一種硫酸法鈦白酸解裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種硫酸法鈦白酸解裝置及方法。所述裝置包括酸解鍋、漿料泵、下料器和漿液管道，漿液管道的一端位于酸解鍋中的鈦液液面之內(nèi)，漿液管道的另一端與酸解鍋中的鈦液的中部連通，下料器盛裝有還原鐵粉并與漿液管道連通，以將還原鐵粉提供至漿液管道內(nèi)，漿料泵設(shè)置在漿液管道中并能夠?qū)⑩佉簭臐{料管道的所述一端泵至所述另一端。所述方法通過上述裝置向酸解鈦液中加入鐵粉，以將酸解鈦液中的三價鐵離子還原為二價鐵離子。本發(fā)明能夠充分發(fā)揮所加入的鐵粉的還原效果，降低了還原鐵粉消耗量，降低了成本，提高了還原效率，而且能夠減輕鈦白生產(chǎn)后續(xù)工段中真空結(jié)晶的壓力。
【專利說明】一種硫酸法鈦白酸解裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及硫酸法鈦白【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地講，涉及一種能夠降低硫酸法鈦白酸解還原所需鐵粉量的裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]通常，硫酸法鈦白酸解(以間歇酸解為例)工藝包括配酸，預(yù)混，主反應(yīng)，熟化，浸取，還原，待檢測指標合格后放料等步驟。通常，酸解主反應(yīng)所生成的固相物質(zhì)經(jīng)過浸取后，變成含硫酸氧鈦、硫酸亞鐵和大量Fe3+雜質(zhì)的溶液，生產(chǎn)過程中通常需要加入一定量的鐵，將Fe3+雜質(zhì)轉(zhuǎn)變成Fe2+，以方便去除。
[0003]在現(xiàn)有技術(shù)中，還原鐵粉加入方式是從酸解鍋上部直接加入到酸解鍋內(nèi)的鈦液中，然而，發(fā)明人發(fā)現(xiàn) :這種加入方式會導致還原鐵粉首先與鈦液表面的硫酸反應(yīng)，并且反應(yīng)形成的氫氣將直接進入空氣并被釋放，這會造成還原鐵粉耗量增加，從而導致成本增加；此外，在現(xiàn)有技術(shù)中，為了使鈦液中的三價鐵被完全還原成二價鐵必須加入過量的鐵粉才能實現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足中的至少一項。
[0005]例如，本發(fā)明的目的之一在于提供一種能夠有效利用還原鐵粉且成本低的硫酸法鈦白酸解裝置。
[0006]本發(fā)明的一方面提供了一種硫酸法鈦白酸解裝置。所述硫酸法鈦白酸解裝置包括酸解鍋、漿料泵、下料器和漿液管道，漿液管道的一端位于酸解鍋中的鈦液液面之內(nèi)，漿液管道的另一端與酸解鍋中的鈦液的中部連通，下料器盛裝有還原鐵粉并與漿液管道連通，以將還原鐵粉提供至漿液管道內(nèi)，漿料泵設(shè)置在漿液管道中并能夠?qū)⑩佉簭臐{料管道的所述一端泵至所述另一端。
[0007]在本發(fā)明的一個示例性實施例中，所述硫酸法鈦白酸解裝置還可包括硫氰酸銨檢測單元，所述硫氰酸銨檢測單元使用硫氰酸銨來檢測酸解鍋中的鈦液或漿液管道內(nèi)的鈦液。
[0008]在本發(fā)明的另一個示例性實施例中，所述硫酸法鈦白酸解裝置還可包括控制單元，所述控制單元用于接收硫氰酸銨檢測單元的鈦液檢測結(jié)果，并在鈦液檢測結(jié)果顯示無色時刻，停止?jié){料泵并關(guān)閉下料器。
