鈦白粉副產物綠礬綜合利用工藝的制作方法

鈦白粉副產物綠礬綜合利用工藝的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種鈦白粉副產物綠礬綜合利用工藝，它包括如下步驟：(1)將七水硫酸亞鐵用鏟車上到七水硫酸亞鐵加料皮帶機；七水硫酸亞鐵加料皮帶機出口處設有打散機將七水硫酸亞鐵大顆粒粉碎；(2)硫鐵礦配礦后，經烘干，過篩，皮帶機輸送至下料振動器；(3)將打散后的七水硫酸亞鐵經由皮帶機運至下料振動器與篩分后的硫鐵礦混合，再送到沸騰爐中進行焙燒，七水硫酸亞鐵的摻燒量為30％～40％。該工藝運行成熟可靠，運行效率高，運行成本低；提高七水硫酸亞鐵用量，充分多利用七水硫酸亞鐵中的S和Fe資源發揮了重要作用，同時為解決鈦白粉行業廢渣的出路問題奠定了基礎；有較好的經濟效益和社會效益。
【專利說明】鈦白粉副產物綠礬綜合利用工藝
【技術領域】
[0001]本發明涉及鈦白粉生產【技術領域】，具體地指是一種鈦白粉副產物綠礬綜合利用工藝。
【背景技術】
[0002]鈦白粉是一種重要的無機化工原料，無毒、對健康無害，是最重要的白色顏料，占全部白色顏料、填料使用量的80%以上。它也是鈦系的最主要產品，世界上鈦資源的90%都用耒制造鈦白粉，在現代工業、農業、國防、科學技術諸多領域中得到廣泛的應用，與人民生活和國民經濟有著密切的聯系，是僅次于合成氨和磷化工的第三大無機化學品，許多發達的工業國家都把它列入關鍵化學品行列，在某些國家和地區，其消費量與國民生產總值成正比，甚至有經濟學家把鈦白粉鈦消費量或人均占有量，作為衡量一個國家的經濟發展和人民生活水平高低的重要標志之一。
[0003]目前，我國巳成為世界鈦白粉生產和消費第一大國，但與歐美傳統鈦白粉生產消費國家地區相比差距明顯。在鈦白粉生產產業結構調整和技術升級過程中，硫酸法鈦白粉生產主要技術是上世紀九十年代技術，同時硫酸法鈦白粉生產工藝流程長，生產工序多，產品能耗高，產生大量“三廢”污染嚴重、綜合治理難又是制約硫酸法鈦白粉發展的重要因素。不僅如此，七水硫酸亞鐵的堆積成為現有技術欽白粉生廣的瓶頸。每年我國將硫酸亞鐵大量應用到硫鐵礦制酸生產上的企業為數不多。目前，國內很多硫酸鈦白企業研究在硫鐵礦制酸裝置上摻燒使用七水硫酸亞鐵，但是還沒有大的突破，在技術上也沒有創新和拓展，有很多廠家是將七水硫酸亞鐵轉變成一水硫酸亞鐵后再與硫鐵礦摻燒的。七水亞鐵轉變成一水亞鐵是要消耗較大能源的，雖然消化了部分七水亞鐵，但成本高，不經濟。七水硫酸亞鐵進入沸騰爐需要經過非常復雜的干燥脫水、轉運、翻轉配礦以及自然風干等過程，大大增加了能源消耗和勞動成本。并且摻燒量很少，運行不流暢，影響硫酸系統的穩定生產，不能適應大型的工業化生產。

【發明內容】

[0004]針對現有技術的不足，本發明的目的就是要提供一種鈦白粉副產物綠礬綜合利用工藝，該工藝既提高亞鐵用量，又充分多利用亞鐵中的S和Fe資源發揮了重要作用，同時解決了鈦白粉行業廢渣處理的出路問題。
[0005]為實現上述目的，本發明提供了一種鈦白粉副產物綠礬綜合利用工藝，它包括如下步驟:
[0006](1)將七水硫酸亞鐵用鏟車上到七水硫酸亞鐵加料皮帶機，所述七水硫酸亞鐵加料皮帶機設有加料自控系統，所述加料自控系統由沸騰爐內溫度指示信號通過變頻器自動調速控制其加料量；七水硫酸亞鐵加料皮帶機出口處設有打散機將七水硫酸亞鐵大顆粒粉碎；
[0007](2)硫鐵礦配礦后，經烘干，過篩，皮帶機輸送至下料振動器；[0008](3)將步驟(1)打散后的七水硫酸亞鐵經由皮帶機運至下料振動器與步驟(2)中的篩分后的硫鐵礦混合，再送到沸騰爐中進行焙燒；
