钛白酸解中反应酸浓一致性的确定方法

摘要

本发明公开了钛白酸解中反应酸浓一致性的确定方法，包括以下步骤：在酸解过程中，先确定原始酸浓度和反应酸浓度，再统计加入的矿粉重量、酸矿比、硫酸体积、硫酸密度、废酸比重和废酸浓度，根据以下公式计算出废酸量：（矿粉重量*酸矿比‑硫酸体积*硫酸密度*反应酸浓）/废酸比重*（反应酸浓‑废酸浓度）=废酸量，根据设定的反应酸浓来调节废酸量。本发明的有益效果是正是由于对酸解的反应酸浓的精准把控，消除了困扰钛白生产酸解锅内残留大量固相物的顽疾。酸解锅内基本实现了无固相物，酸解锅锅内可看见清晰的气体分布板。为实现产量的提升提供了保障。为质量的提升打下了坚实基础，钛矿分解酸解率由原来不足92.5%提高至稳定在95.5%以上。

说明书

技术领域

本发明涉及硫酸法钛白粉生产工艺领域，尤其涉及钛白酸解中反应酸浓一致性的确定方法。

背景技术

钛白粉学名为二氧化钛，被认为是世界上性能最好的一种白色颜料，广泛应用于涂料、合成纤维、高级白色油漆、白色橡胶、印刷、冶金等行业。

酸解是钛白生产的龙头，没有稳定的工艺作为保障，钛白生产就不可能做到长期持续、稳定生产，也不可能有高的酸解率，实现生产效益最大化。现有的酸解工艺一般是采用固相法，是将按矿酸比计量好的硫酸从加酸管投入酸解锅，这里的硫酸可称之为原始酸，通入压缩空气进行搅拌的同时开启抽风系统，硫酸投入量过半后开始从投矿口投入钛矿粉，继续鼓风搅拌至完全均匀，然后加入废酸引发反应，这里的废酸可称之为引发酸，主反应结束后经一段时间熟化，再加入水（淡钛液）进行浸取溶解，待全部溶解并且温度合适后投入单质铁粉至溶液中的三价铁全部转化为二价铁为止。现有生产矿源及工艺条件下，影响酸解反应的因素较多，主要有：1）钛矿配比，矿粉细度的稳定性；2）原始酸浓，引发酸浓的制定；3）原始酸浓、引发酸浓的波动；4）浸取工艺水计量的的制定等。这里主要研究的是原始酸浓，引发酸浓的制定和波动对酸解反应的影响。由于原始酸浓，引发酸浓的制定和波动，酸解锅内结疤残留固相物现象较突出，如图1所示；酸解率较低，造成制造成本增高。

原始酸即酸解开始操作时加入到酸解锅的硫酸浓度，如果超出工艺要求的酸浓度，会使酸解反应速度加快，引发废酸加入后稀释热又促使反应急剧加快，容易出现冒锅现象，尾气无法吸收达标排放。相反，如果原始酸浓低会造成稀释热不够，反应缓慢，酸解率低。

反应时的酸浓能够影响到浓酸与钛铁矿的反应速度，进而影响到酸解率等一系列指标。同时在固定了原始的浓酸酸浓以后，反应酸浓决定了引发废酸加量的多少，这样体系中带入的水量也就被确定了。整个体系反应的好坏也就确定了。

中国实用新型专利公开号CN211470801U公开了一种钛白粉连续酸解预混计量装置，采用该钛白粉连续酸解预混计量装置能够在硫酸法钛白粉酸解工序中有效的控制酸矿比和反应酸的浓度，从而达到连续酸解稳定生产的目的。该目的是通过矿粉称重计量罐、电磁流量计来控制硫酸和矿粉量的添加量来实现的，没有考虑到原始酸浓，引发酸浓对酸解反应的影响。

又如中国发明专利公开号CN102830200A公开了一种检测含钛矿物酸解率的方法，根据式1计算酸解率，式1为：酸解率=mA/(mA+mB)×100%，其中，mA表示钛液中TiO2的质量，mB表示残渣中TiO2的质量。该发明检测结果准确，并能够比较客观的评价不同厂矿的钛铁矿酸解性能，但该方法是直接通过钛液中TiO2的质量和残渣中TiO2的质量来计算酸解率，同样没有考虑到酸解过程中原始酸浓，引发酸浓对酸解反应的影响。

发明内容

本发明要解决的技术问题是现有的钛白酸解中由于原始酸浓，引发酸浓会对酸解产生影响，而目前没有专门的方法来保证原始酸浓，引发酸浓的一致性，为此本发明为此提供一种钛白酸解中反应酸浓一致性的确定方法。

