本发明属于硫酸法钛白粉生产技术领域，涉及一种装饰原纸钛白粉生产原料的净化方法，具体是分离硫酸亚铁的方法。本发明净化方法可以大幅提高硫酸钛液中硫酸亚铁结晶的效率，实现对硫酸亚铁的分离，同时保证了硫酸钛液中铁钛比。
背景技术：
硫酸法装饰原纸钛白粉生产原料硫酸钛液由浓硫酸分解钛矿而成，硫酸钛液中fe2+含量较高，影响水解偏钛酸的粒度及粒径分布、过滤性能、洗涤效果，硫酸钛液需要控制一定的fe2+/tio2值，硫酸钛液酸解前需要大量fe2+以feso4·7h2o的形式分离除去，严格控制钛液铁钛比在一个适宜的范围内。硫酸亚铁溶解度受温度的影响很大。目前各生产厂家都采用降低硫酸钛液温度使硫酸亚铁在硫酸钛液中过饱和结晶析出，再通过过滤分离除去feso4·7h2o晶体的办法来控制硫酸钛液中铁钛比。
降低硫酸钛液的温度有两种主要工业方法，一种是低温介质冷却冷冻降温，通常叫冷冻结晶；一种是通过负压蒸发硫酸钛液中的水吸收热量，降低硫酸钛液温度，通常叫真空结晶。冷冻结晶热效率低；真空结晶热效率相对较高，设备能力相对较大。真空结晶逐渐成为硫酸法钛白粉生产硫酸亚铁结晶的主要方法。真空结晶在硫酸法钛白粉生产中属于比较新的一种结晶方法，虽然属于物理过程，工艺简单，但是其操作和设备影响净化效果，现有真空结晶净化方法净化效果差、硫酸亚铁结晶效率低、分离困难。
技术实现要素：
本发明的目的是解决硫酸亚铁分离的问题，以及上述所说现有硫酸亚铁分离所存在的问题，本发明通过从结晶结构和工艺控制两方面入手，实现了对硫酸钛液的净化，提高了硫酸钛液中硫酸亚铁结晶的效率。
本发明为实现其目的采用的技术方案是：
一种装饰原纸钛白粉生产原料的净化方法，于带有搅拌器的结晶罐中进行处理，包括以下步骤：
a、向结晶罐中加入硫酸钛液，开启搅拌器；
b、将结晶罐的罐内压力控制为6.0-13kpa绝压，将物料冷却至35-38℃；
c、以15-20kg/min的流量向结晶罐中通入辅助蒸汽，同时以1-2m3/min流量向结晶罐中通入辅助循环水，控制辅助循环水的进罐温度为30-32℃，出罐温度为35-37℃，结晶罐的罐内压力为3.0-4.0kpa绝压，罐内物料温度为26-29℃；
d、以60-80kg/min的流量向结晶罐中通入主蒸汽，同时以5-6m3/min流量向结晶罐中通入主循环水，控制主循环水的进罐温度为30-32℃，出罐温度为35-37℃，结晶罐的罐内压力为1.5-1.8kpa绝压，罐内物料温度为14-16℃；
e、停止通入辅助蒸汽、主蒸汽、辅助循环水、主循环水，待罐内压力等于环境压力，放料，过滤即可。
所述搅拌器在结晶罐内倾斜设置，搅拌器与水平方向夹角为15-20°。本发明搅拌器倾斜设置的目的是为了增加径向流动，角度小于15°，径向流动增益效果不明显；角度大于20°，影响晶体结晶的均匀度，因此，需要严格控制搅拌器与水平方向夹角15-20°。
将结晶罐的筒体增高500mm。设备增高值低于500mm，二次蒸汽夹液量较多，钛液损失较多；设备增高值高于500mm，筒体过高会造成真空结晶罐失稳。
硫酸钛液的加入量为结晶罐体积的44.6-50％。
步骤a中，搅拌器的转速为150-200r/min。
本发明的有益效果是：
