專利名稱：鈦白粉廢酸的處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鈦白廢酸，特別涉及一種處理硫酸法生產(chǎn)鈦白粉過程中所 產(chǎn)生廢酸的處理回收方法。
背景技術(shù)：
在硫酸法鈦白粉生產(chǎn)工藝中生產(chǎn)1噸鈦白粉副產(chǎn)大量濃度為10% ~ 25%的廢硫酸。這部分廢酸的濃度較低，通常需先進(jìn)行濃縮后才能再利用。 很多廠家則因濃縮費(fèi)用較高而中和后排放，造成了較嚴(yán)重的環(huán)境污染。。 近年來各地對環(huán)保要求日趨嚴(yán)格，有些廠由于廢酸問題解決不好而被迫停 產(chǎn)。因此，廢酸的治理是解決鈦白生產(chǎn)環(huán)境污染的一項(xiàng)重要工作。
目前，國內(nèi)外對鈦白粉廢酸進(jìn)行處理的方法主要有如下三種
石灰中和法，即利用電石渣或石灰等主要含氫氧化鈣廢物和廢酸進(jìn) 行酸堿中和，然后沉淀進(jìn)行泥水分離。該方法主要存在將產(chǎn)生大量固體廢 棄物的不足，固體廢棄物主要含硫酸鈣、氫氧化鐵和各種渣子微料，仍然 會對環(huán)境構(gòu)成污染，廢酸中的硫酸、硫酸亞鐵無法得到回收利用。
擴(kuò)散滲析法，即利用擴(kuò)散滲析器對廢酸進(jìn)行分離，產(chǎn)生滲析液和滲 透液，滲析液中含有15%左右的硫酸亞鐵和5%左右的硫酸，滲透液中含有 10%左右的硫酸和5%左右的硫酸亞鐵。該方法主要存在滲析液和滲透液中 均含有硫酸、硫酸亞鐵的不足，滲透液利用程度不高。
濃縮處理回用法，即利用水蒸汽對廢酸進(jìn)行加熱蒸發(fā)，卻除廢酸中 的水分，冷卻后進(jìn)行濃縮結(jié)晶，固液分離后，濃縮液回原工藝回用。該方 法主要存在能源消耗大和處理成本高的不足，將廢酸中硫酸濃度提高一倍 的處理成本約為1000元/噸，廢酸中的硫酸亞鐵同樣無法得到回收利用。
以上對鈥白粉廢酸的濃縮處理方法中，濃縮法是對該種廢酸回收利用 的主要方法。但是，由于廢酸中主要含有10% ~20%的硫酸亞鐵，這嚴(yán) 重影響了濃縮工藝的實(shí)施和濃縮后硫酸的使用價值。因此，如何進(jìn)一步利用現(xiàn)代化工技術(shù)，除去鈦白粉廢酸中大量的硫酸亞鐵，探討廢酸的濃縮回 收技術(shù)，這對資源的再利用及環(huán)境保護(hù)來說，都是一項(xiàng)很重要的課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種鈦白粉廢酸的處理方法，該方 法能有效地將廢酸中的硫酸濃縮，并使鐵及其它重金屬離子雜質(zhì)得以大量 地除去，使酸和鐵都得以回收利用，避免了環(huán)境污染。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所釆用的技術(shù)方案是本發(fā)明鈦白粉廢酸的處 理方法，其特征在于將鈦白粉廢酸冷卻至0 。C以下，使鈦白粉廢酸中的 硫酸亞鐵結(jié)晶析出，分離硫酸亞鐵結(jié)晶體后得到硫酸濃縮液。
包括如下步驟①將10 % ~ 25%的鈦白廢酸在0 ~ -25 °C下冷卻1 ~ 10 小時，硫酸亞鐵逐步結(jié)晶析出；②將硫酸亞鐵結(jié)晶體與酸液分離，得到濃 度為25°/。~ 35y。的^5危酸濃縮液。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，為提高廢S吏硫酸亞鐵的析出量，降低能 耗，所述步驟①中，將鈦白廢酸在0 4。C下預(yù)冷1 ~4小時后，在-15。C ~ -25。C條件下冷凍1 ~ 9小時；所述冷凍后得到的^危酸濃縮液與預(yù)冷中的鈦 白粉廢酸進(jìn)行熱交換。
