專利名稱：硫酸法生產鈦白粉中酸解渣的回收利用方法
技術領域：
本發明涉及一種廢渣回收方法，特別是在采用硫酸法生產鈦白粉工藝中酸解渣的回收利用方法。
背景技術：
鈦白粉學名二氧化鈦(TiO2),是一種重要的白色顏料，廣泛應用于塑料、造紙、印刷油墨、化纖、橡膠、化妝品等領域。其生產方法主要為硫酸法和氯化法兩種。硫酸法是將鈦精礦和濃硫酸進行酸解反應得到硫酸鈦，然后水解生成偏鈦酸，將偏鈦酸除雜后通過煅燒、 中間粉碎和后處理，即得到鈦白粉。硫酸法的優點能以低價易得的鈦鐵礦和硫酸為原料，技術成熟、設備簡單，其缺點在于流程長，副產物較多，處理難度大。鈦白粉的商業化生產方法有硫酸法和氯化法兩種，硫酸法技術成熟，工藝可靠，為國內鈦白粉生產行業普遍采用的工藝方法。硫酸法鈦白粉生產工藝的主要原料為鈦精礦， 其成分為鈦酸鐵，有效成分二氧化鈦含一般在459^55%不等。外購鈦精礦經雷蒙磨或球磨機粉碎后，在酸解鍋中按計算量與濃硫酸混合，再加水稀釋，利用濃硫酸的稀釋熱引發酸解反應，生成疏松多孔的固相物質，經過熟化、加水浸取、加入鐵粉還原等工序后成為酸解鈦液，鈦液的主要成分為硫酸氧鈦、硫酸亞鐵和稀硫酸的水溶液，此外還有少量的未酸解鈦精礦、泥質礦物、輝石、鎂鋁尖晶石、角閃石、綠泥石、橄欖石、石英、磁黃鐵礦和黃鐵礦等，這些固相物的成份隨鈦精礦的物質成份變化而變化。為了制得符合鈦白粉生產工藝要求的清潔硫酸氧鈦溶液，必須在接下來的工序中通過沉降除去這些固相雜質。在沉降工序中，向酸解鈦液中加入陽離子絮凝劑捕捉這些沒有反應的固體微粒和酸解中形成的膠體物質，沉降池上部的清鈦液送往后續工段，下層含有大量固相雜質的部分通過壓濾機過濾，濾液送往后續工段，濾餅一般作為廢棄物堆放，由于這種濾餅是酸解過程中沒有反應的物質組成的，行業內一般稱之為酸解渣。這種酸解渣中一般含有25%左右的水分，3%左右的可溶性二氧化鈦，8%左右的硫酸，以二氧化鈦計14%左右的鈦精礦，其余為泥質礦物、輝石、鎂鋁尖晶石、角閃石、綠泥石、 橄欖石、石英、磁黃鐵礦和黃鐵礦等，由于含鈦量低，成分復雜，無法直接返回酸解工段利用，一般作為固體廢棄物堆放。隨著國內鈦白粉生產商產能的擴張，鈦精礦資源越來越寶貴，隨意堆放不但浪費資源還容易造成環境污染。發明人所在公司每生產一噸鈦白粉即產生500千克酸解渣，按年產20萬噸鈦白粉計算，一年酸解渣達10萬噸，面臨的環境壓力和堆場征地壓力巨大。如果通過加工處理回收其中的鈦精礦和可溶性鈦液，一年可以回收二氧化鈦一萬七千余噸，經濟效益和社會效益顯著。但由于國內鈦白粉生產起步較晚，在這方面的研究甚少，國外鈦白粉行業早已轉向氯化法工藝，在酸解渣的處理方面也基本沒有文獻報道。為開發利用酸解廢渣，前人已做過一些工作，如公開號CN101469367A的專利采用水粗選和磁選的方法回收鈦白酸解殘渣,公開號CNlOl 161353A的專利文件報道一種硫酸法鈦白酸解廢料通過浮選獲得鈦精礦的方法。上述工藝存在如下幾個方面的不足一方面通過選礦的方法處理廢渣的成本大；另一方面難以用正常的酸解條件將其酸解，需采用加壓酸解和高濃度的濃硫酸才能進行，這也增加了硫酸的原料成本；另外，通過酸解得到的鈦液沉降很難，質量較差，不宜生產高質量鈦白粉；最后，上述方法對于回收其中的鈦精礦和可溶性鈦液的效率較低，仍然存在浪費資源的問題。
發明內容
為了克服現有技術的不足之處，本發明提供一種硫酸法生產鈦白粉中酸解渣的回收利用方法，本發明采用水力旋流技術，利用不同成份密度差異回收鈦精礦。在回收過程中不引入新的雜質，避免了新的污染，回收鈦精礦的同時也回收了可溶性鈦，通過本發明的技術處理酸解渣后，有效降低噸鈦白粉的排渣量、提高酸解工段二氧化鈦的回收率，既節約了寶貴的礦產資源，又減少了廢渣的堆放量，具有良好的經濟效益和環境效益。本發明是通過實施下述技術方案實現的