1、本发明结晶技术节约了冷却结晶时间、蒸汽消耗，分离的硫酸亚铁晶体中含钛量降低，提高了结晶分离工序收率。
2、本发明中以净化产物中铁钛比表示硫酸亚铁的晶体析出量，铁钛比由实施方案决定。
3、硫酸亚铁晶体是副产品，硫酸亚铁晶体中的含钛量均低于参比样0.31％的含钛量。
4、本发明中先通入小流量的蒸汽和水是晶体生成需要先生成晶核，提高晶体的纯度；再通入大流量的蒸汽和水，是为了保证结晶体系的良好沸腾和钛液上下的热力循环，使硫酸亚铁结晶均匀纯净。
5、步骤b中将罐内的压力控制在6.0-16kpa，使结晶罐内达到一定的真空度，降低钛液沸点，有利于硫酸亚铁析出，提高钛液纯度。
6、步骤b中要将物料冷却至35-40℃，钛液由钛矿提取时，加入浓硫酸产热，温度过高不易控制结晶罐内的结晶析出，冷却至常温可以降低硫酸亚铁溶解度，利于硫酸亚铁晶体析出，提高钛液纯度。
7、步骤c工序的设计是通入辅助蒸汽促进钛液的热力循环，控制钛液的良好沸腾和改善物料体系中的上下热力循环，先通入辅助蒸汽，以15-20kg/min的流量控制，使晶核生成较多且均匀，提高晶体的纯度。
8、步骤d工序的设计是通主蒸汽进一步促进钛液的热力循环，控制钛液的良好沸腾和改善物料体系中的上下热力循环，以60-80kg/min的流量通入主蒸汽，目的是促进晶体生长，加快晶体生长速度。
附图说明
图1是本发明搅拌器在结晶罐内设置的结构示意图。
其中，01代表结晶罐，02代表搅拌器，03代表二次蒸汽出口，04代表出料口，05代表进料口，06代表污水出口，07代表排空管。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。
一、具体实施例
实施例1
一种装饰原纸钛白粉生产原料的净化方法，于带有搅拌器的结晶罐中进行处理，所用结晶罐的体积为56m3，在购买的结晶罐上将筒体加高了500mm，该设计增加了二次蒸汽与硫酸钛液分离空间，减少了二次蒸汽夹液量，降低了硫酸钛液的损失；搅拌器与水平方向的夹角为15°，该设计使罐内物料增加径向流动，物料混合更均匀，结晶效率提高，硫酸亚铁晶体更均匀，硫酸亚铁晶体粘壁减少，包括以下步骤：
a、向结晶罐中加入25m3硫酸钛液(浓度tio2121g/l)，开启搅拌器，控制转速150r/min；
b、将结晶罐的罐内压力控制为6.9kpa绝压，将物料冷却至38℃；
c、以15kg/min的流量向结晶罐中通入辅助蒸汽，压力1.0mpa(表)，同时以1m3/min流量向结晶罐中通入辅助循环水，控制辅助循环水的进罐温度为30℃，出罐温度为35℃，结晶罐的罐内压力为3.5kpa绝压，罐内物料温度为27℃；
d、以60kg/min的流量向结晶罐中通入主蒸汽，同时以5m3/min流量向结晶罐中通入主循环水，控制主循环水的进罐温度为31℃，出罐温度为35℃，结晶罐的罐内压力为1.7kpa绝压，罐内物料温度为16℃；
e、停止通入辅助蒸汽、主蒸汽、辅助循环水、主循环水，待罐内压力等于环境压力，放料，过滤即可。
实施例2