本發(fā)明的有益效果是，能有效地回收廢酸中的硫酸亞鐵，使得廢酸中 鐵及其它重金屬離子雜質(zhì)得以大量地除去，鈦白粉廢酸變成較純的濃度為 20% ~35%濃縮硫酸液，可直接進(jìn)行工業(yè)使用或進(jìn)一步再濃縮應(yīng)用，酸和 鐵都得以回收利用，避免了環(huán)境污染。處理成本相對低廉，工藝流程簡單 易行，具有廣闊的應(yīng)用前景。


本i兌明書包"fe如下四幅附圖
圖1示出的是本發(fā)明鈦白粉廢酸的處理方法的工藝流程圖； 圖2是冷卻溫度與廢酸中硫酸亞鐵結(jié)晶析出量的關(guān)系曲線； 圖3是冷卻時間與廢酸中硫酸亞鐵結(jié)晶析出量的關(guān)系曲線。 圖4是預(yù)冷對廢酸中硫酸亞鐵結(jié)晶析出量的對比圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的鈦白粉廢酸的處理方法，包括如下步驟
① 將10% ~ 25%的鈦白廢酸在0~-25。C下冷卻1 ~ 10小時，硫酸亞 鐵逐步結(jié)晶析出；
② 將硫酸亞鐵結(jié)晶體與酸液分離，得到濃度為25%~ 35%的硫酸濃縮液。
參照圖l,作為工業(yè)應(yīng)用的一種優(yōu)選實(shí)施方式，的本發(fā)明的鈦白粉廢 酸的處理方法，具體包括如下步驟
① 將鈦白廢酸在0 4。C下預(yù)冷1 ~4小時后，在-15°C ~-25。C條件下 冷凍1 ~ 9小時，硫酸亞鐵逐步結(jié)晶析出；
② 將硫酸亞鐵結(jié)晶體與酸液分離，得到濃度為25%~35%的硫酸濃縮 液。該硫酸濃縮液與預(yù)冷中的鈦白粉廢酸進(jìn)行熱交換。
參照圖l,分離的硫酸亞鐵晶體可用濃度為5%的稀硫酸洗滌凈化，得 到純度大于90。/。的硫酸亞鐵副產(chǎn)品，可直接采用焙燒工藝生產(chǎn)鐵紅產(chǎn)品， 以進(jìn)一 步提高鈦白廢酸處理的經(jīng)濟(jì)效益。
為了確定一個除鐵效率高、處理成本相對低廉、工藝流程簡單易行的 太白廢酸處理回收工藝及相關(guān)參數(shù)。本發(fā)明考察了冷卻溫度和冷卻時間對 廢酸中硫酸亞鐵結(jié)晶體析出量的影響?？紤]到實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中能源的綜合 利用，本發(fā)明同時提出了利用冷卻后酸液的冷源，將其與鈦白廢酸物料進(jìn) 行熱交換。
以下是本發(fā)明方法中冷卻溫度、冷卻時間和預(yù)冷等優(yōu)選參數(shù)的確定。 1.冷卻溫度對廢酸中硫酸亞鐵析出量的影響
取510 g濃度為22 %的鈦白廢酸(含硫酸亞鐵15. 5 % ),分別于-15°C, -18。C, -20°C, -22。C和-25。C冷凍6h后，將酸液和硫酸亞鐵結(jié)晶體進(jìn)行 分離，并稱出所得硫酸亞鐵結(jié)晶體的質(zhì)量。圖2即為冷卻溫度與廢酸中硫 酸亞鐵析出量的關(guān)系曲線，可以看出溫度越低，越有利于辟iJ吏亞鐵的結(jié)晶， 冷凍溫度越低，所得硫酸溶液的濃度越高。另外，實(shí)驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn)，在不同 溫度下所得硫酸濃縮液的濃度均得到了不同程度的提高，在該實(shí)施例中， 得到的硫酸濃縮液的濃度為25°/。~35%。但考慮到工業(yè)實(shí)際中的能耗，確 定-2 0 °C為最適宜冷凍溫度。2. 冷卻時間對廢酸中硫酸亞鐵析出量的影響
