硫酸法钛白粉酸解渣的回收利用方法

摘要

本发明涉及一种硫酸法钛白粉工艺，具体公开了一种硫酸法钛白粉酸解渣的回收利用方法。其步骤为：A、将酸解渣通过精选提高钛含量，得到酸解精选渣；B、将酸解精选渣加入湿球磨磨细；C、将磨细的酸解渣压滤吹干；D、加入硫酸与压滤饼混合打浆后与酸解钛精矿预混料一起泵入酸解锅进行酸解。本发明的优点在于：1)提高酸解渣的酸解率；2)避免酸解精选渣中粗颗粒矿粉因酸解效果差而恶性循环，导致生产效率下降；3)充分回收资源，减少废渣堆放量。

说明书

技术领域

本发明涉及一种硫酸法钛白粉生产工艺，尤其是一种硫酸法钛白粉酸解渣的处理方法。

背景技术

硫酸法钛白粉生产工艺的主要原料为钛精矿，其成分为钛酸铁，有效成分二氧化钛含一般在45％～55％不等。外购钛精矿经雷蒙磨或球磨机粉碎后，在酸解锅中按计算量与浓硫酸混合，再加水稀释，利用浓硫酸的稀释热引发酸解反应，生成疏松多孔的固相物质，经过熟化、加水浸取、加入铁粉还原等工序后成为酸解钛液，钛液的主要成分为硫酸氧钛、硫酸亚铁和稀硫酸的水溶液，此外还有少量的未酸解钛精矿、泥质矿物、辉石、镁铝尖晶石、角闪石、绿泥石、橄榄石、石英、磁黄铁矿和黄铁矿等，这些固相物的成份随钛精矿的物质成份变化而变化。为了制得符合钛白粉生产工艺要求的清洁硫酸氧钛溶液，必须在接下来的工序中通过沉降除去这些固相杂质。在沉降工序中，向酸解钛液中加入阳离子絮凝剂捕捉这些没有反应的固体微粒和酸解中形成的胶体物质，沉降池上部的清钛液送往后续工段，下层含有大量固相杂质的部分通过压滤机过滤，滤液送往后续工段，滤饼一般作为废弃物堆放，由于这种滤饼是酸解过程中没有反应的物质组成的，行业内一般称之为酸解渣。

这种酸解渣中一般含有25％左右的水分，3％左右的可溶性二氧化钛，8％左右的硫酸，以二氧化钛计14％左右的钛精矿，其余为泥质矿物、辉石、镁铝尖晶石、角闪石、绿泥石、橄榄石、石英、磁黄铁矿和黄铁矿等，由于含钛量低，成分复杂，无法直接返回酸解工段利用，一般作为固体废弃物堆放。随着国内钛白粉生产商产能的扩张，钛精矿资源越来越宝贵，随意堆放不但浪费资源还容易造成环境污染。发明人所在公司每生产一吨钛白粉即产生500千克酸解渣，按年产20万吨钛白粉计算，一年酸解渣达10万吨，面临的环境压力和堆场征地压力巨大。

如果通过加工处理回收其中的钛精矿和可溶性钛液，一年可以回收二氧化钛一万七千余吨，经济效益和社会效益显著。因此现有部分厂家逐渐开始重视酸解渣的回收利用，如公开号CN101469367A的专利采用水粗选和磁选的方法回收钛白酸解残渣；公开号CN101161353A的专利文件报道一种硫酸法钛白酸解废料通过浮选获得钛精矿的方法；公开号为CN102602990A的专利公开一种利用水力旋流器分离酸解渣中不同密度的成分，从而回收酸解渣的方法。这些方法都有一个共同的特点，其都是采用各种手段将酸解渣中的无用杂质成分分离，最后得到钛含量富集的矿渣，我们称之为酸解精选渣，随即将得到的酸解精选渣送往酸解工序与引发水一起送入酸解锅参加酸解反应。

通过实验我们发现，直接将得到的酸解精选渣加入酸解锅中酸解，酸解率可达95％左右，但其中的含钛成分仍没有得到很好的利用，因为采用以上方法得到的酸解精选渣中往往含有较多粗颗粒矿粉，这种粗颗粒矿粉难以参与酸解反应，反而会沉积在系统内恶性循环，累积性的降低酸解率和生产效率。虽然在公开号为CN101469367A的专利中采用了先将酸解渣打碎再进行加水粗选和磁选的方法制备酸解精选渣，但是由于酸解渣的成分复杂，钛精矿含量仅在14％左右，其余物质硬度不均，泥质矿物很容易对钛精矿颗粒形成包覆，即使进行了粉碎也无法使得最后得到的酸解精选渣具有较细的细度，反而会造成工艺的繁琐庞杂。因此在该方案中，对酸解渣的打碎也仅仅是为了方便粗选和磁选的工序。另外我们还发现，由于通常得到的酸解精选渣具有较大的粘性，随着酸解反应的进行，生成的酸解产物会逐渐将未酸解的酸解精选渣包裹住，导致中间未反应的物料难以进行酸解，酸解率因此受到影响。