一种装饰原纸钛白粉生产原料的净化方法，于带有搅拌器的结晶罐中进行处理，所用结晶罐的体积为56m3，在购买的结晶罐上将筒体加高了500mm，该设计增加了二次蒸汽与硫酸钛液分离空间，减少了二次蒸汽夹液量，降低了硫酸钛液的损失；搅拌器与水平方向的夹角为15°，该设计使罐内物料增加径向流动，物料混合更均匀，结晶效率提高，硫酸亚铁晶体更均匀，硫酸亚铁晶体粘壁减少，包括以下步骤：
a、向结晶罐中加入26m3硫酸钛液(浓度tio2121g/l)，开启搅拌器，控制转速170r/min；
b、将结晶罐的罐内压力控制为6.6kpa绝压，将物料冷却至38℃；
c、以18kg/min的流量向结晶罐中通入辅助蒸汽，压力1.2mpa(表)，同时以1.2m3/min流量向结晶罐中通入辅助循环水，控制辅助循环水的进罐温度为30℃，出罐温度为35℃，结晶罐的罐内压力为3.7kpa绝压，罐内物料温度为29℃；
d、以70kg/min的流量向结晶罐中通入主蒸汽，同时以5m3/min流量向结晶罐中通入主循环水，控制主循环水的进罐温度为30℃，出罐温度为35℃，结晶罐的罐内压力为1.5kpa绝压，罐内物料温度为14℃；
e、停止通入辅助蒸汽、主蒸汽、辅助循环水、主循环水，待罐内压力等于环境压力，放料，过滤即可。
实施例3
一种装饰原纸钛白粉生产原料的净化方法，于带有搅拌器的结晶罐中进行处理，所用结晶罐的体积为56m3，在购买的结晶罐上将筒体加高了500mm，该设计增加了二次蒸汽与硫酸钛液分离空间，减少了二次蒸汽夹液量，降低了硫酸钛液的损失；搅拌器与水平方向的夹角为20°，该设计使罐内物料增加径向流动，物料混合更均匀，结晶效率提高，硫酸亚铁晶体更均匀，硫酸亚铁晶体粘壁减少，包括以下步骤：
a、向结晶罐中加入25m3硫酸钛液(浓度tio2121g/l)，开启搅拌器，控制转速200r/min；
b、将结晶罐的罐内压力控制为7.0kpa绝压，将物料冷却至35℃；
c、以20kg/min的流量向结晶罐中通入辅助蒸汽，压力1.2mpa(表)，同时以1.8m3/min流量向结晶罐中通入辅助循环水，控制辅助循环水的进罐温度为32℃，出罐温度为37℃，结晶罐的罐内压力为4.0kpa绝压，罐内物料温度为29℃；
d、以80kg/min的流量向结晶罐中通入主蒸汽，同时以6m3/min流量向结晶罐中通入主循环水，控制主循环水的进罐温度为32℃，出罐温度为37℃，结晶罐的罐内压力为1.5kpa绝压，罐内物料温度为16℃；
e、停止通入辅助蒸汽、主蒸汽、辅助循环水、主循环水，待罐内压力等于环境压力，放料，过滤即可。
实施例4
一种装饰原纸钛白粉生产原料的净化方法，于带有搅拌器的结晶罐中进行处理，所用结晶罐的体积为56m3，在购买的结晶罐上将筒体加高了500mm，该设计增加了二次蒸汽与硫酸钛液分离空间，减少了二次蒸汽夹液量，降低了硫酸钛液的损失；搅拌器与水平方向的夹角为15°，该设计使罐内物料增加径向流动，物料混合更均匀，结晶效率提高，硫酸亚铁晶体更均匀，硫酸亚铁晶体粘壁减少，包括以下步骤：
a、向结晶罐中加入27m3硫酸钛液，开启搅拌器，控制转速180r/min；
b、将结晶罐的罐内压力控制为10kpa绝压，将物料冷却至36℃；
c、以17kg/min的流量向结晶罐中通入辅助蒸汽，同时以1.5m3/min流量向结晶罐中通入辅助循环水，控制辅助循环水的进罐温度为31℃，出罐温度为36℃，结晶罐的罐内压力为3.0kpa绝压，罐内物料温度为26℃；
