專利名稱：硫酸法鈦白粉生產(chǎn)過程中低濃度硫酸酸解鈦鐵礦的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種硫酸法鈦白粉生產(chǎn)過程中酸解鈦鐵礦的方法，屬于鈦白粉生產(chǎn)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
鈦白粉以其無毒、最佳的不透明性、最佳白度和光亮度，以及良好的遮蓋力、著色力廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域，如涂料、油墨、塑料、橡膠、紙張、陶瓷和合成纖維等。目前，鈦白粉的生產(chǎn)主要包括硫酸法和氯化法兩種，我國的鈦白粉廠主要采用硫酸法生產(chǎn)工藝。硫酸法鈦白粉生產(chǎn)工藝的第一步是鈦鐵礦的酸解，通常是采用濃硫酸(98%或93% )在特制的酸解鍋中以連續(xù)或間隙的方式進行，這種酸解方式最大的問題是必須使用濃硫酸。另一方面，硫酸法生產(chǎn)工藝會產(chǎn)生大量的廢硫酸，據(jù)統(tǒng)計，采用硫酸法工藝每生產(chǎn)It鈦白粉要同時產(chǎn)生5-8t的廢硫酸(濃度約20% )徐亮，鈦白粉生產(chǎn)酸性廢水處理工藝技術(shù)研究[J].污染防治技術(shù)，1998，11 (2):113-115。，其中僅有極少部分廢酸可返回再使用，這無疑給生產(chǎn)所在地帶來了巨大的環(huán)保壓力。目前，國內(nèi)多數(shù)硫酸法鈦白粉廠均采用石灰中和或濃縮回用的方式處理廢酸，但均存在生產(chǎn)成本大、效果不佳等問題。如果能夠采用低濃度硫酸酸解鈦鐵礦，則可以消耗掉大量生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢硫酸，實現(xiàn)硫酸的循環(huán)回用，有效降低硫酸法鈦白粉生產(chǎn)過程中的硫酸消耗，大大降低成本，同時有效解決環(huán)保問題。采用低濃度硫酸酸解鈦鐵礦在鈦白粉生產(chǎn)領(lǐng)域是個技術(shù)難題，目前還沒有相關(guān)報道，此外，企業(yè)也還沒有有效措施處理20%廢硫酸帶來的一系列問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種硫酸法鈦白粉生產(chǎn)過程中低濃度硫酸酸解鈦鐵礦的方法，具體是采用30-50%的低濃度硫酸酸解鈦鐵礦，解決硫酸法鈦白粉生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的20%的廢硫酸的直接回用問題，從而降低硫酸消耗，降低鈦白粉生產(chǎn)成本，同時緩解環(huán)保壓力。本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn):將稀硫酸(濃度30-50 % )和鈦鐵礦粉的混合漿料高速旋轉(zhuǎn)霧化成微小顆?；蛞旱?，在噴霧塔中與300-600°C的高溫氣體接觸，經(jīng)過傳熱交換后，提高物料溫度至2000C _600°C左右，然后進入到保溫熟化槽，維持物料溫度在180°C以上2_3個小時，保證鈦鐵礦粉和硫酸發(fā)生化學反應(yīng)。鈦鐵礦和硫酸的酸解是放熱反應(yīng)，在達到引發(fā)反應(yīng)的溫度后利用酸解反應(yīng)放出的熱量可以實現(xiàn)酸解反應(yīng)的持續(xù)進行。本發(fā)明最大的特點是采用所設(shè)計和確定的工藝流程和工藝條件，實現(xiàn)了用低濃度的硫酸酸解鈦鐵礦，從而可以消耗掉鈦白粉生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的大量20%左右濃度的廢硫酸。本發(fā)明采用30-50%左右的硫酸進行酸解，這種濃度的硫酸可以采用98%的濃硫酸和20%左右的廢硫酸混合而成，也可以采用其他方式混合而成，從而可以消耗掉大量的廢酸。