專利名稱：：來自含鈦礦物氯化的廢棄固體或旋風固體的處理的制作方法來自含鈦礦物氯化的廢棄固體或旋風固體的處理本發明涉及用于處理產生自含鈦礦物的氯化的廢棄固體的方法，及特別地但并非對其的限制，涉及廢棄金屬氯化物固體的處理，所述廢棄金屬氯化物如在用于制造色素二氧化鈦的氯化物法中所產生的。在四氯化鈦(例如，用于自其生產鈦金屬或色素的、氯化物法二氧化鈦)的工業生產中，含鈦礦物，例如鈦鐵礦、礦渣、合成的或天然的金紅石，在作為還原劑的焦炭存在下，通常地在相當于約1000攝氏度的溫度下在流化床反應器中被氯化。除了預期的反應產物，即四氯化鈦，在礦物中的其它雜質金屬值(values)被連續地氯化以產生鐵、鎳、釩、鎂和其它金屬的氯化物。通常地，這些廢棄金屬氯化物攜帶在含有預期的四氯化鈦、含有"被吹散的"礦物和焦炭固體并含有各種副產物氣體如一氧化碳、二氧化碳和類似物的產品物流中。在經過熱交換器、淬火或類似操作以使氯化器產品物流冷卻下來之后，氯化步驟的產品進入氣體/固體分離器，所述分離器通常是旋風分離器的形式。廢棄金屬氯化物固體與未反應礦物和焦炭固體一起作為"旋風塵"、"氯化器廢棄固體"或類似物從旋風分離器的底部被除去。這些氯化器廢棄固體先前已經以許多方式來處理。vanderMeer等人的美國專利第5,271,910號提出在含有鹽酸的溶液中浸取旋風塵以獲得實質上含有所有雜質金屬氯化物的溶液及由未反應礦物、二氧化硅和焦炭組成的固體殘余物，如通過過濾進行溶解的雜質金屬氯化物與固體的分離，隨后通過中和使雜質金屬氯化物以它們的氫氧化物的形式沉淀，并且過濾以分離及回收金屬氬氧化物固體并隨后將這樣獲得的濾餅脫水。Schinkitz等人在美國專利第5,334,362號中在提出他們自己的改進之前，描述了處理氯化器廢棄固體的許多常規方法。如Schinkitz等人所敘述的，一種在那以前已知的方法涉及旋風塵的"成漿(pastingup)和過濾"，借此懸浮液的濾液(主要是鐵(II)氯化物的溶液)作為用于在廢水處理中起污泥調節的有用產品是可回收的且含有焦炭的過濾殘余物或濾餅被除去或用作燃料。參考美國專利第3,655,344號，這個方法的據報導的變化涉及"成漿、中和及過濾"步驟，借此廢棄金屬氯化物轉化為不溶于水的固體金屬氫氧化物形式且在過濾后可與惰性固體一起處置。在此情況下的濾餅與沉淀的及逐步完成的金屬氫氧化物相比，被描述為"可充分過濾的"及"非搖溶的"，所述金屬氫氧化物據報導產生自EP390293A1的方法，其中惰性固體一特別是殘余的未反應礦物和焦炭一在廢棄金屬氫氧化物沉淀及過濾之前被回收以-使重新使用。Schinkitz等人對他們說來提出了EP390293Al方法的改進，借此可將有用的惰性物質分離出來，但廢棄金屬氫氧化物在這些條件下沉淀出來以致于據報導獲得適于掩埋的"可充分過濾的、非搖溶的固體物質"。這些例子揭示，在第一個已知方法中，具有未回收的惰性物質的來自壓濾機的濾餅的固體含量為46.5%，而在第二個已知變化中，固體含量被減少到26.5%。然而將Schinkitz等人的改進應用至第二個變化產生的固體含量的范圍為37.7%到39%。Schinkitz等人承認這個差別，但指出通過從濾餅中省去了惰性礦物和焦炭固體，總體的掩埋要求減少，并指出通過回收的惰性固體組分的可循環率(recyclability)及一般產值而不僅是抵銷濾餅中的可實現的固體含量的減少，而改善了經濟情況。Leary等人的美國專利第5,935,545號用水將旋風塵淬火并漿化，形成了溶解的金屬氯化物的旋風底流漿，其包括大多數雜質金屬氯化物、礦物、焦炭和尾礦固體。推薦旋液分離器以回收一些被循環到氯化器中的礦物。氯化鐵和一些其它較低沸點的金屬氯化物在旋風分離器溢流中被攜帶、冷卻并沉淀出來，隨后經任何適當的氣-固分離裝置被分離出來。