一種硫酸法生產鈦白粉中酸解渣的回收利用方法，其特征在于包括如下步驟
(1)加水打漿將壓濾工段產生的酸解渣輸送到打漿槽中與水混合打漿，形成固相物含量10 50%的懸浮物漿料，送入緩沖槽備用；
(2)分離使用水力旋流器分離不同密度的成份；
(3)回收從旋流器沉砂嘴出來的物料為富集后的鈦精礦，送往酸解工序與引發水一起送入酸解鍋參加酸解反應；溢流料經收集槽收集后送往后續壓濾工段，濾液中含有大量的硫酸氧鈦，收集后送住酸解工段做浸取水，以回收鈦資源；濾餅與石灰混合無害化處理后集中堆放。根據本發明的回收利用方法，在步驟(I)中，更優的，漿料濃度以固相物計為 20% 50%。更優的，漿料濃度以固相物計為30% 45%。根據本發明的回收利用方法，在步驟(2)中，使用離心泵把緩沖槽中的漿料送入旋流器中，通過控制旋流器的進料壓力到溢流口中剛好沒有鈦精礦流出為準，水力旋流器的操作壓力控制在0. IOMPa 0. 40MPa之間。更優的，水力旋流器的操作壓力控制在0. 15MPa 0. 25Mpa之間。根據本發明的回收利用方法，所述水力旋流器的大小為I 5英寸。更優的，所述水力旋流器的大小2 3英寸。本發明所涉及的酸解渣中的鈦精礦是經過球磨機粉碎再經酸解反應后的殘渣，其粒徑為幾個微米到幾十微米不等，屬于微米級粒子，要達到精確并快速的分離，對旋流器的尺寸相當敏感。經過實驗驗證，一般應在I英寸到4英寸之間選擇，直徑太小處理能力低且容易發生堵塞，直徑太大要求很高的進料壓力，且分選精度降低，能量損失大。由于打漿后的漿料礦物硬度高且含有大量的稀硫酸，對泵、管道和旋流器的材質和加工工藝都有著苛刻的要求。為了降低對設備的要求，一般選擇2英寸的旋流器最合適，采用較低的操作壓力時仍然具有良好的分選精度。本發明技術的原料為鈦白粉生產過程中的酸解反應的殘留物，對打漿用水的水質沒有任何要求，去離子水、自來水、鈦白粉生產過程中的酸性廢水都可以使用。最后收集到的鈦精礦作為酸解的原料礦使用，過濾出來的濾液也作為酸解工段浸取水返回到系統中，
4回收了其中的可溶性鈦和稀硫酸。本發明的技術處理酸解渣，沒有引入任何雜質，避免了新的污染，回收鈦精礦的同時也回收了可溶性鈦，通過本發明的技術處理酸解渣后，噸鈦白粉的排渣量從500千克降低到240千克，酸解工段二氧化鈦的回收率從91. 5%提高到了 98%，既節約了寶貴的礦產資源，又減少了廢渣的堆放量，具有良好的經濟效益和環境效益。
具體實施例方式本說明書中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即除非特別敘述，每個特征只是一系列等效或類似特征中的一個例子而已。同時本說明書中對替代特征的描述是對等同技術特征的描述，不得視為對公眾的捐獻。本發明涉及一種在采用硫酸法生產鈦白粉工藝中酸解渣的回收利用方法，具體包括如下步驟
(1)加水打漿將壓濾工段產生的酸解渣輸送到打漿槽中與水混合打漿，形成固相物含量10 50%的懸浮物漿料，送入緩沖槽備用；
(2)分離使用水力旋流器分離不同密度的成份；
(3)回收從旋流器沉砂嘴出來的物料為富集后的鈦精礦，送往酸解工序與引發水一起送入酸解鍋參加酸解反應；溢流料經收集槽收集后送往后續壓濾工段，濾液中含有大量的硫酸氧鈦，收集后送住酸解工段做浸取水，以回收鈦資源；濾餅與石灰混合無害化處理后集中堆放。根據本發明的回收利用方法，在步驟(I)中，更優的，漿料濃度以固相物計為 20% 50%。更優的，漿料濃度以固相物計為309^45%。根據本發明的回收利用方法，在步驟(2)中，使用離心泵把緩沖槽中的漿料送入旋流器中，通過控制旋流器的進料壓力到溢流口中剛好沒有鈦精礦流出為準，水力旋流器的操作壓力控制在0. IOMPa 0. 40MPa之間。更優的，水力旋流器的操作壓力控制在0. 15MPa 0. 25Mpa之間。根據本發明的回收利用方法，所述水力旋流器的大小為I 5英寸。更優的，所述水力旋流器的大小2 3英寸。下面通過具體實施例對本發明的技術方案做進一步具體闡述。實施例I