取500 g濃度為22%的鈦白廢酸(含硫酸亞鐵15. 5% ),分別于-20°C, 冷凍l, 2, 3, 4, 5， 6, 7, 8, 9h后，將酸液和石充酸亞鐵結(jié)晶體進(jìn)行分 離，并稱出所得硫酸亞鐵結(jié)晶體的質(zhì)量。圖3即為冷卻時間與廢酸中硫酸 亞鐵析出量的關(guān)系曲線，可以看出冷卻時間越長，越有利于硫酸亞鐵的結(jié) 晶，同時，冷凍時間越長，所得硫酸溶液的濃度越高。另外，實(shí)驗(yàn)中還發(fā) 現(xiàn)，在不同冷凍時間下所得硫酸濃縮液的濃度均得到了不同程度的提高， 在該實(shí)施例中，得到的硫酸濃縮液的濃度為25%~ 35%。但考慮到工業(yè)實(shí)際 中的能耗，確定6h為最適宜冷卻時間。
3. 預(yù)冷對廢酸中硫酸亞鐵析出量的影響
考慮到實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中能源的綜合利用，本發(fā)明同時提出了利用冷卻 后酸液的冷源，將其與鈦白廢酸物料進(jìn)行冷交換，以提高冷凍除鐵的效率。 實(shí)驗(yàn)中考察了鈦白廢酸在0 ~ 4預(yù)冷1 ~ 4h (模擬實(shí)際生產(chǎn)中的熱交換) 后對廢酸中硫酸亞鐵結(jié)晶體析出量的影響，確定了在2T:冷卻3h的預(yù)冷條件。
取500 g濃度為22%的鈦白廢酸(含硫酸亞鐵15. 5% ),在2。C預(yù)冷 3h后，再在-20。C下冷卻4h,將酸液和硫酸亞鐵結(jié)晶體進(jìn)行分離，稱出 所得硫酸亞鐵結(jié)晶體的質(zhì)量，圖4為經(jīng)預(yù)冷和不經(jīng)預(yù)冷所得硫酸亞鐵結(jié)晶 體析出量的對比圖。結(jié)果顯示，經(jīng)過預(yù)冷后，大大提高了硫酸亞鐵的去除量。
權(quán)利要求
1.鈦白粉廢酸的處理方法，其特征在于將鈦白粉廢酸冷卻至0℃以下，使鈦白粉廢酸中的硫酸亞鐵結(jié)晶析出，分離硫酸亞鐵結(jié)晶體后得到硫酸濃縮液。
2. 如權(quán)利要求1所述的鈦白粉廢酸的處理方法，包括如下步驟① 將10。/。 ~25%的鈦白廢酸在0~-25。C下冷卻l 10小時，硫酸亞鐵 逐步結(jié)晶析出；② 將硫酸亞鐵結(jié)晶體與酸液分離，得到濃度為25%~ 35°/。的硫酸濃縮液。
3. 如權(quán)利要求2所述的鈦白粉廢酸的處理方法，其特征在于所述 步驟①中，將鈦白廢酸在0 4。C下預(yù)冷1 4小時后，在-15。C ~-25。C條 件下冷凍1 ~ 9小時。
4. 如權(quán)利要求3所述的鈦白粉廢酸的處理方法，其特征在于所述 冷凍后得到的硫酸濃縮液與預(yù)冷中的鈦白粉廢酸進(jìn)行熱交換。
5. 如權(quán)利要求1 ~4任意一項(xiàng)所述的鈦白粉廢酸的處理方法，其特征 在于所述硫酸亞鐵結(jié)晶體用濃度為5%的稀硫酸洗滌凈化，得到純度大 于90%的硫酸亞鐵產(chǎn)品。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鈦白粉廢酸的處理方法，該方法能有效地將廢酸中的硫酸濃縮，并使鐵及其它重金屬離子雜質(zhì)得以大量地除去，使酸和鐵都得以回收利用，避免了環(huán)境污染。該方法是將鈦白粉廢酸冷卻至0℃以下，使鈦白粉廢酸中的硫酸亞鐵結(jié)晶析出，分離硫酸亞鐵結(jié)晶體后得到硫酸濃縮液。具體步驟為①將10％～25％的鈦白廢酸在0～-25℃下冷卻1～10小時，硫酸亞鐵逐步結(jié)晶析出；②將硫酸亞鐵結(jié)晶體與酸液分離，得到濃度為25％～35％的硫酸濃縮液。
文檔編號C01G49/14GK101538023SQ20081004505
公開日2009年9月23日 申請日期2008年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月22日
發(fā)明者周在德, 楊秀培, 強(qiáng) 王, 雋 王, 丹 肖, 勇 郭 申請人:四川大學(xué)