本发明所提及的一种硫酸法钛白粉酸解渣的回收利用方法，目前在国内还没有见到相关公开报道。

发明内容

为进一步提高对酸解渣的利用率，提高所得酸解精选渣的酸解率，本发明提供了一种硫酸法钛白粉酸解渣的回收利用方法。

本发明所采用的技术方案是：硫酸法钛白粉酸解渣的回收利用方法，包括以下步骤：

A、将酸解渣通过精选提高钛含量，得到酸解精选渣；

B、将酸解精选渣加入湿球磨磨细；

C、将磨细的酸解渣压滤吹干，得到压滤饼；

D、加入硫酸与压滤饼混合打浆后与酸解钛精矿预混料一起泵入酸解锅进行酸解。

本发明通过将精选所得的酸解精选渣加入湿球磨磨细，将其中的粗颗粒矿粉转化为细颗粒矿粉，避免粗颗粒矿粉难以参加酸解反应，沉积在系统内恶性循环。同时将得到的压滤饼与硫酸混合后进行打浆，目的是使酸解精选渣浆料充分分散开，避免后续酸解反应中生成的酸解产物将未反应的物料包裹住，阻碍酸解反应继续进行的问题，以此提高酸解精选渣的酸解率，采用硫酸混合打浆的目的在于实现硫酸与浆料的预混，便于后续酸解反应的进行，另外可以通过调节打浆所用的硫酸浓度，使浆料中的硫酸浓度与酸解反应所用硫酸浓度匹配，避免采用水打浆造成的对酸解过程酸矿比的影响。

作为本发明的进一步改进，所述步骤A的具体工艺为：

(1)将压滤工段产生的酸解渣输送到打浆槽中与水混合打浆，形成固相物含量10～50％的悬浮物浆料，送入缓冲槽备用；

(2)使用水力旋流器分离不同密度的成份，从旋流器沉砂嘴出来的物料为酸解精选渣；滤液中含有大量的硫酸氧钛，收集后送住酸解工段做浸取水，以回收钛资源。

该方案采用水力旋流技术，利用不同成份密度差异回收钛精矿，在回收过程中不引入新的杂质，避免了新的污染，回收钛精矿的同时也回收了可溶性钛。该方案中打浆的目的在于形成均匀的悬浮浆料，以便于用水力旋流器对其进行分离。

作为本发明的进一步改进，步骤B中所述酸解精选渣经磨细后矿粉粒径小于45μm的颗粒在总颗粒中所占比例介于85～90％之间。实验证明，在酸解精选渣粒径小于45μm的颗粒在总颗粒中所占比例达到90％以上时，随着球磨打磨时间的增加，细度的进一步减小并不明显，而这个比例在85％以下时，酸解精选渣中还残留有较多难以参加酸解反应的粗颗粒矿粉。

作为本发明的进一步改进，步骤D中硫酸与压滤饼的液固比为1.5:1～2.5:1，以保证打浆后浆料能很好地分散开。

作为本发明的进一步改进，步骤D中打浆结束后，硫酸的质量浓度为53～57％。目的是保证打浆后浆料中的硫酸浓度与酸解反应的硫酸浓度相匹配，以维持酸解过程的酸矿比，防止反应放热不足或放热量过大超过适宜的温度范围，降低酸解率。

作为本发明的进一步改进，步骤A中所述的酸解精选渣TiO₂质量分数大于40％，总铁质量分数大于25％，粒径小于45μm的颗粒所占比例小于50％。

作为本发明的进一步改进，步骤C中压滤时间为0.5～2h，滤饼中水分质量分数小于20％。

作为本发明的进一步改进，步骤D中的打浆后的浆料与酸解钛精矿预混料的比例为干基质量比1:30～2:30。

本发明的有益效果是：1)提高酸解渣的酸解率；2)避免酸解精选渣中粗颗粒矿粉因酸解效果差而恶性循环，导致生产效率下降；3)采用水力旋流技术，在回收过程中不引入新的杂质，避免了新的污染，回收钛精矿的同时也回收了可溶性钛；4)充分回收资源，减少废渣堆放量。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进一步说明。

实施例1

本实施例用来说明本发明的硫酸法酸解精选渣湿磨利用方法。

将酸解精选渣(粒径大于45μm所占比例为50％)通过湿球磨磨细至小于45μm所占比例为85％，然后将压滤滤饼采用1.5:1的液固比与硫酸混合打浆，打浆后硫酸浓度55％，然后与酸解预混料一起泵入酸解锅酸解。

实施例2

本实施例用来说明本发明的硫酸法酸解精选渣湿磨利用方法。

将酸解精选渣(粒径大于45μm所占比例为55％)通过湿球磨磨细至小于45μm所占比例为90％，然后将压滤滤饼采用2.5:1的液固比与硫酸混合打浆，打浆后硫酸浓度57％，然后与酸解预混料一起泵入酸解锅酸解。

实施例3

本实施例用来说明本发明的硫酸法酸解精选渣湿磨利用方法。

将酸解精选渣(粒径大于45μm所占比例为55％)通过湿球磨磨细至小于45μm所占比例为90％，然后将压滤滤饼采用1.5:1的液固比与硫酸混合打浆，打浆后硫酸浓度53％，然后与酸解预混料一起泵入酸解锅酸解。

对比例1

本对比例用来对比本发明的硫酸法酸解精选渣湿磨利用方法。

将酸解精选渣(粒径大于45μm所占比例为55％)与酸解预混料一起泵入酸解锅酸解。

对比例2

本对比例用来对比本发明的硫酸法酸解精选渣湿磨利用方法。

将酸解精选渣(粒径大于45μm所占比例为50％)与酸解预混料一起泵入酸解锅酸解。

编号酸解率％实施例197.88实施例297.62实施例397.77对比例195.12对比例294.87

根据实施例及对比例可知，采用本发明的方法，将酸解精选渣湿球磨磨细至小于45μm所占比例介于85～90％之间，然后压滤，再以液固比1.5～2.5:1进行打浆，保证打浆后硫酸浓度53～57％，之后与预混料一起泵入酸解锅酸解的方法。酸解率比不经过上述步骤而直接泵入酸解锅酸解均有较大提高。通过本发明方法，既提高了酸解渣的酸解率，又可以避免酸解精选渣中酸解效果差的粗颗粒矿粉恶性循环，同时操作简单，设备投入少，具有较大的经济效益。