一種在采用硫酸法生產鈦白粉工藝中酸解渣的回收利用方法，具體包括如下步驟
(1)加水打漿將壓濾工段產生的酸解渣輸送到打漿槽中與水混合打漿，形成固相物含量10%的懸浮物漿料，送入緩沖槽備用；
(2)分離使用水力旋流器分離不同密度的成份，具體為使用離心泵把緩沖槽中的漿料送入旋流器中，通過控制旋流器的進料壓力到溢流口中剛好沒有鈦精礦流出為準，所述旋流器的進料壓力取0. IOMPa為宜，所述水力旋流器的規格大小為I英寸；
(3 )回收從旋流器沉砂嘴出來的物料為富集后的鈦精礦，送往酸解工序與弓I發水一起送入酸解鍋參加酸解反應；溢流料經收集槽收集后送往后續壓濾工段，濾液中含有大量的硫酸氧鈦，收集后送住酸解工段做浸取水，以回收鈦資源；濾餅與石灰混合無害化處理后集中堆放。實施例2
一種在采用硫酸法生產鈦白粉工藝中酸解渣的回收利用方法，具體包括如下步驟
(1)加水打漿將壓濾工段產生的酸解渣輸送到打漿槽中與水混合打漿，形成固相物含量50%的懸浮物漿料，送入緩沖槽備用；
(2)分離使用水力旋流器分離不同密度的成份，具體為使用離心泵把緩沖槽中的漿料送入旋流器中，通過控制旋流器的進料壓力到溢流口中剛好沒有鈦精礦流出為準，所述旋流器的進料壓力取0. 40MPa為宜，所述水力旋流器的規格大小為5英寸；
(3 )回收從旋流器沉砂嘴出來的物料為富集后的鈦精礦，送往酸解工序與弓I發水一起送入酸解鍋參加酸解反應；溢流料經收集槽收集后送往后續壓濾工段，濾液中含有大量的硫酸氧鈦，收集后送住酸解工段做浸取水，以回收鈦資源；濾餅與石灰混合無害化處理后集中堆放。實施例3
一種在采用硫酸法生產鈦白粉工藝中酸解渣的回收利用方法，具體包括如下步驟
(1)加水打漿將壓濾工段產生的酸解渣輸送到打漿槽中與水混合打漿，形成固相物含量20%的懸浮物漿料，送入緩沖槽備用；
(2)分離使用水力旋流器分離不同密度的成份，具體為使用離心泵把緩沖槽中的漿料送入旋流器中，通過控制旋流器的進料壓力到溢流口中剛好沒有鈦精礦流出為準，所述旋流器的進料壓力取0. 15MPa為宜，所述水力旋流器的規格大小為2英寸；
(3 )回收從旋流器沉砂嘴出來的物料為富集后的鈦精礦，送往酸解工序與弓I發水一起送入酸解鍋參加酸解反應；溢流料經收集槽收集后送往后續壓濾工段，濾液中含有大量的硫酸氧鈦，收集后送住酸解工段做浸取水，以回收鈦資源；濾餅與石灰混合無害化處理后集中堆放。實施例4
實施例I中，懸浮物漿料濃度為固相物含量30%、旋流器的進料壓力為0. 25MPa，水力旋流器的規格大小為3英寸。實施例5
實施例I中，懸浮物漿料濃度為固相物含量45%、旋流器的進料壓力取0. 25MPa為宜，所述水力旋流器的規格大小為4英寸。實施例6
取壓濾后的酸解渣12噸，加入20立方米自來水打漿后轉入緩沖槽，保持旋流器進料壓力0. 20MPa向一個2吋直徑的旋流器進料，經過3小時的分離，旋流器底流收集槽中共收集到5. 8噸沉積物，經分析其中水分含量25. 1%, 二氧化鈦含量38. 9%，接近鈦精礦的二氧化鈦含量，與新進鈦精礦一起摻混后進入酸解鍋，酸解反應正常。旋流器溢流料經壓濾機過濾后共收集了 19. 8立方米濾液，經分析其中含鈦(以TiO2計)1. 82%，返回到酸解工段做浸取水， 使用情況正常。實施例7
