一種降低鈦白粉生產中廢酸量的方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及一種降低鐵白粉生產過程中廢酸量的方法，特別設及一種硫酸法金紅 石型鐵白粉生產中的酸解過程采用S氧化硫和55%硫酸與鐵精礦預混，進而達到降低鐵白 粉生產中廢酸量的方法。
【背景技術】
[0002] 鐵白粉又稱鐵白，學名二氧化鐵（Ti〇2)，白色粉末，無毒無害，是一種重要的無機 化工原料，其化學性質十分穩定，具有優良的物理性能、光學性能和顏料性能，具有極佳的 白度、折射率、消色力、遮蓋力、不透明度和抗粉化性能，是目前世界上所發現的顏色最白的 一種顏料之一，被廣泛的應用于涂料、油墨、塑料、橡膠、造紙等領域。
[0003] 鐵白粉的工業化生產方法主要有硫酸法和氯化法。目前硫酸法是國內一種比較常 見的生產方法，其步驟一般包括：鐵精礦與濃硫酸進行酸解反應生產硫酸氧鐵、經沉降、結 晶、水解生成偏鐵酸；偏鐵酸經一洗、漂白、二洗，鹽處理、鍛燒得到金紅石型二氧化鐵粗品； 二氧化鐵粗品經濕磨、砂磨、包膜和氣粉，得到鐵白粉產品。
[0004] 其中酸解反應是用熱濃硫酸分解鐵鐵礦，將其中可溶于酸的鐵、鐵等元素、化合物 轉化成可溶性的硫酸化合物，加水浸取成鐵液，再用鐵粉還原鐵液中的高價鐵，使變成可溶 于水的硫酸亞鐵鹽，不溶于酸的雜質巧日金紅石、脈石等)與膠體懸浮物設日Al2〇3、Si〇2等)混 懸在鐵液中有待除去。
[0005] 工業上生產中酸解、浸取、還原是在一個酸解罐中完成的，只是操作時間上有先后 之分。浸取是酸解主反應及熟化反應完成后，立即加入計量好的小度水、工業水對固相物進 行溶解提前的過程，水一般是從頂部加入的，也可W部分從罐底部加入，同時用壓縮空氣對 浸提液進行攬拌，使物料很快降溫到7(TC W下，W防止鐵液早期水解。浸取操作的關鍵是快 速加水浸取，加大壓縮空氣攬拌降溫，保證浸取溫度為70°C，操作時間約40min。鐵液的還 原就是在浸取過程中加入計量好的鐵粉或鐵屑進行高價鐵的還原，加大壓縮空氣攬拌，通 過調節攬拌氣量和人孔蓋的開度，控制還原溫度低于80°C，浸取還原化后，開始檢測鐵液 質量指標、相對密度、=價鐵濃度，確定是否補加鐵粉和水，當鐵液中有=價鐵存在時表示 高鐵已還原完成。
[0006] 目前硫酸法生產鐵白的過程中的酸解過程主要有兩種：一是采用98%硫酸與鐵精 礦在冷卻水的作用下預混，然后加入水引發酸解反應，達到溶解鐵精礦的目的，該方法由于 酸礦預混需要降溫，所W設備復雜，且預混過程中經常發生主反應提前造成嚴重工藝事故， 由于反應全部采用新鮮98%硫酸，因此無法回收鐵白粉反應過程中產生廢酸；二是采用55% 硫酸與鐵精礦預混，然后加入98%酸引發酸解反應，達到溶解鐵精礦的目的，該方法由于酸 礦預混無需要降溫，所W設備簡單，預混采用低酸更加安全，且55%硫酸采用鐵白粉生產產 生廢酸而來，因此降低了鐵白粉生產中廢酸量，但是工藝在控制指標一定情況下，廢酸回用 量基本確定，無法通過提高廢酸回用量降低廢酸產生量，目前國內該工藝應用廣泛。