[0009]例如，本發(fā)明的另一目的在于提供一種能夠有效利用還原鐵粉且成本低的硫酸法鈦白酸解方法。
[0010]本發(fā)明的另一方面提供了一種硫酸法鈦白酸解方法。所述硫酸法鈦白酸解方法通過如上所述的硫酸法鈦白酸解裝置向酸解鈦液中加入鐵粉，以將酸解鈦液中的三價鐵離子還原為二價鐵離子。
[0011 ] 在本發(fā)明的一個示例性實施例中，所述硫酸法鈦白酸解方法還可包括在向酸解鈦液中加入鐵粉之前，將鈦液溫度降低到65°C以下。
[0012]在本發(fā)明的另一個示例性實施例中，所述硫酸法鈦白酸解方法還可包括在向酸解鈦液中加入鐵粉的整個過程中，向酸解鍋中的鈦液中通入流量為240~320mVh的壓縮空氣。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的裝置和方法能夠充分發(fā)揮所加入的鐵粉的還原效果，大大降低了還原鐵粉消耗量，降低了成本，并提高了還原效率。此外，本發(fā)明的裝置和方法在還原階段降低了硫酸亞鐵量的生成量，從而能夠減輕鈦白生產(chǎn)后續(xù)工段中真空結(jié)晶的壓力。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]通過下面結(jié)合附圖進行的描述，本發(fā)明的上述和其他目的和特點將會變得更加清楚，其中:
[0015]圖1示出了本發(fā)明的硫酸法鈦白酸解裝置的一個示例性實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]附圖表標記說明:
[0017]酸解鍋-1、下料器_2、漿料泵-3和漿料管道_4。
【具體實施方式】
[0018]在下文中，將參照附圖來詳細說明本發(fā)明的硫酸法鈦白酸解裝置及方法。
[0019]如圖1所示，在本發(fā)明的一個示例性實施例中，所述硫酸法鈦白酸解裝置包括酸解鍋、漿料泵、下料器和漿液管道。
[0020]其中，漿液管道的一端(例如，圖1中的上端)位于酸解鍋中的鈦液液面之內(nèi)(或之下)，漿液管道的另一端(例如，圖1中的下端)與酸解鍋中的鈦液的中部連通，或者說，漿液管道的另一端(例如，圖1中的下端)與酸解鍋的中部連通。
[0021]如圖1所示，下料器可以為漏斗型，下料器用于盛裝還原鐵粉，且下料器的鐵粉出口與漿液管道連通，從而能夠?qū)⑦€原鐵粉提供至漿液管道內(nèi)。漿料泵設(shè)置在漿液管道中，并能夠?qū)⑩佉簭臐{料管道的所述一端泵至所述另一端，也就是說，圖1中的鈦液漿料在漿液管道與酸解鍋組成的系統(tǒng)中順時針流動。優(yōu)選地，漿料管道除了其兩端與酸解鍋接觸(例如，圖1中，液管道的上端深入酸解鍋的鈦液液面之內(nèi)，液管道的下端與酸解鍋的側(cè)壁中部連通)之外，漿料管道的其它部位(或者稱為管身)不與酸解鍋接觸(如圖1所示)。
[0022]在本發(fā)明的另一個示例性實施例中，硫酸法鈦白酸解裝置還可在包括上述結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)之上，進一步包括硫氰酸銨檢測單元，其中，硫氰酸銨檢測單元使用硫氰酸銨來檢測酸解鍋中的鈦液或漿液管道內(nèi)的鈦液。