取壓濾后的酸解渣12噸，加入20立方米自來水打漿后轉入緩沖槽，保持旋流器進料壓力0. 14MPa向一個I吋直徑的旋流器進料，經過20小時的分離，旋流器底流收集槽中共收集到5. 75噸沉積物，經分析其中水分含量24. 9%, 二氧化鈦含量38. 5%，接近鈦精礦的二氧化鈦含量，與新進鈦精礦一起摻混后進入酸解鍋，酸解反應正常。旋流器溢流料經壓濾機過濾后共收集了 19. 4立方米濾液，經分析其中含鈦(以TiO2計)I. 85%，返回到酸解工段做浸取水，使用情況正常。實施例8
取壓濾后的酸解渣12噸，加入20立方米自來水打漿后轉入緩沖槽，保持旋流器進料壓力0. 60MPa向一個4吋直徑的旋流器進料，經過I小時的分離，旋流器底流收集槽中共收集到6. 0噸沉積物，經分析其中水分含量25. 3%, 二氧化鈦含量37. 9%，接近鈦精礦的二氧化鈦含量，與新進鈦精礦一起摻混后進入酸解鍋，酸解反應正常。旋流器溢流料經壓濾機過濾后共收集了 19. 0立方米濾液，經分析其中含鈦(以TiO2計)1. 82%，返回到酸解工段做浸取水， 使用情況正常。需要說明的是，本發明不限于上述實施方式，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種硫酸法生產鈦白粉中酸解渣的回收利用方法，其特征在于包括如下步驟(1)加水打漿將壓濾工段產生的酸解渣輸送到打漿槽中與水混合打漿，形成固相物含量10 50%的懸浮物漿料，送入緩沖槽備用；(2)分離使用水力旋流器分離不同密度的成份；(3)回收從旋流器沉砂嘴出來的物料為富集后的鈦精礦，送往酸解工序與引發水一起送入酸解鍋參加酸解反應；溢流料經收集槽收集后送往后續壓濾工段，濾液中含有大量的硫酸氧鈦，收集后送住酸解工段做浸取水，以回收鈦資源；濾餅與石灰混合無害化處理后集中堆放。
2.根據權利要求I所述的回收利用方法，其特征在于在步驟(I)中，更優的，漿料濃度以固相物計為20% 50%。
3.根據權利要求I所述的回收利用方法，其特征在于在步驟(I)中，更優的，漿料濃度以固相物計為30% 45%。
4.根據權利要求I所述的回收利用方法，其特征在于在步驟(2)中，使用離心泵把緩沖槽中的漿料送入旋流器中，通過控制旋流器的進料壓力到溢流口中剛好沒有鈦精礦流出為準，水力旋流器的操作壓力控制在0. IOMPa 0. 40MPa之間。
5.根據權利要求4所述的回收利用方法，其特征在于更優的，水力旋流器的操作壓力控制在0. 15MPa 0. 25Mpa之間。
6.根據權利要求I或4或5所述的回收利用方法，其特征在于所述水力旋流器的大小為I 5英寸。
7.根據權利要求6所述的回收利用方法，其特征在于更優的，所述水力旋流器的大小 2 3英寸。
全文摘要
本發明涉及一種在采用硫酸法生產鈦白粉工藝中酸解渣的回收利用方法，工藝具體分為(1)加水打漿、(2)分離以及(3)回收三個步驟，有效回收鈦精礦、可溶性鈦以及酸解渣中其他有用成分。本發明采用高效水力旋流技術，利用不同成份密度差異回收鈦精礦。在回收中不引入新的雜質，避免了新的污染，回收鈦精礦的同時也回收了可溶性鈦，通過本發明的技術處理酸解渣后，有效降低噸鈦白粉的排渣量、提高酸解工段二氧化鈦的回收率，既節約了寶貴的礦產資源，又減少了廢渣的堆放量，具有良好的經濟效益和環境效益。
文檔編號C01G23/053GK102602990SQ20121009517
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月31日 優先權日2012年3月31日
發明者劉不盡, 孫潤發, 曾小林, 朱全芳, 蔡平雄, 陳建 申請人:四川龍蟒鈦業股份有限公司