Hartmann的美國專利第6,399,033Bl號(通常與US5,334,362—起被指定)使用旋液分離器來將旋風塵固體漿分離為富含二氧化鈦(礦物)的底流組分和富含焦炭及二氧化硅的溢流組分，溢流組分在帶式過濾機或壓濾機上被過濾以產生用作燃料的固體和再次適于在廢水處理中起污泥調節的濾液。底流同樣地在帶式過濾機或壓濾機中被過濾，且濾餅被干燥并磨碎以用于循環到氯化器中，同時濾液被推薦用于廢水的化學處理。通過對旋風塵使用旋液分離器，隨后干燥并磨碎在旋液分離器底流中的固體，避免了來自在旋風塵中攜帶的二氧化硅的在氯化器床上的二氧化硅的聚集。鈦礦物的氯化的廢棄固體的改進方法，并在優選的方面涉及處理在用于制造色素二氧化鈦的氯化物法中產生的廢棄金屬氯化物固體。根據改進的發明的方法，存在于來自氯化器的產品物流中的固體，包括廢棄金屬氯化物固體和未反應的礦物和焦炭固體，被冷卻并隨后從產品物流的氣態成分中分離出來。廢棄固體隨后與液體混合，借此廢棄金屬氯化物固體溶解在液體中且未反應的礦物和焦炭固體在液體中漿化。隨后從漿中分離出未反應的礦物和焦炭固體，且將廢棄金屬氯化物溶解在其中的剩余液體分成循環部分和流出部分。循環部分形成最初與廢棄固體混合的液體的至少一部分，且中和流出部分以產生廢棄金屬氫氧化物固體的可過濾物質。在一個生可掩埋的廢棄金屬氫氧化物固體物質，而在另一個實施方式中，可直接掩埋的廢棄金屬氫氧化物固體物質通過中和流出部分而實現且因此物質通過掩埋來處理而無需首先被過濾。圖l是在優選實施方式中的本發明方法的示意圖。本發明提供的改進源自以下發現通過循環含有溶解的廢棄金屬氯化物的液體的一部分并使用它作為被添加到在氯化器池(sump)/懸浮液容器(suspensionvessel)(如在美國專利第6,399,033號中)/淬火槽(如在美國專利第5,935,545號中)的廢棄固體中的液體的至少一部分，而不是如在美國專利第6,399,033號和第5,935,545號中所示的僅使用水作為液體，例如可生成具有足夠高濃度的溶解的金屬氯化物的液體部分，以致于在隨后的中和中，即使在沒有未反應的礦物和焦炭固體的情況下，可實現更高的固體含量(比較Schinkitz等人，美國專利第5,334,362號和EP390293Al其中所討論的)。在建立了充足的循環回路以便在實際中高度濃縮溶解的廢棄金屬氯化物的情況下，在流出部分已經被中和之后，在流出部分的中和的廢棄金屬氫氧化物的百分比可以是這樣以致于固體是按重量計相當于45%或更高且中和的廢棄金屬氫氧化物的大部分適于被直接掩埋。以這種方式，避免了昂貴的增稠劑、壓濾機及類似物。進一步，在美國專利第5,935,545號和美國專利第6，399，033號上下文中，在懸浮液容器或淬火槽中使用含有廢棄金屬氯化物(watermetalchloride)的液體而非水的循環部分，將分別地(respectflilly)在減少在這些方法中的下游處理、儲存和運輸的液體載荷中提供益處，例如，與在美國專利第6,399,033號中的物流19和物流20的生產、儲存和運輸相關的。最后，即使在溶解的廢棄金屬氯化物不在方法中被循環及濃縮到一定程度的情況下，借此產生可直接掩埋的廢棄金屬氳氧化物物質，然而已發現可做出足夠的改進以致于不需要預增稠(以別的方式可能需要)以便通過凹板式、膜壓榨式、燭式或其它常規的過濾裝置來過濾廢棄物且獲得隨后適于被掩埋的廢棄物。在仍進一步的相關方面，使用干燥物質中和溶解的廢棄金屬氯化物一例如，使用干石灰或與來自于燃煤電廠的水泥窯粉塵、石灰窯粉塵和粉煤灰的一種或多種結合的干石灰，而不是熟石灰漿一提供更容易地及更迅速地過濾的溶液和更高固體含量的濾餅，其另外降低了過濾器的水壓負荷。現在轉至圖1,在一個優選的實施方式中示意性地闡述本發明的方法。經由物流10將來自氣體/固體分離器(未顯示)例如旋風分離器的氯化器的廢棄固體提供到氯化器池或懸浮液容器12中。