一种硫酸法钛白工艺酸解渣中钛资源的高效回收方法和装置

摘要

本发明提供的一种硫酸法钛白工艺酸解渣中钛资源的高效回收装置，采用新型溢流器分离回收钛资源。依据硫酸法钛白生产工艺钟酸解渣矿物学分析，初步确定了酸解渣中钛铁矿的回收方法和设备形式。通过溢流实验和理论计算，设计了酸解渣分离溢流器，形成了高效回收钛铁矿资源的分离设备，钛资源回收率可以达到70％以上。

说明书

【技术领域】

本发明涉及化工设备技术领域，具体地说，是一种硫酸法钛白工艺酸解 渣中钛资源的高效回收方法和装置。

【背景技术】

钛白，学名二氧化钛，分子式为TiO₂，相对分子质量79.90g/mol，化学 性质比较稳定，可溶于浓硫酸、氢氟酸和碱，不溶于水、不溶于有机酸和弱 无机酸。钛白粉以优越的白度、良好的遮盖力、着色力、耐热性及耐候性等 优点，被广泛应用于涂料、橡胶、塑料、日化等行业，成为仅次于合成氨和 磷化工的第三大无机化工产品。钛白工艺有：氯化法、硫酸法、REPTILE工 艺、ERMS-SR工艺、盐酸法Altair工艺等。工业中广泛应用的是氯化法和硫 酸法。

我国是全球第一大钛白粉生产和消费大国，2014年钛白粉产量达243.5 万吨，其中98％以上的企业采用硫酸法生产钛白粉。硫酸法钛白生产过程中， 由于原料品位低、杂质多而复杂，酸解后会产生大量的酸解尾渣，同时酸解 反应受到温度、湿度、矿物粒度等因素影响，酸解反应不完全，导致尾渣中 含有大量未反应的钛铁精矿。目前酸解尾渣堆积超过千万吨，造成严重的资 源浪费和环境污染。

酸解尾渣是硫酸法钛白生产过程中的主要固体废弃物，随着钛白生产工 业的高速发展，酸性黑色废渣的积累越来越多，资源浪费与环境污染问题日 显突出，如何合理地处理这些废渣，成为一个亟需解决的问题。

目前，有关钛白行业酸解渣的综合利用发明专利有以下几种： CN102602990B提出了一种在采用硫酸法生产钛白粉工艺中酸解渣的回收利 用方法，工艺具体分为(1)加水打浆、(2)分离以及(3)回收三个步骤， 有效回收钛精矿、可溶性钛以及酸解渣中其他有用成分。发明中主要采用高 效水力旋流技术来分离酸解渣中的有效钛成分，利用水力旋流器回收钛铁矿， 该方法虽然可以回收一部分钛铁矿，但是酸解渣中小颗粒中的钛铁矿无法回 收。CN102336433A公布了酸解渣再利用制备钛白粉时的预处理方法。该发明 公开了的预处理方法包括将干燥后的酸解渣粉碎好，按酸矿混合原料，升温 进行酸解反应，熟化反应生成的固相混合物，加水浸取，混合沉降，得所需 产物；采用该发明的技术方案，能够很好实现钛白生产过程中酸解渣及废酸 的再利用，使酸解渣所含二氧化钛的酸解率达到80％以上。

【发明内容】

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种硫酸法钛白工艺酸解 渣中钛资源的高效回收方法和装置。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种硫酸法钛白工艺酸解渣中钛资源的高效回收装置，其包含溢流器； 其特征在于，溢流器中心设置导流设备，导流设备内部设置搅拌装置，导流 设备和外部圆柱之间设置流场优化装置。

所述的导流设备呈圆柱形或者锥形，同时上下开口，和溢流器外部圆柱 同心固定，其直径为外部圆柱直径的0.5～0.9倍。在此种导流设备形状下， 可以保证溢流器内部流场没有死区，溢流器流动通量达到最佳值。

所述的搅拌装置，搅拌装置的桨型可以为轴流桨、直叶桨、斜叶桨或者 推进桨中的一种。搅拌装置可以有效达到高效混合，在加上合适的搅拌桨安 装高度，可以达到能耗低、搅拌效果好。

所述的搅拌装置的搅拌桨直径为导流设备直径的0.3～0.9倍，安装高度 为导流设备高度的0.1～0.9倍。

所述的流场优化装置可以为圆柱形、流线型、圆锥形或者圆台型中的一 种，该流场优化装置与溢流器同心安装，其直径为导流设备直径的1.1～2.0 倍。依据溢流器内部的流场结构，设计了以上几种流场优化装置，这些装置 可以使大小粒子得到顺利分离而不产生流动死区。

