一种降低酸耗的钛液生产方法
【专利摘要】本发明涉及一种降低酸耗的钛液生产方法，属于钛白粉生产【技术领域】。本发明的低酸耗的钛液生产方法，以钛矿为原料，采用固相硫酸法；包括酸解、浸取、沉降过滤和结晶步骤；其改进之处在于，酸矿比为1.52-1.56；F值为1.88-1.98。本发明将酸矿比限定为1.52-1.56，此时钛矿能充分溶解且能有效降低酸耗，增加废酸的利用率，同时能保证钛液指标达到水解要求；另外还能提高钛液的产率。采用本发明的方法，黑区酸耗由使用废酸前的3.827降低至3.716，降低钛矿酸解时硫酸的消耗，降低了生产成本，同时，进一步回收利用了废酸，减轻了废酸处理的负担；另外钛液的产率由89.1%提高至91.7%。
【专利说明】一种降低酸耗的钛液生产方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种降低酸耗的钛液生产方法，属于钛白粉生产【技术领域】。
【背景技术】
[0002]硫酸法钛白粉生产是我国钛白粉生产厂家普遍使用的技术，其原理为:将钛铁粉与浓硫酸进行酸解反应生成硫酸氧钛，经水解生成偏钛酸，再经锻烧、粉碎即得到钛白粉产品；其工序包括粉碎、酸解、沉降、结晶、精滤、浓缩、水解、水洗、煅烧、包膜、包装。钛白粉生产水洗工序在生产时会产生大量的废酸，若不经处理，会造成环境污染；若进行处理，会增加公司生产成本。目前，钛矿采用硫酸法生产钛粉产生的废酸，其中一部分可以用于生产钛液时的酸解引发反应，其回收利用率为2~4t/罐废酸。大量的废酸需要公司采取废酸外卖的方式，进行消化。但因每日废酸产生量较大，废酸外卖面对极大的压力。在投酸量不变不影响酸解反应的情况下，降低酸解反应时的酸矿比。例:93%酸投酸量42吨，酸矿比由1.60降低至1.56，此时，投矿量由26.25吨增加至26.92吨，投矿量增加0.67吨。用同样多的93%酸，所反应的钛矿增加了，降低了单位钛矿的93%酸酸耗。但由于93%酸酸量不变，而钛矿量增加，酸解反应后，游离酸量减少，F值将降低，导致钛液不合格，达不到水解要求。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于:将废酸用于钛矿酸解生产钛液的过程；一方面提供一种废酸再利用的方法，另一方面降低生产钛液对浓硫酸的酸耗；从而提供一种低酸耗的钛液生产方法。
[0004]本发明的低酸耗的钛液生产方法，以钛矿为原料，采用固相硫酸法；包括酸解、浸取、沉降过滤和结晶步骤；其改进之处在于，
酸解时的酸矿比为1.52-1.56 ；
浸取时加入废酸将F值调至1.88-1.98 ;浸取在酸解反应完60-180分钟后进行。
[0005]本发明所述废酸为:钛矿酸解生产钛液的水洗工序产出的、经压滤机压滤后的澄清废酸，质量浓度为22-24%。
[0006]酸解时硫酸的用量，不仅要满足充分溶解钛矿的要求，还要满足钛液对F值的要求(F值1.88-1.98)。本发明为了充分利用废酸，在浸取时加入了废酸，从而提高了钛液的F值。这样一来，酸解时硫酸的用量(酸矿比)只需满足充分溶解钛矿的要求(此时的酸矿比应当为1.47-1.51)即可；从而能够降低酸耗及废酸的再利用量。但是，本领域人员公知的是，浸取是一个难以控制、不稳定的过程，浸取环境的稍微变化都会导致提前水解。提前水解产生的偏钛酸成分会进一步诱导浸取时钛液的提前水解，提前水解产生的偏钛酸在降过程中被除掉，从而导致钛液收率的降低。而废酸中含有偏钛酸，浸取过程中加废酸，势必会改变原来的浸取环境。研究实验发现，加入废酸过程中十分容易导致提前水解。所以本发明将酸矿比限定为1.52-1.56 (该酸矿比高于能满足钛矿充分酸解的最低值)，在此条件下，钛矿能充分溶解且能有效降低酸耗，增加废酸的利用率，同时能保证钛液指标达到水解要求；另外还能提高钛液的产率。当酸矿比低于1.52时，由于投酸比例过小，大量钛矿不能与硫酸完全反应，产生大量剩矿，降低酸解收率；当酸矿比高于1.56时，由于投酸比例过大，钛矿虽与硫酸充分反应，但过多的硫酸导致酸解后钛液中游离酸增多，最后钛液F值高，达不到水解要求，产出合格的产品。