[0007] 在硫酸法生產鐵白的過程中，每生產It鐵白將產生20%左右8~1化廢酸，廢酸 中除了含有主要成分H2SO4外，還含有一定的化so 4、Ti〇2、Alz (S04) 3、MgS〇4等物質。運些廢 酸若不經處理直接排放，不僅污染環境，還造成資源的嚴重浪費。如何處理運些廢酸，經濟 合理地回收其中有價值的部分，已成為硫酸法生產鐵白的一個重要技術難題，也是困擾環 境保護與鐵白工業發展的重大問題，目前較為成熟的技術有廢酸濃縮法，電石渣中和法和 中和利用法，但都存在一定弊端。廢酸濃縮法是利用水蒸氣對廢酸進行加熱蒸發，去除廢酸 中的部分水分，冷卻W后進行濃縮結晶，固液分離W后，濃縮液回原工藝回用。該方法的主 要缺點是能源消耗大，處理成本高。電石渣中和法是利用電石渣等主要含氨氧化巧廢物和 廢酸進行酸堿中和，然后沉淀進行泥水分離，該方法的主要缺點是產生大量的固體廢棄物， 而且對酸資源造成浪費。
[0008] 綜上，采用新工藝有效的降低鐵白粉生產過程中的廢酸量對于鐵白粉行業的健康 發展具有重要意義。
【發明內容】
[0009] 本發明的發明目的在于：針對上述存在的問題，提供一種金紅石型鐵白粉生產過 程中的酸解過程采用S氧化硫和55%硫酸與鐵精礦預混，進而達到降低鐵白粉生產中廢酸 量的方法。
[0010] 本發明采用的技術方案如下： 采用=氧化硫和55%硫酸與鐵精礦預混進行酸解反應，加入的硫酸總量為鐵精礦質量 的1. 5-1. 7倍，總的硫酸濃度為70-90%。
[0011] 作為優選：本發明中所述的酸解過程中采用鐵精礦先與55%硫酸預混，然后再加 入=氧化硫進行反應； 作為優選：本發明中所述的55%硫酸是采用25%的鐵白粉廢酸與98%硫酸混合后得到 的； 傳統硫酸法酸解過程中55%硫酸與鐵精礦預混，98%硫酸引發工藝中酸礦比在 1.50-1. 70之間，起始反應酸濃度80-90%，每噸鐵白粉的廢酸（折百）回用量約250kg。本 發明所述的鐵白粉酸解過程中55%硫酸與鐵精礦預混，S氧化硫引發工藝在同樣的酸礦比 及起始反應濃度下，因=氧化硫先與水反應生成硫酸會消耗掉一部分水，因此每噸鐵白粉 的廢酸（折百）回用量約350kg，同時由于酸解反應所需引發熱主要來自于濃酸和稀酸的混 合過程，由于=氧化硫先與水反應，生成濃硫酸并放出一部分熱量，再與55%酸的預混料反 應，該過程放出的熱量比采用98%酸直接與55%酸的預混料反應放出更多的熱量，因此采用 本發明中的工藝可W提前引發主反應(主反應的引發是由溫度決定的)，從而可降低酸解起 始反應酸濃度5-10%左右，每噸鐵白粉的廢酸消耗可提高至600kg，每噸鐵白粉生產中的廢 酸量顯著下降約350kg，W產量為20萬噸每年的金紅石鐵白粉廠計算，每年可減少廢酸量 約7萬噸，可減少因廢酸中和產生的鐵石膏約100萬噸，具有積極的經濟和環保效益。其中 酸礦比是指純H2SO4的質量與鐵精礦質量的比值，折百是指W純的H2SO4計算。
[0012] 綜上所述，本發明的有益效果是通過采用S氧化硫和55%硫酸與鐵精礦預混進行 酸解反應，可W有效的降低了鐵白粉生產過程產生的廢酸量，節省后處理成本。
【具體實施方式】
[0013]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，W下結合實施例，對本發明 進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用W解釋本發明，并不用于 限定本發明。
[0014] 酸解率是溶液中的可溶性鐵鹽總量占所投鐵鐵礦中所含鐵總量的百分比。