[0023]在本發(fā)明的另外一個示例性實施例中，硫酸法鈦白酸解裝置還可在包括硫氰酸銨檢測單元的基礎(chǔ)之上，進一步包括控制單元，其中，控制單元用于接收硫氰酸銨檢測單元的鈦液檢測結(jié)果，并在鈦液檢測結(jié)果顯示無色的時刻，停止?jié){料泵并關(guān)閉下料器。
[0024]本發(fā)明的另一方面還提供了一種硫酸法鈦白酸解方法。
[0025]在一個示例性實施例中，硫酸法鈦白酸解方法通過如上所述的硫酸法鈦白酸解裝置的任何一個示例性實施例的結(jié)構(gòu)向酸解鈦液中加入鐵粉，以將酸解鈦液中的三價鐵離子還原為二價鐵離子。也就是說，通過硫酸法鈦白酸解裝置的下料器向在漿液管道中流動的酸解鈦液中加入鐵粉，這樣能夠所加入的鐵粉在漿液管道中即與中間鈦液發(fā)生還原反應(yīng)(而非與鈦液表面的硫酸直接反應(yīng))，而且，還原反應(yīng)產(chǎn)生的活性氫和未反應(yīng)的鐵粉將隨漿液管道中流動的鈦液直接進入酸解鍋內(nèi)的鈦液中部，在漿液管道中未還原的鐵粉也將與酸解鍋的中間鈦液發(fā)生反應(yīng)并產(chǎn)生活性氫或者將鈦液高價鐵(例如，三價鐵)還原為二價鐵，同時活性氫也能夠?qū)⑩佉焊邇r鐵(例如，三價鐵)還原為二價鐵，所以說，本發(fā)明的裝置和方法能夠充分發(fā)揮所加入的鐵粉的還原效果，大大降低了還原鐵粉消耗量，降低了成本，并提聞了還原效率。
[0026]在另一個示例性實施例中，硫酸法鈦白酸解方法還可在包括上述示例性實施例的步驟的情況下，進一步包括:在向酸解鈦液中加入鐵粉之前，將鈦液溫度降低到65°C以下，有利于防止鈦液早期水解，影響鈦液質(zhì)量。
[0027]在另外一個示例性實施例中，硫酸法鈦白酸解方法還可在包括上述兩個示例性實施例之一的步驟的情況下，進一步包括:在向酸解鈦液中加入鐵粉的整個過程中，向酸解鍋中的鈦液中通入流量為240~320mVh的壓縮空氣，壓縮空氣量過大會加速氣體擴散到空氣中，導致原本還原的二價鐵氧化，增加還原鐵粉的耗量；然而，為保證攪拌效果，壓縮空氣量也不能過小。
[0028]另外，本發(fā)明的硫酸法鈦白酸解方法也可通過下面的步驟來實現(xiàn):
[0029](I)酸解浸取結(jié)束后，將鈦液溫度降低到65°C以下，將壓縮空氣量控制在300m3/h以下。
[0030](2)啟動 漿料泵，此時鈦液將由酸解鍋液面位置流經(jīng)漿料管道并最終泵至酸解鍋中部。
[0031](3)在啟動漿料泵的同時，開啟下料器的下料閥以通過下料器將還原鐵粉緩慢加入酸解體系中，進行將高價鐵(例如，三價鐵)還原為二價鐵的還原反應(yīng)。
[0032](4)隨著還原反應(yīng)的進行，用硫氰酸銨檢測鈦液，并根據(jù)鈦液顏色變化來判斷還原反應(yīng)是否終了。當硫氰酸銨檢測鈦液，所得到的結(jié)果為紅色時，表示反應(yīng)并未完成，還需進一步使鈦液在漿料管道和酸解鍋中循環(huán)，并繼續(xù)通過下料器加入鐵粉；當硫氰酸銨檢測鈦液，所得到的結(jié)果為無色的時刻，表示還原反應(yīng)完成，此時，停止?jié){料泵，并停止加入鐵粉。
[0033]優(yōu)選地，將本發(fā)明的硫酸法鈦白酸解方法的還原反應(yīng)的總時間控制為1.5~
2.5h。
[0034]下面通過對比例和示例來進一步說明本發(fā)明的硫酸法鈦白酸解裝置及方法的技術(shù)效果。然而，需要說明的是，這里的對比例并非現(xiàn)有技術(shù)的內(nèi)容，而是發(fā)明人為了進一步說明本發(fā)明的硫酸法鈦白酸解裝置及方法的技術(shù)效果而專門設(shè)置的一個示例。
