即得三价钛。所得三价钛浓度(以TiO2计)为89. 6g/L，其还原率99. I %，有效酸浓度在400g/l左右。按上述两实例所制得的三价钛，符合硫酸法金红石型ニ氧化钛生产中所需三价钛指标要求，能满足硫酸法金红石型ニ氧化钛生产需要。对比一般エ厂三价钛的制备，按实施中的生产量每制备ー批三价钛，可节约一洗合格料浆按TiO2计为360kg，从而降低了生产成本。
权利要求
1.三价钛溶液的制备方法，其特征在于包括如下步骤 a、硫酸法生产TiO2エ艺中的碱溶洗涤液经浓缩制得TiO2浓度不小于270g/L的稠浆； b、将步骤a所得稠浆与硫酸混合并加热使其充分反应； C、向步骤b充分反应后的物料中加入还原剂，将四价钛还原成三价钛得到三价钛溶液。
2.根据权利要求I所述的三价钛溶液的制备方法，其特征在于步骤a中，浓缩的具体方式是采用西恩沉降器沉降。
3.根据权利要求2所述的三价钛溶液的制备方法，其特征在于步骤a中所述稠浆中TiO2的浓度为280 330g/L。
4.根据权利要求1、2或3所述的三价钛溶液的制备方法，其特征在于步骤b中，稠浆与硫酸的配比为硫酸中H2SO4的质量稠浆中TiO2的质量=3. 4 6，所述硫酸的浓度为95 98. 5%。
5.根据权利要求1、2或3所述的三价钛溶液的制备方法，其特征在于稠浆与硫酸混合并加热使其充分反应后，向反应后的物料中加入脱盐水调整浓度，使TiO2浓度为70 90g/L后再加入还原剂。
6.根据权利要求1、2或3所述的三价钛溶液的制备方法，其特征在于步骤c中所述还原剂为金属铝粉，金属铝粉的加入量为步骤b充分反应后的物料中所含TiO2质量的I. 2 I.5 倍。
全文摘要
本发明公开了一种三价钛溶液的制备方法，属于钛白粉生产领域，该方法可降低生产成本。三价钛溶液的制备方法，包括如下步骤a、硫酸法生产TiO2工艺中的碱溶洗涤液经浓缩制得TiO2浓度不小于270g/L的稠浆；b、将步骤a所得稠浆与硫酸混合并加热使其充分反应；c、向步骤b充分反应后的物料中加入还原剂，将四价钛还原成三价钛得到三价钛溶液。本发明利用碱溶洗涤液作为原料可以降低生产成本，同时浓缩得到的上层清液又可用于煅烧尾气喷淋，从而使碱溶洗涤液得到充分的利用，并且制得的三价钛溶液满足硫酸法金红石型二氧化钛生产需要。
文档编号C01G23/00GK102616836SQ20121009287
公开日2012年8月1日 申请日期2012年3月31日 优先权日2012年3月31日
发明者刘小波, 景建林, 谢燕伟, 陈新红 申请人:攀枝花东方钛业有限公司