[0009]所述步驟(3)中七水硫酸亞鐵的摻燒量為30%~40%;步驟(3)中沸騰爐設有空氣預熱器；所述生產系統鍋爐出口的余熱經旋風機吹入空氣預熱器中，將鼓風機吹進的常溫空氣加熱至155~165°C后送至沸騰爐內。
[0010]作為一種優選方案，所述步驟(3)中七水硫酸亞鐵的摻燒量為40%。
[0011]作為又一種優選方案，所述步驟(1)中打散機的轉速為290~310r/min。
[0012]作為又一種優選方案，所述步驟(3)中沸騰爐的爐內底壓為11~13KPa。
[0013]本發明的工藝，將七水硫酸亞鐵摻燒在硫鐵礦中焙燒，利用硫鐵礦分解釋放的熱量分解七水硫酸亞鐵，分解的氣體用于生產硫酸，燒渣直接作為煉鐵廠的原料。
[0014]本發明中提高爐內進氣溫度的關鍵技術，提高了爐內的溫度，節省了這部分空氣所消耗的熱能，提聞七水硫酸亞鐵的慘燒量。將七水硫酸亞鐵直接入爐與硫鐵礦一起在爐內焙燒。其特點是:(a)對硫鐵礦原料無選擇性，適應性廣。(b)對原料無任何影響和副作用。(C)摻燒比例可任意變化無需對其它事項進行改變。(d)能夠實行自動控制。操作簡便。(e)對硫酸生產系統無任何影響和干擾。
[0015]本發明中提高爐內底壓，穩定沸騰爐焙燒的關鍵技術，消除爐溫忽高忽低、局部溫度過低、下料口經常倒煙、出渣口經常堵塞和結疤的現象。七水硫酸亞鐵加料機出口處安裝一臺粑式打散機，下料口內壁底板上安裝I臺小型下料振動器，解決了大顆粒的問題，能夠連續穩定的下料，硫酸亞鐵能夠均勻的與硫鐵礦一起焙燒，使系統能夠連續穩定正常生產。設有加料自控系統，設置智能調節器實現七水硫酸亞鐵加料機自動控制調節。
[0016]本發明采用國內最前沿、自主開發的硫鐵鈦聯產法清潔生產工藝制造金紅石型鈦白粉，聯產法鈦白粉清潔生產工藝，具有獨特的環保優越性和科技領先性，達到國際先進水平。將硫酸法鈦白粉與硫鐵礦制酸等裝置進行聯合生產，互相銜接成循環經濟產業鏈，并對原硫酸法鈦白粉排放的“三廢”進行了 “變廢為寶”處理。該工藝不僅對原有的鈦白粉生產工藝進行了系統、全面的多項技術創新，而且實現了多種產品生產技術的集成創新。
[0017]它的具體優點如下:
[0018]其一，該工藝的技術裝置設計科學、合理、操作簡單、維修方便、適用性廣；其二，該工藝的技術裝置運行成熟可靠，運行效率高，運行成本低；其三，該工藝的應用提高七水硫酸亞鐵用量，充分多利用七水硫酸亞鐵中的S和Fe資源發揮了重要作用，同時為解決鈦白粉行業廢渣的出路問題奠定了基礎；其四，該工藝的應用有較好的經濟效益和社會效益。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是本發明的工藝流程圖。
[0020]圖2是本發明的空氣預熱器加熱流程示意圖。
[0021] 圖3是本發明的七水硫酸亞鐵加料皮帶機自控運行示意圖。
【具體實施方式】
[0022]以下結合附圖和具體實施例對本發明作進一步的詳細描述。
[0023]實施例一:[0024]如圖所示的鈦白粉副產物綠礬綜合利用工藝，步驟如下:
[0025](I)將七水硫酸亞鐵用鏟車上到七水硫酸亞鐵加料皮帶機，七水硫酸亞鐵加料皮帶機設有加料自控系統，加料自控系統由沸騰爐內溫度指示信號通過變頻器自動調速控制其加料量；七水硫酸亞鐵加料皮帶機出口處設有打散機將七水硫酸亞鐵大顆粒粉碎；
[0026]打散機的轉速為300r/min，加料自控系統，包括沸騰爐測溫器、智能調節器和變頻器；沸騰爐測溫器與智能調節器連接，智能調節器與變頻器連接，變頻器與硫酸亞鐵加料皮帶機連接；將沸騰爐測溫器的爐溫測量元件熱點偶的毫伏信號輸入到智能調節器中，設置智能調節器的參數使之顯示沸騰爐內對應的溫度值，同時設定智能調節器毫伏信號與沸騰爐爐溫值對應，經PID調節后輸出16mA的信號到變頻器的Cl端子，再設置變頻器的參數與PID輸出電流信號相對應，變頻器發出電流信號至硫酸亞鐵加料皮帶機，從而實現自動控制硫酸亞鐵加料皮帶機的運行。