所述的溢流器上部为圆柱形，下部为圆锥形，圆柱圆锥同心连接，圆锥 锥角在0～60°，圆锥底部开口，作为排矿口。

所述的溢流器圆柱形上部敞口，并设置环形溢流堰，防止液体流出，同 时侧边开溢流口，利于钛铁矿回收，溢流口在0.1～0.5圆柱高处。

所述的排矿口设置在溢流器的最底部，和圆锥底部相切，直径范围在 0.01～0.5溢流器外围直径。

一种硫酸法钛白工艺酸解渣中钛资源的高效回收方法，其具体步骤为：

(1)将酸解尾渣与2％～8％稀硫酸溶液配制成质量分数为5～20％的酸解 渣浆料，在打浆桶中进行搅拌打浆；

(2)待颗粒分散均匀后，关闭溢流分离器排矿口开关，打开泵开始进料； 同时开启溢流分离器内的搅拌；

(3)料浆加满溢流分离器后，溢流口开始出料时，打开排矿口阀门， 经过5～10min后，矿泥等微细杂质颗粒从溢流口排除，排矿口收集大颗粒未 反应的钛铁矿。

与现有技术相比，本发明的积极效果是：

1)钛资源的回收率高，可以达到70％以上；

2)分离过程中不在添加其他物质，对钛铁矿无污染；

3)设备简单易加工，成本低，经济性好；

4)针对我国钛白行业90％以上的硫酸法钛白工艺，该溢流器易于推广， 产业化应用较容易。

【附图说明】

图1本发明的结构示意图；

附图中的标记为：1溢流口，2沉降区，3排矿口，4导流设备，5搅拌桨， 6流场优化装置，7混合区。

【具体实施方式】

以下提供本发明一种硫酸法钛白工艺酸解渣中钛资源的高效回收方法和 装置的具体实施方式。

实施例1

请参见附图1，一种硫酸法钛白工艺酸解渣中钛资源的高效回收装置，其 包含溢流器；其特征在于，溢流器中心设置导流设备，导流设备内部设置搅 拌装置，导流设备和外部圆柱之间设置流场优化装置。

所述的导流设备呈圆柱形或者锥形，同时上下开口，和溢流器外部圆柱 同心固定，其直径为外部圆柱直径的0.5～0.9倍。

所述的搅拌装置，搅拌装置的桨型可以为轴流桨、直叶桨、斜叶桨或者 推进桨中的一种。

所述的搅拌装置的搅拌桨直径为导流设备直径的0.3～0.9倍，安装高度 为导流设备高度的0.1～0.9倍。

所述的流场优化装置可以为圆柱形、流线型、圆锥形或者圆台型中的一 种，该流场优化装置与溢流器同心安装，其直径为导流设备直径的1.1～2.0 倍。

所述的溢流器上部为圆柱形，下部为圆锥形，圆柱圆锥同心连接，圆锥 锥角在0～60°，圆锥底部开口，作为排矿口。

所述的溢流器圆柱形上部敞口，并设置环形溢流堰，防止液体流出，同 时侧边开溢流口，利于钛铁矿回收，溢流口1在0.1～0.5圆柱高处。

所述的排矿口设计在溢流器的最底部，和圆锥底部相切，直径范围在 0.01～0.5溢流器外围直径。

针对国内某厂酸解渣，设计了主体直径为200mm的溢流分离器，溢流分 离器的结构尺寸如图1所示，溢流器高为240mm，上部分为圆柱体，直径为 200mm，中间为圆台，底部为圆缺，内有导流设备4，流场优化设备6。其中 导流设备4直径为70mm，高为170mm，离底高为70mm；流场优化设备6直 径为100mm，高为140mm，离底高为100mm。搅拌桨5直径为30mm，轴为 6mm。侧出口挡板高度为30mm，直径为190mm。

本发明将酸解尾渣与5％稀硫酸溶液配制成约10％的酸解渣浆料，在打浆 桶中进行搅拌打浆；搅拌一段时间，待颗粒分散均匀后，关闭溢流分离器排 矿口开关，打开泵开始进料；同时开启溢流分离器内的搅拌桨5；浆料在搅拌 桨的作用下在沉降区2进行沉降和分离，同时小颗粒物质会通过导流设备4 和流场优化装置6流向混合区7，最终从溢流口1流出；料浆加满溢流分离器 后，溢流口1开始出料时，打开排矿口3的阀门，一定时间后，排矿口和溢 流口的流量稳定后，分别从排矿口和溢流口1取样分析。最终回收颗粒的体 积平均粒径为95.3μm，钛品位为26.76％，回收率为73.00％。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普 通技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰， 这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围内。