[0007]采用本发明的方法，黑区酸耗由使用废酸前的3.827降低至3.716，降低钛矿酸解时硫酸的消耗，降低了生产成本，同时，进一步回收利用了废酸，减轻了废酸处理的负担?’另外钛液的产率由89.1%提高至91.7%。
[0008]上述方法，酸解时的酸矿比优选为1.52:1。在此条件下，酸解时所需的93%硫酸的量最少，且钦液的广率最闻。
[0009]本发明的低酸耗的钛液生产方法，其具体步骤为，
(1)钛矿粉按照酸矿比用93%的硫酸酸解；得酸解液；
(2)向酸解液中加入废酸调F值至1.88-1.98 ;然后按照2.5:1加入水；再加入铁粉调整三价钛含量至1.5—5g/l ;得混合液；
(3)向混合液中加入酰胺沉降，上清液进入压滤工序去除杂质，得滤液；将滤液结晶分离出亚铁；再浓缩至四价钛的浓度为190-200g/l，得钛液。
[0010]有益效果
(1)回收利用废酸，降低了废酸外卖的压力；
(2)降低酸矿比，减少了93%浓硫酸的用量，降低了成本；使用废酸前的酸耗3.827，使用废酸后的酸耗3.716，93%酸单价358.57元/吨，以钛液产量100000吨/年计算；358.57X (3.827-3.716) X 100000=3980127 元 / 年；即每年节约 3980127 元；
(3)提高了钛液的收率；在钛矿及其他工艺参数不变的前提下，每年四价钛的浓度为190-200g/l的钛液的产量增加1700吨。
【具体实施方式】
[0011]实施例1
将钛矿(二氧化钛含量为44.5%)原料输送至前粉工序、粉碎，过320目筛、筛余7.8%。调整酸解罐内风量至150-200m3/h，向酸解罐内加入42t浓度为93%的硫酸；均化20min后，按照1.52:1的酸矿比向酸解罐内加入27600kg钛矿。调整风量至600_800m3/h，通入2t/h的蒸汽，升温至60°C后，停汽。待酸解罐顶部温度升至最高点后，调整风量至200m--/h，熟化90min。向酸解罐中加入4t废酸(上一工艺过程中钛液水解水洗之后的废酸,其浓度为
22.7%)将F值调整至1.92 ;然后再加入69m3水进行浸取，然后加入铁粉调整三价钛至2.1g/I。按照40:1 (酸解罐中混合液与酰胺的质量比)的比例加入酰胺，沉降后使上清液进入压滤工序去除杂质。滤液经结晶器，结晶温度为15.9°C，通过圆盘分离出亚铁；浓缩至中四价钛浓度为194.8g/l，得11200kg钛液。
[0012]实施例2
将钛矿(二氧化钛含量为44.5%)原料输送至前粉工序、粉碎，过320目筛、筛余7.8%。调整酸解罐内风量至150-2 00m3/h，向酸解罐内加入42t浓度为93%的硫酸；均化20min后，按照1.56:1的酸矿比向酸解罐内加入26900kg钛矿。调整风量至600-800m3/h，通入2t/h的蒸汽，升温至60°C后，停汽。待酸解罐顶部温度升至最高点后，调整风量至200m--/h，熟化90min。向酸解罐中加入3t废酸(上一工艺过程中钛液水解水洗之后的废酸，其浓度为22.4%)将F值调整至1.95 ;然后再加入67.2m3水进行浸取，然后加入铁粉调整三价钛至2.3g/l。按照40:1 (酸解罐中混合液与酰胺的质量比)的比例加入酰胺，沉降后使上清液进入压滤工序去除杂质。滤液经结晶器，结晶温度为16.3°C，通过圆盘分离出亚铁；浓缩至中四价钛浓度为195.lg/Ι，得IlOOOkg钛液。
[0013]实施例3
将钛矿(二氧化钛含量为44.5%)原料输送至前粉工序、粉碎，过320目筛、筛余7.8%。调整酸解罐内风量至150-200m3/h，向酸解罐内加入42t浓度为93%的硫酸；均化20min后，按照1.54:1的酸矿比向酸解罐内加入27200kg钛矿。调整风量至600_800m--/h，通入2t/h的蒸汽，升温至60°C后，停汽。待酸解罐顶部温度升至最高点后，调整风量至200m3/h，熟化90min。向酸解罐中加入5t废酸(上一工艺过程中钛液水解水洗之后的废酸,其浓度为23.3%)将F值调整至1.97 ;然后再加入68m3水进行浸取，然后加入铁粉调整三价钛至2.6g/I。按照40:1 (酸解罐中混合液与酰胺的质量比)的比例加入酰胺，沉降后使上清液进入压滤工序去除杂质。滤液经结晶器，结晶温度为15.7°C，通过圆盘分离出亚铁；浓缩至中四价钛浓度为194.3g/l，得IllOOkg钛液。