[0027](2)硫鐵礦配礦后，經烘干，過篩，皮帶機輸送至下料振動器；
[0028](3)將步驟(1)打散后的七水硫酸亞鐵經由皮帶機運至下料振動器與步驟(2)中的篩分后的硫鐵礦混合，再送到沸騰爐中進行焙燒。沸騰爐的爐內底壓為12KPa，沸騰爐設有空氣預熱器；生產系統鍋爐出口的余熱經旋風機吹入空氣預熱器中，將鼓風機吹進的常溫空氣加熱至160°C后送至沸騰爐內；所述七水硫酸亞鐵的摻燒量為30%。
[0029]實施例二: [0030]本發明的鈦白粉副產物綠礬綜合利用工藝步驟與實施例一相同，不同點在于:步驟(I)中打散機的轉速為290r/min ;經PID調節后輸出4mA的信號到變頻器的Cl端子；步驟(3)中沸騰爐的爐內底壓為IlKPa ;將鼓風機吹進的常溫空氣加熱至155°C后送至沸騰爐內；所述七水硫酸亞鐵的摻燒量為35%。
[0031]實施例三:
[0032]本發明的鈦白粉副產物綠礬綜合利用工藝步驟與實施例一相同，不同點在于:步驟(I)中打散機的轉速為310r/min ;經PID調節后輸出20mA的信號到變頻器的Cl端子；步驟(3)中沸騰爐的爐內底壓為13KPa ;將鼓風機吹進的常溫空氣加熱至165°C后送至沸騰爐內；所述七水硫酸亞鐵的摻燒量為40%。
[0033]本發明技術方案的設計思路如下:
[0034]1、亞鐵摻燒量與沸騰爐溫度的關系；
[0035]硫鐵礦在焙燒時所釋放的熱能通過配礦和爐內安置水箱將這部分熱能控制在平衡狀態。由于七水硫酸亞鐵中的結晶水在分解時是要吸收消耗熱能的，在加入到爐內后，按原來的操作方法就會使爐溫失去平衡，導致系統不能正常穩定的生產。
[0036]為了平衡好熱能，本發明采取了提高爐內進氣溫度的關鍵技術，原來沸騰爐鼓風機是直接吹進的常溫空氣，這種溫度的空氣進入爐內也是需要吸熱消耗部分熱量的，為了消除這種不利因素，本發明采用利用鍋爐出口的余熱將原來沸騰爐鼓風機的出口溫度由原來的常溫空氣加熱到155~165°C后再進入到沸騰爐內，從而提高了爐內的溫度，節省了這部分空氣所消耗的熱能。這項技術在國內同行業是領先的，具有突破性，是提高爐溫，增加七水硫酸亞鐵摻燒量的重大關鍵技術。由于爐溫的提高和穩定，七水硫酸亞鐵的摻燒量由當初的5%增加到35%以上。
[0037]2、消除亞鐵大顆粒的問題[0038]七水硫酸亞鐵結晶體在堆積過程中容易形成固體球團，在最初使用時，沒有認識到其危害性。表面看起來是疏松的，而內在的卻形成了球團不易自然散開，在直接使用時，出現了堵塞下料口、沸騰爐內結疤。爐內結疤是要熄爐后人工進入到高溫的里面去清理的，工作環境十分惡劣。
[0039]大顆粒的強度和硬度不是很大，只要有一定的外力就可打散，本發明在下料機出口處安裝一臺粑式打散機。打散機的轉速要考慮亞鐵的特性來設計其轉速和結構，亞鐵的含水量大，轉速太高容易將其結晶水打破，影響下料和使用；太慢又不能產生效果。于是，本發明的打散機的轉速定為290~310r/min,經過試驗,該轉速剛好滿足打散機的效果,一次性地解決了大顆粒的問題。打散機安裝使用后，亞鐵顆粒被打破，能夠均勻的與硫鐵礦一起焙燒，沸騰狀況良好。
[0040]與此同時，爐內底壓的高低也是影響沸騰焙燒的一個重要的自然因素。于是，本發明將爐內底壓由原來的9KPa提高到11~13KPa，沸騰爐的操作就穩定了，避免了爐溫忽高忽低、局部溫度過低、下料口經常倒煙、出渣口經常堵塞的現象發生，結疤問題也得到了解決，這項改進的工藝參數是穩定沸騰爐焙燒的關鍵技術。
[0041 ] 3、解決下料口經常堵塞的問題