含水廢棄金屬氯化物溶液16的循環部分14與氯化器廢棄固體10及補充水18在容器12中混合，其中循環部分14具有與補充水18相關的這樣的體積，以致于包含在氯化器廢棄固體物流io中的可溶的廢棄金屬氯化物基本上全部溶入水溶液中，但該水溶液在廢棄金屬氯化物方面保持非常濃縮。優選地，在未反應的礦物和焦炭固體20在固體/液體分離裝置22(其可為旋液分離器、過濾裝置或旋液分離器和過濾器的組合)中被分離出去之后，含水金屬氯化物溶液16剩余物的比重將為至少約1.07,但是更優選地將接近對應于廢棄金屬氯化物溶解度極限的比重，例如，在約20攝氏度的溫度下約為1.28。將漿化的未反應的礦物和焦炭固體及濃縮的溶解的廢棄金屬氯化物作為物流24從容器12中輸送到固體/液體分離裝置22中。借助于固體/液體分離裝置22,優選地基本上將所有未反應的礦物和焦炭固體回收在物流20中且這些隨后可以US5,935,545或US6,399,033的方式被循環至氯化器中(未顯示)，例如或可用作燃料。含水廢棄金屬氯化物溶液16隨后被分流器26分成循環部分14和流出部分28,其中循環部分14在被加回容器12之前優選地在熱交換器30中被冷卻。流出部分28隨后通過與一種或多種干燥的或固體的物質混合而被中和，如所建議地通過與到達混合容器34的物流32混合。干石灰可單獨使用，但因為它相對更大的成本，優選地，干石灰與一種或多種其它物質結合使用，所述其他物質例如來自燃煤電廠的水泥窯粉塵(CKD)、石灰窯粉塵(LKD)和粉煤灰。在CKD和LKD中一個或兩者皆與干石灰一起使用的情況下，優選地在第一步驟-使用CKD和/或LKD以使溶液的pH為約4.5,隨后應用干石灰以將溶液的PH升高到約8.5。在粉煤灰與干石灰結合使用的情況下，這些物質可如剛才所述的被順序地應用或作為在單獨的物流32中的混合物被簡單地應用。來自燃煤電廠的水泥窯粉塵、石灰窯粉塵和粉煤灰全部是商業可獲得的物質，對于CKD,來自公司如HolcimLtd.(Zurich)和LaFargeGroup(Paris),對于LKD,來自GraymontInc.(Richmond,BritishColumbia,Canada)或GreerLimeCompany(Riverton,WestVirginia)及對于粉煤灰，來自許多燃煤電廠中的任何一個。作為中和步驟的結果，在流出部分28中的溶解的廢棄金屬氯化物優選地基本上完全地作為適于直接掩埋的廢棄金屬氬氧化物物質沉淀出來(通過流箭頭36所暗示)或產生廢棄金屬氫氧化物漿(物流38)，其不需要預增稠且其可有效地及經濟地在過濾器40中被過濾以產生可掩埋的廢棄金屬氫氧化物物質(物流42)和濾液(未顯示)，所述濾液通常可被使用，例如，如在US5,935,545或US6,399,033中作為水處理的化學試劑。通過以下實施例更詳細i也闡述本發明。實施例1將廢棄金屬氯化物制成水溶液，其具有1.28的比重，所述廢棄金屬氯化物來自在氯化物法中色素二氧化鈦制造廠的氯化器。100克此溶液使用19.6克干石灰中和到pH為9。所產生的沉淀物包括按重量計混合的液體和廢棄金屬氫氧化物固體的45%、被認為可直接掩埋的足夠高的固體含量，及比得上常規凹板式過濾器的性能的數值，所述凹板式過濾器在165磅/平方英寸到225磅/平方英寸(1140kPa，表壓到1550kPa，表壓)下操作。實施例2到實施例7對于實施例2，將廢棄金屬氯化物制成水溶液，其具有1.07的比重，所述廢棄金屬氯化物來自在氯化物法中色素二氧化鈦制造廠的氯化器。此溶液用熟石灰漿中和并隨后在225磅/平方英寸(1550kPa,表壓)下在膜壓榨式過濾器中過濾。隨后在實施例3到實施例7中重復此試驗，在每一個情況下注意所需要的過濾時間和在濾餅中的固體百分比。