本發(fā)明采用的鈦 鐵礦就是硫酸法鈦白粉廠普遍采用的鈦鐵礦，TiO2 ^ 45%,FeO彡33%，采用球磨或雷蒙磨磨到-325目彡99%。本發(fā)明采用的噴霧塔是普通的噴霧干燥塔，但為了防止酸霧腐蝕，一般在塔的內(nèi)壁粘貼兩層耐溫耐酸磚。本發(fā)明的霧化方式采用旋轉(zhuǎn)霧化，霧化器的轉(zhuǎn)速控制在15000 25000轉(zhuǎn)/min之間，霧化盤采用碳化硅內(nèi)襯，以增加耐酸性和耐磨性。本發(fā)明使用的加熱熱源可以采用發(fā)生爐煤氣、煉焦煤氣、高爐煤氣、天然氣等，只要熱焓大于600kcal/Nm3的任何可燃氣體皆可用于本發(fā)明。本發(fā)明的工藝流程具體說明如下:1.采用98%的濃硫酸和20%的廢硫酸 配制成30% 50%的濃度的硫酸溶液，同時加入粉碎好的鈦鐵礦礦粉，攪拌混合均勻，控制硫酸(折100%)與礦粉的重量比
1.4-1.7: I。2.將上述混合物經(jīng)過霧化器在高速旋轉(zhuǎn)下霧化成細小的液滴或顆粒進入噴霧塔，與從塔底上升的熱空氣接觸，經(jīng)過傳熱和蒸發(fā)后，物料溫度升到200°C -600°C左右，進入到保溫熟化槽，維持物料溫度在180°C以上2-3個小時，保證鈦鐵礦粉和硫酸發(fā)生化學反應(yīng)。3.經(jīng)過熟化后的物料用水浸取，得到硫酸鈦的溶液，進入鈦白粉生產(chǎn)的下一工序。上述工藝流程的主要參數(shù)如下:配酸濃度:30-50%;鈦鐵礦礦粉細度:-325目彡99% ;酸礦比(重量比):1.4-1.7: I ；噴霧塔主體溫度:300-600°C ;熟化時間2-3小時。采用上述技術(shù)方案，主要技術(shù)經(jīng)濟指標如下:鈦鐵礦的酸解率:> 95 % ;能耗:250kg標煤/噸鈦鐵礦；一個直徑5米的噴霧塔可滿足年產(chǎn)2萬噸鈦白粉的生產(chǎn)需要；每生產(chǎn)一噸鈦白粉耗濃硫酸3噸，20%的廢硫酸全部重新利用，減少了濃縮或中和的費用。


圖1為本發(fā)明低濃度硫酸酸解鈦鐵礦工藝流程示意圖
具體實施例方式實施例1:采用直徑3米噴霧塔，相關(guān)參數(shù)如下:鈦鐵礦粉碎細度:-325目99.5% ;投鈦鐵礦粉量:4.6噸/hr ;稀硫fe濃度:30*% ;米用20%的廢硫酸和98%的濃硫酸混合而成，混合后，溫度由常溫升溫至100-110°C，其中20%的廢酸流量:22.7噸/hr，98 %的濃硫酸流量:3.34噸/hr ；
酸礦比:1.70;霧化盤直徑120mm，轉(zhuǎn)速:15000轉(zhuǎn)/min ；噴霧塔的溫度500 600°C ；煤氣采用煉焦煤氣，發(fā)熱量4800kcal/Nm3，每小時煤氣流量2200Nm3/hr ；經(jīng)過傳熱交換后的物料溫度500 600°C ；熟化溫度230°C，熟化時間:1.5小時；連續(xù)運行24小時，鈦鐵礦酸解率96.6%，酸解所得硫酸鈦溶液所有指標均滿足鈦白粉生產(chǎn)的各項要求。實施例2:采用直徑5米噴霧塔，相關(guān)參數(shù)如下:鈦鐵礦粉碎細度:-325目99.7% ;投鈦鐵礦粉量:9噸/hr ;稀硫fe濃度:40*% ;米用22%的廢硫酸和97.5%的濃硫酸混合而成，混合后，溫度由常溫升溫至100-110°C，其中22%的廢酸流量:26.6噸/hr，97.5%的濃硫酸流量:8.32噸 /hr ；酸礦比:1.55;