反应酸浓：是控制反应状态的重要指标。操作人员根据投矿量，废酸浓度的变化，将化验分析的参数输入到计算公式计算出每批次的反应废酸的用量。从而保证每批次的反应酸浓一致性。针对每一种来源的矿高铁含量高低不同，需要我们及时调整反应酸浓来适应。如若酸浓高了，矿的高铁含量还低，反应生成水量偏少，也就是自分子内或者矿粉颗粒内部向外扩散蒸发的水量，所形成的的固相物疏松性差，另一方面，反应酸浓度高使得带入的水分也比较少，对于固相物多孔状的形成不利。而反应酸浓较低的情况下，因为我们是通过尾气温度观察反应的情况，反应的时间多在高点持续，甚至二次反应出现，故合适的反应酸浓会使得固相物的溶解性能变好 。

为此，本发明设计出了反应酸浓控制的计算公式，可以确保每批次的反应酸浓一致性。

本发明的技术方案是：钛白酸解中反应酸浓一致性的确定方法，包括以下步骤：在酸解过程中，先确定原始酸浓度和反应酸浓度，再统计加入的矿粉重量、酸矿比、硫酸体积、硫酸密度、废酸比重和废酸浓度，根据以下公式计算出废酸量：

（矿粉重量*酸矿比-硫酸体积*硫酸密度*反应酸浓）/废酸比重*（反应酸浓-废酸浓度）=废酸量，根据设定的反应酸浓来调节废酸量。

上述方案中所述硫酸体积的计算公式如下：硫酸体积=矿粉重量*酸矿比/硫酸浓度*硫酸密度。

上述方案中所述矿粉重量为25.66t，酸矿比为1.12，硫酸浓度为98.20%，硫酸密度为1.83g/cm³，反应酸浓为82.70%，废酸比重为1.24，废酸浓度为54.61%。

上述方案中所述废酸量的计算公式由DCS输入并显示结果。

上述方案中所述硫酸体积的计算公式由DCS输入并显示结果。

本发明的有益效果是正是由于对酸解的反应酸浓的精准把控，消除了困扰钛白生产酸解锅内残留大量固相物的顽疾。酸解锅内基本实现了无固相物，酸解锅锅内可看见清晰的气体分布板。为实现产量的提升提供了保障。为质量的提升打下了坚实基础，此项技术在钛白行业处于领先水平；钛矿分解酸解率由原来不足92.5%提高至稳定在95.5%以上。

附图说明

图1是现有技术下酸解锅内酸解反应后的照片；

图2是本发明酸解锅内酸解反应后的照片。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

本发明的一个实施例如下：钛白酸解中反应酸浓一致性的确定方法，包括以下步骤：在酸解过程中，先确定原始酸浓度和反应酸浓度，再统计加入的矿粉重量、酸矿比、硫酸体积、硫酸密度、废酸比重和废酸浓度，根据以下公式计算出废酸量：

（矿粉重量*酸矿比-硫酸体积*硫酸密度*反应酸浓）/废酸比重*（反应酸浓-废酸浓度）=废酸量。其中硫酸体积=矿粉重量*酸矿比/硫酸浓度*硫酸密度。

以上公式中矿粉重量为25.66t，酸矿比为1.12，硫酸浓度为98.20%，硫酸密度为1.83g/cm³，反应酸浓为82.70%，废酸比重为1.24，废酸浓度为54.61%。

采用此方法操作，按单条生产线年产5万吨、生产时间330天计算，经济效益为：

1）酸解率的提高产生经济效益

钛矿分解酸解率由原来不足92.5%提高至稳定在95.5%以上。2020年全年计累投矿187237吨，按矿源均价1500元/吨计算，产生效益842.6万元。

[187237×47.5%×（95.5%-92.5%）/47.5%] ×1500元/吨≈842.6万元，其中47.5%指的是矿的品位。

反应时的酸浓能够引响到硫酸与钛铁矿的反应速度。影响到酸解率，锅内的固相物残留，钛液指标的一系列问题。同时投料的原酸浓度确定后，反应酸浓也就决定了加入引发废酸量的多少。酸解反应体系内带走的水的量也就确定了。最终决定了反应生成的固相物（钛的硫酸盐）的质量。这里的质量指的是固相物在浸取时的溶解的难易程度。酸解率高低和总钛，F值指标的控制。现在国内的钛白粉生产中反应酸浓一般都控制在81~88%，这是由于我们使用的钛精矿种类的不同，而造成这么大的差别。比如我们投的西昌矿，粒径分布细，320目筛余有60%通过。MgO含量还高。Fe

为了便于操作，本发明的优选实施例是以上公式计算是在DCS上操作的，设计出反应酸浓的计算公式于DCS上，工程技术人员根据酸解使用的不同的矿原，在DCS上输入不同的反应酸浓，很快就计算引发主反应所需要的55%废酸的使用量。实现了操作人员根据酸解锅里固相物残留的多少，浸取钛液婆美浓度的高低在DCS上对反应酸浓进行跟踪微调，使酸解放应条件达到一个最佳的效果。

如图2所示，经过对反应酸浓的控制，经过酸解反应后的酸解锅基本实现了无固相物，酸解锅锅内可看见清晰的气体分布板。