結果如在表l中所示表1<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>從表1和表2的比較中將可看出，在中和中使用干石灰而不是使用熟石灰漿時，觀察到在平均過濾時間(近似的56分鐘對40分鐘)和在濾餅中的固體百分比(近似的48%對幾乎56%)兩方面中的改進。因此，使用干石灰中和優于使用熟石灰漿中和。權利要求1.一種用于處理產生自在作為還原劑的焦炭的存在下含鈦礦物的氯化的廢棄固體的方法，其包括將產生自所述含鈦礦物的氯化的產品物流冷卻，所述產品物流包含廢棄金屬氯化物固體及未反應的礦物和焦炭固體；從所述產品物流的氣態成分中分離廢棄金屬氯化物固體及未反應的礦物和焦炭固體；將所述廢棄金屬氯化物固體及未反應的礦物和焦炭固體與液體混合，借此廢棄金屬氯化物固體溶解在所述液體中且未反應的礦物和焦炭固體在所述液體中漿化；從包含溶解的廢棄金屬氯化物的所述液體中分離出未反應的礦物和焦炭固體；在從所述液體中分離出未反應的礦物和焦炭固體之后，將包含所述溶解的廢棄金屬氯化物的所述液體分成循環支物流或循環部分及流出支物流或流出部分；使所述循環支物流或循環部分循環以包括與在所述產品物流中的所述廢棄金屬氯化物固體及未反應的礦物和焦炭固體混合的液體的至少一部分；以及中和所述流出支物流或流出部分以產生廢棄金屬氫氧化物固體的可過濾物質。2.如權利要求1所述的方法，其進一步包括過濾所述廢棄金屬氫氧化物固體的可過濾物質以產生可掩埋的廢棄金屬氬氧化物固體物質。3.如權利要求1所述的方法，其中所述廢棄金屬氫氧化物固體的可過濾物質的特征在于具有足夠的固體含量以能夠被直接掩埋而無需過濾，及4.如權利要求3所述的方法，其中所述可過濾物質的固體含量為按重量計至少45%。5.如權利要求1所述的方法，其中所述循環支物流或循環部分的特征在于具有至少約1.07的比重。6.如權利要求5所述的方法，其中所述循環支物流或循環部分的特征在于在約20攝氏度下具有約1.28的比重。7.如權利要求1所述的方法，其中所述溶解的廢棄金屬氯化物通過與包括干石灰的一種或多種固體混合來中和。8.如權利要求7所述的方法，其中所述溶解的廢棄金屬氯化物通過首先與水泥窯粉塵、石灰窯粉塵或粉煤灰中的一種或多種混合，然后在干石灰中混和來中和。9.如權利要求7所述的方法，其中所述溶解的廢棄金屬氯化物在一個步驟中與所述干石灰及同時與粉煤灰混合來中和。10.如權利要求l所述的方法，其中所述廢棄金屬氯化物固體及未反應的礦物和焦炭固體在旋風分離器中從所述產品物流的氣態成分中分離出來。11.如權利要求IO所述的方法，其中從包含所述溶解的廢棄金屬氯化物的所述液體中分離出未反應的礦物和焦炭固體的所述步驟使用至少一個旋液分離器。12.如權利要求11所述的方法，其中借助于旋液分離器被至少部分地分離出來的所述未反應的礦物和焦炭固體被循環而返回到所述氯化步驟。全文摘要提供了用于處理產生自在作為還原劑的焦炭的存在下含鈦礦物的氯化的廢棄固體、特別是來自用于制造色素二氧化鈦的氯化物法的廢棄金屬氯化物固體的方法，所述方法包括將來自氯化的產品物流冷卻，從產品物流的氣態成分中分離其中的固體，將廢棄金屬氯化物固體及未反應的礦物和焦炭固體與液體混合，借此廢棄金屬氯化物固體溶解在液體中且未反應的礦物和焦炭固體在液體中漿化，將未反應的礦物和焦炭固體從包括溶解的廢棄金屬氯化物的液體中分離出來，隨后在從液體中分離出未反應的礦物和焦炭固體之后，將包含溶解的廢棄金屬氯化物的液體分成循環支物流或循環部分及流出支物流或流出部分，使循環支物流或循環部分循環以包括與在產品物流中的廢棄金屬氯化物固體及未反應的礦物和焦炭固體混合的液體的至少一部分，及中和流出支物流或流出部分以產生廢棄金屬氫氧化物固體的可過濾或可直接掩埋的物質。文檔編號C22B34/12GK101432454SQ200780015020公開日2009年5月13日申請日期2007年4月4日優先權日2006年4月27日發明者哈利·E·弗萊恩,萊斯利·E·克勞德申請人:特諾有限公司