[0042]亞鐵在空氣中都容易風化，一旦遇到高溫時更是瞬間失去結晶水。當與硫鐵礦混到一起時，很容易將細小的硫精砂包裹成球團，亞鐵在進入下料口時會被沸騰爐的高溫瞬間融化，融化的水分與一起來的硫精砂礦在下料口會有一個接觸的過程，如果沒有外力的干擾，就會逐漸長大形成不規則的塊狀物粘連在下料口的內壁上。如果不經常清理，就會在短時間內形成較大的塊狀物將下料口完全堵死而影響生產。為了解決這個問題，人工清理的勞動強度大，工作環境差，還不能保證設備正常運行；即使利用鼓風機的余風對下料口進行吹掃，也沒有徹底解決該問題。
[0043]本發明在下料口內壁底板上安裝一臺小型振動器，從而徹底解決了下料口容易堵塞的問題。這項技術的采用，不僅減輕了操作工的勞動強度，更重要的是保證了下料口能夠連續穩定的下料，使系統能夠連續穩定正常生產。
[0044]4、減少焙燒操作的手動調節，提高工作效率
[0045]七水硫酸亞鐵采用了皮帶機直接下料后，一直都是根據沸騰爐溫度由焙燒操作工控制變頻器來實現加減料，反應比較滯后，對焙燒有一定影響。通過摸索，電儀技術人員根據沸騰爐溫度的變化規律，將其信號直接引入到變頻器上，這樣由溫度信號來直接傳導指揮變頻器工作。選購一臺智能調節器，將爐溫測量元件熱點偶的毫伏信號輸入到智能調節器中，設置參數使之顯示對應的溫度值，同時設定毫伏信號與爐溫值對應，經PID調節后輸出4~20mA的信號到變頻器的Cl端子，再設置變頻器的參數與之對應，從而實現自動控制調節。通過這項關鍵技術的應用和創新，不僅減少了焙燒操作工的調節手續，更重要的是溫度傳導信號快，變化小，調節及時，對穩定沸騰爐的焙燒起了至關重要的作用。摻燒七水硫酸亞鐵的穩定性和摻燒量都大幅度的提高。
[0046]本發明的有益效果如下:
[0047]本發明摻燒方案是直接將鈦白副產的七水硫酸亞鐵和一水硫酸亞鐵直接配入硫鐵礦中，用皮帶機送入沸騰爐中焙燒，而現有技術方案是將大部分的七水硫酸亞鐵通過干燥設備反復脫去部分結晶水成為一水硫酸亞鐵，然后再配入硫鐵礦中一起送入沸騰爐中焙燒，根據本發明焙燒的實際情況和調研得來的數據，本發明摻燒硫酸亞鐵的比例與現有方案比較如下:
【權利要求】
1.一種鈦白粉副產物綠礬綜合利用工藝，它包括如下步驟: (1)將七水硫酸亞鐵用鏟車上到七水硫酸亞鐵加料皮帶機，所述七水硫酸亞鐵加料皮帶機設有加料自控系統，所述加料自控系統由沸騰爐內溫度指示信號通過變頻器自動調速控制其加料量；七水硫酸亞鐵加料皮帶機出口處設有打散機將七水硫酸亞鐵大顆粒粉碎； (2)硫鐵礦配礦后，經烘干，過篩，皮帶機輸送至下料振動器； (3)將步驟(1)打散后的七水硫酸亞鐵經由皮帶機運至下料振動器與步驟(2)中的篩分后的硫鐵礦混合，再送到沸騰爐中進行焙燒； 所述步驟(3)中七水硫酸亞鐵的摻燒量為30%~40%;步驟(3)中沸騰爐設有空氣預熱器；所述生產系統鍋爐出口的余熱經旋風機吹入空氣預熱器中，將鼓風機吹進的常溫空氣加熱至155~165°C后送至沸騰爐內。
2.根據權利要求1所述的鈦白粉副產物綠礬綜合利用工藝，其特征在于:所述步驟(3)中七水硫酸亞鐵的摻燒量為40%。
3.根據權利要求1所述的鈦白粉副產物綠礬綜合利用工藝，其特征在于:所述步驟(1)中打散機的轉速為290~310r/min。
4.根據權利要求1所述的鈦白粉副產物綠礬綜合利用工藝，其特征在于:所述步驟(3)中沸騰爐的爐內底 壓為11~13KPa。
【文檔編號】C01B17/74GK104030253SQ201410193749
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年5月9日 優先權日:2014年5月9日
【發明者】張恒明, 吳漢民, 魯宇安, 歐陽兆輝, 周建鋒, 毛明, 簡理, 周曉東, 胡宗烈, 李忠銘, 楊鏡鑫 申請人:武漢青江化工股份有限公司, 潛江遠達化工有限公司, 潛江方圓鈦白有限公司, 武漢方圓鈦白粉有限責任公司