d、以65kg/min的流量向结晶罐中通入主蒸汽，同时以6m3/min流量向结晶罐中通入主循环水，控制主循环水的进罐温度为31℃，出罐温度为36℃，结晶罐的罐内压力为1.6kpa绝压，罐内物料温度为15℃；
e、停止通入辅助蒸汽、主蒸汽、辅助循环水、主循环水，待罐内压力等于环境压力，放料，过滤即可。
实施例5
一种装饰原纸钛白粉生产原料的净化方法，于带有搅拌器的结晶罐中进行处理，所用结晶罐的体积为56m3，在购买的结晶罐上将筒体加高了500mm，该设计增加了二次蒸汽与硫酸钛液分离空间，减少了二次蒸汽夹液量，降低了硫酸钛液的损失；搅拌器与水平方向的夹角为20°，该设计使罐内物料增加径向流动，物料混合更均匀，结晶效率提高，硫酸亚铁晶体更均匀，硫酸亚铁晶体粘壁减少，包括以下步骤：
a、向结晶罐中加入26m3硫酸钛液，开启搅拌器，控制转速160r/min；
b、将结晶罐的罐内压力控制为13kpa绝压，将物料冷却至36℃；
c、以19kg/min的流量向结晶罐中通入辅助蒸汽，同时以2m3/min流量向结晶罐中通入辅助循环水，控制辅助循环水的进罐温度为32℃，出罐温度为37℃，结晶罐的罐内压力为3.3kpa绝压，罐内物料温度为28℃；
d、以75kg/min的流量向结晶罐中通入主蒸汽，同时以5m3/min流量向结晶罐中通入主循环水，控制主循环水的进罐温度为32℃，出罐温度为37℃，结晶罐的罐内压力为1.8kpa绝压，罐内物料温度为16℃；
e、停止通入辅助蒸汽、主蒸汽、辅助循环水、主循环水，待罐内压力等于环境压力，放料，过滤即可。
实施例6
一种装饰原纸钛白粉生产原料的净化方法，于带有搅拌器的结晶罐中进行处理，所用结晶罐的体积为56m3，在购买的结晶罐上将筒体加高了500mm，该设计增加了二次蒸汽与硫酸钛液分离空间，减少了二次蒸汽夹液量，降低了硫酸钛液的损失；搅拌器与水平方向的夹角为15°，该设计使罐内物料增加径向流动，物料混合更均匀，结晶效率提高，硫酸亚铁晶体更均匀，硫酸亚铁晶体粘壁减少，包括以下步骤：
a、向结晶罐中加入27m3硫酸钛液，开启搅拌器，控制转速190r/min；
b、将结晶罐的罐内压力控制为12kpa绝压，将物料冷却至37℃；
c、以16kg/min的流量向结晶罐中通入辅助蒸汽，同时以1.6m3/min流量向结晶罐中通入辅助循环水，控制辅助循环水的进罐温度为30℃，出罐温度为35℃，结晶罐的罐内压力为3.8kpa绝压，罐内物料温度为29℃；
d、以80kg/min的流量向结晶罐中通入主蒸汽，同时以5m3/min流量向结晶罐中通入主循环水，控制主循环水的进罐温度为30℃，出罐温度为37℃，结晶罐的罐内压力为1.7kpa绝压，罐内物料温度为15℃；
e、停止通入辅助蒸汽、主蒸汽、辅助循环水、主循环水，待罐内压力等于环境压力，放料，过滤即可。
二、试验效果
比较本发明实施例和现有结晶技术作参比样，以结晶时间、蒸汽消耗量、硫酸亚铁晶体含钛量三个指标来衡量技术效果。结果见下表1。
表1
由表1可知，本发明结晶技术节约了冷却结晶时间、蒸汽消耗，分离的硫酸亚铁晶体含钛量降低，提高了结晶分离工序收率。