[0015] 鐵液的穩定性又稱穩定度，就是在鐵白粉生產中，鐵液在條件變化的情況下，有發 生早期水解而析出白色膠體粒子的傾向，運種傾向的強弱程度叫做鐵液的穩定度。表示運 種傾向強弱的特性叫做鐵液的穩定性，鐵液的穩定性是W每毫升鐵液用25°c的蒸饋水稀釋 到剛白色渾濁時，所需要蒸饋水的毫升數來表示。鐵液穩定性是衡量鐵液質量的一個重要 指標，顏料用鐵白粉酸解后鐵液穩定性要求> 400ml/ml，濃縮后鐵液穩定性要求> 500ml/ ml O
[0016] 放料濃度是指酸解后的鐵液濃度，因為該濃度直接影響后面的水解過程，因此是 酸解工序的一個重要指標。
[0017] 實施例1: 酸解條件：酸礦比1. 60,起始反應酸濃度84%。
[0018] 研磨合格的鐵精礦1000kg，325目篩余小于30%，加入620kg的55%硫酸并混合 均勻，再加入1280kg的98%硫酸，引發主反應，引發溫度大于150°C，固相物在200°C熟化 30min，加入300化水浸取30min，加入鐵粉還原至=價鐵消失為止，得到合格的酸解放料鐵 液A，檢測相關指標，55%的硫酸是由廢酸與濃硫酸配置而成。
[001引實施例2: 酸解條件：酸礦比1. 60,起始反應酸濃度84%。
[0020] 研磨合格的鐵精礦1000kg，325目篩余小于30%，加入1090kg的55%硫酸并混合均 勻，加入660kg的S〇3,引發主反應，引發溫度大于150°C，固相物在200°C熟化30min，加入 300化水浸取30min，加入鐵粉還原至S價鐵消失為止，得到合格的酸解放料鐵液B，檢測相 關指標，55%的硫酸是由廢酸與濃硫酸配置而成。
[0021] 實施例3: 酸解條件：酸礦比1. 60,起始反應酸濃度75%。
[0022] 研磨合格的鐵精礦1000kg，325目篩余小于30%，加入1700kg的55%硫酸并混合均 勻，加入370kg的S〇3,引發主反應，引發溫度大于150°C，固相物在200°C熟化30min，加入 300化水浸取30min，加入鐵粉還原至S價鐵消失為止，得到合格的酸解放料鐵液C，檢測相 關指標，55%的硫酸是由廢酸與濃硫酸配置而成。
[0023] 表1為各實施例的反應參數
實驗數據表明：該發明工藝既可W加大廢酸的回用量，降低廢酸產生量，又不會影響酸 解后的鐵液質量。
【主權項】
1. 一種降低鈦白粉生產中廢酸量的方法，其特征在于：采用三氧化硫和55%硫酸與 鈦精礦預混進行酸解反應，加入的硫酸總量為鈦精礦質量的1. 5-1. 7倍，總的硫酸濃度為 70-90%〇2. 根據權利要求1所述的一種降低鈦白粉生產中廢酸量的方法，其特征在于：所述的 酸解過程是采用鈦精礦先與55%硫酸預混，然后再加入三氧化硫進行反應。3. 根據權利要求1所述的一種降低鈦白粉生產中廢酸量的方法，其特征在于：所述的 55%硫酸是采用25%的鈦白粉廢酸與98%硫酸混合后得到的。
【專利摘要】本發明公開了一種降低鈦白粉生產中廢酸量的方法，提供一種硫酸法金紅石型鈦白粉生產過程中采用三氧化硫和55%硫酸與鈦精礦預混進行酸解反應，進而達到降低鈦白粉生產中廢酸量的方法。
【IPC分類】C01G23/053
【公開號】CN105293574
【申請號】CN201510699307
【發明人】鐘曉英, 代堂軍, 范先國, 周曉葵, 朱全芳
【申請人】襄陽龍蟒鈦業有限公司
【公開日】2016年2月3日
【申請日】2015年10月26日