霧化盤直徑220mm，轉(zhuǎn)速:20000轉(zhuǎn)/min ;噴霧塔的溫度400 500°C ；煤氣采用發(fā)生爐煤氣，發(fā)熱量1200kcal/Nm3，每小時煤氣流量IlOOONmVhr ；經(jīng)過傳熱交換后的物料溫度400 500°C ；熟化溫度220 V，熟化時間:3.0小時；連續(xù)運行24小時，鈦鐵礦酸解率95.7%，酸解所得硫酸鈦溶液所有指標均滿足鈦白粉生產(chǎn)的各項要求。實施例3采用直徑5米噴霧塔，相關(guān)參數(shù)如下:鈦鐵礦粉碎細度:-325目99.0% ;投鈦鐵礦粉量:8.75噸/hr ；稀硫fe濃度:50*% ;米用20%的廢硫酸和98%的濃硫酸混合而成，混合后，溫度由常溫升溫至100-110°C，其中20%的廢酸流量:17噸/hr，98%的濃硫酸流量:7.5噸/hr ;酸礦比:1.40;霧化盤直徑220mm,轉(zhuǎn)速:15000轉(zhuǎn)/min ；噴霧塔的溫度300 400°C ；煤氣采用發(fā)生爐煤氣，發(fā)熱量1200kcal/Nm3，每小時煤氣流量6500Nm3/hr ；經(jīng)過傳熱交換后的物料溫度300 400°C ；熟化溫度200°C，熟化時間:1.0小時；連續(xù)運行24小時，鈦鐵礦酸解率97.0%，酸解所得硫酸鈦溶液所有指標均滿足鈦白粉生產(chǎn)的各項要求。
權(quán)利要求
1.硫酸法鈦白粉生產(chǎn)過程中低濃度硫酸酸解鈦鐵礦的方法，其特征在于:將稀硫酸和鈦鐵礦粉的混合漿料霧化成微小顆?；蛞旱危趪婌F塔中與高溫氣體接觸，經(jīng)過傳熱，物料溫度升高，然后進入到保溫熟化槽，維持物料溫度在180°c以上2-3個小時。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述的稀硫酸濃度為30-50%。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述的高溫氣體的溫度為300-600°C。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:經(jīng)過傳熱，物料溫度被提高至20(TC-600°C左右。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述噴霧塔的內(nèi)壁粘貼兩層耐溫耐酸磚。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述的霧化采用旋轉(zhuǎn)霧化方式。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于:所述的旋轉(zhuǎn)霧化，其轉(zhuǎn)速控制在15000 25000 轉(zhuǎn) /min 之間。
8.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于:所述的旋轉(zhuǎn)霧化，采用碳化硅內(nèi)襯的霧化盤。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述的高溫氣體為熱焓大于600kcal/Nm3的任何可燃氣體。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于:所述的高溫氣體優(yōu)選使用發(fā)生爐煤氣、煉焦煤氣、高爐煤氣、天然氣。
全文摘要
硫酸法鈦白粉生產(chǎn)過程中低濃度硫酸酸解鈦鐵礦的方法，具體包括將稀硫酸(濃度30-50％)和鈦鐵礦粉的混合漿料高速旋轉(zhuǎn)霧化成微小顆?；蛞旱?，在噴霧塔中與300-600℃的高溫氣體接觸，經(jīng)過傳熱交換后，提高物料溫度至200℃-600℃左右，然后進入到保溫熟化槽，維持物料溫度在180℃以上2-3個小時，保證鈦鐵礦粉和硫酸發(fā)生化學反應(yīng)。本發(fā)明的方法可解決硫酸法鈦白粉生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的20％的廢硫酸的直接回用問題，從而降低硫酸消耗，降低鈦白粉生產(chǎn)成本，同時緩解環(huán)保壓力。
文檔編號C01G23/053GK103183378SQ20131006715
公開日2013年7月3日 申請日期2013年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月4日
發(fā)明者申銳, 柴春旺 申請人:廣西金茂鈦業(yè)有限公司