[0014]对比例I
将钛矿(二氧化钛含量为44.5%)原料输送至前粉工序、粉碎，过320目筛、筛余7.8%。调整酸解罐内风量至150-200m3/h，向酸解罐内加入42t浓度为93%的硫酸；均化20min后，按照1.50:1 (小于能使钛矿充分溶解的最低酸矿比)的酸矿比向酸解罐内加入28000kg钛矿。调整风量至600-800mm3/h，通入2t/h的蒸汽，升温至60°C后，停汽。待酸解罐顶部温度升至最高点后,调整风量至200m3/h，熟化90min。向酸解罐中加入9t废酸(上一工艺过程中钛液水解水洗之后的废酸，其浓度为22.5)将F值调整至1.90 ;然后再加入70m3水进行浸取，然后加入铁粉调整三价钛至2.2g/l。按照40:1(酸解罐中混合液与酰胺的质量比)的比例加入酰胺，沉降后使上清液进入压滤工序去除杂质。滤液经结晶器，结晶温度为16.rc,通过圆盘分离出亚铁；浓缩至中四价钛浓度为194.6g/l，得IOlOOkg钛液，钛液产量降低。与实施例1相比，该对比例的废酸添加量变多、酸耗降低；但是钛液产率明显降低。
[0015]对比例2
将钛矿(二氧化钛含量为44.5%)原料输送至前粉工序、粉碎，过320目筛、筛余7.8%。调整酸解罐内风量至150-200m3/h，向酸解罐内加入42t浓度为93%的硫酸；均化20min后，按照1.57:1的酸矿比向酸解罐内加入26700kg钛矿。调整风量至600-800m3/h，通入2t/h的蒸汽，升温至60°C后，停汽。待酸解罐顶部温度升至最高点后，调整风量至200m3/h，熟化90min。向酸解罐中加入2t废酸(上一工艺过程中钛液水解水洗之后的废酸,其浓度为
23.1%)将F值调整至1.94 ;然后再加入66.7m3水进行浸取，然后加入铁粉调整三价钛至2.2g/l。按照40:1 (酸解罐中混合液与酰胺的质量比)的比例加入酰胺，沉降后使上清液进入压滤工序去除杂质。滤液经结晶器，结晶温度为16.6°C，通过圆盘分离出亚铁；浓缩至中四价钛浓度为194.9g/l，得10500kg钛液，钛液产量降低。与实施例3相比，该对比例的废酸添加量少、酸耗降低不明显，且钛液产率降低。
【权利要求】
1.一种低酸耗的钛液生产方法，以钛矿为原料，采用固相硫酸法；包括酸解、浸取、沉降过滤和结晶步骤；其特征在于， 酸解时的酸矿比为1.52-1.56 ； 浸取时加入废酸将F值调至1.88-1.98 ;浸取在酸解反应完60-180分钟后进行。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，酸解时的酸矿比为1.52:1。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其具体步骤为， (1)钛矿粉按照酸矿比用93%的硫酸酸解；得酸解液； (2)向酸解液中加入废酸调F值至1.88-1.98 ;然后按照2.5:1加入水；再加入铁粉调整三价钛含量至1.5—5g/l ;得混合液； (3)向混合液中加入酰胺沉降，上清液进入压滤工序去除杂质，得滤液；将滤液结晶分离出亚铁；再浓缩至 四价钛的浓度为190-200g/l，得钛液。
【文档编号】C01G23/00GK103910381SQ201410158358
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2014年4月21日 优先权日:2014年4月21日
【发明者】王社, 李登鹏, 寻涛, 马学兵, 谢凤俊 申请人:济南裕兴化工有限责任公司