[0035]對比例
[0036]在本對比例中，硫酸法鈦白酸解的方法由以下步驟組成:
[0037](I)對30噸鈦鐵礦(其中，按重量百分比計含47%的TiO2)進行酸解，待浸取結(jié)束后，將鈦液溫度降低為61°C，將壓縮空氣量控制為268m3/h。
[0038](2)從酸解鍋上部直接將還原鐵粉緩慢加入酸解體系中。
[0039](3)隨著還原反應(yīng)的進行，用硫氰酸銨檢測鈦液，并根據(jù)鈦液顏色變化結(jié)果來判斷還原反應(yīng)是否終了。當硫氰酸銨檢測鈦液，所得到的結(jié)果為紅色時，表示反應(yīng)并未完成，還需繼續(xù)向酸解鍋中加入鐵粉；當硫氰酸銨檢測鈦液，所得到的結(jié)果為無色的時刻，表示還原反應(yīng)完成。經(jīng)檢測，此時漿料中Ti3+為1.2g/L。統(tǒng)計得出，本對比例中，共消耗鐵粉1125Kg。
[0040]示例I
[0041]在本示例中，硫酸法鈦白酸解方法由以下步驟組成:
[0042](I)對30噸鈦鐵礦(其中，按重量百分比計含47%的TiO2)進行酸解，待浸取結(jié)束后，將鈦液溫度降低為61 °C，將壓縮空氣量控制為268m3/h。此步驟與對比例相同。
[0043](2)啟動漿料泵，此時鈦液將由酸解鍋液面位置流經(jīng)漿料管道并最終泵至酸解鍋中部。
[0044](3)在啟動漿料泵的同時，開啟下料器的下料閥以通過下料器將還原鐵粉緩慢加入酸解體系中，進行將高價鐵(例如，三價鐵)還原為二價鐵的還原反應(yīng)。
[0045](4)隨著還原反應(yīng)的進行，用硫氰酸銨檢測鈦液，并根據(jù)鈦液顏色變化來判斷還原反應(yīng)是否終了。當硫氰酸銨檢測鈦液，所得到的結(jié)果為紅色時，表示反應(yīng)并未完成，還需進一步使鈦液在漿料管道和酸解鍋中循環(huán)，并繼續(xù)通過下料器加入鐵粉；當硫氰酸銨檢測鈦液，所得到的結(jié)果為無色的時刻，表示還原反應(yīng)完成。此時，停止?jié){料泵，并停止加入鐵粉。經(jīng)檢測，此時漿料中Ti3+為0.8g/L。統(tǒng)計得出，本示例中，共消耗鐵粉lOOOKg。
[0046]示例2
[0047]在本示例中，硫酸法鈦白酸解方法由以下步驟組成:
[0048](I)對30噸鈦鐵礦(其中，按重量百分比計含47%的TiO2)進行酸解，待浸取結(jié)束后，將鈦液溫度降低為63°C，將壓縮空氣量控制為256m3/h。
[0049](2)啟動漿料泵，此時鈦液將由酸解鍋液面位置流經(jīng)漿料管道并最終泵至酸解鍋中部。
[0050](3)在啟動漿料泵的同時，開啟下料器的下料閥以通過下料器將還原鐵粉緩慢加入酸解體系中，進行將高價鐵(例如，三價鐵)還原為二價鐵的還原反應(yīng)。
[0051 ] (4)隨著還原反應(yīng)的進行，用硫氰酸銨檢測鈦液，并根據(jù)鈦液顏色變化來判斷還原反應(yīng)是否終了。當硫氰酸銨檢測鈦液，所得到的結(jié)果為紅色時，表示反應(yīng)并未完成，還需進一步使鈦液在漿料管道和酸解鍋中循環(huán)，并繼續(xù)通過下料器加入鐵粉；當硫氰酸銨檢測鈦液，所得到的結(jié)果為無色的時刻，表示還原反應(yīng)完成。此時，停止?jié){料泵，并停止加入鐵粉。經(jīng)檢測，此時漿料中Ti3+為0.79g/L。統(tǒng)計得出，本示例中，共消耗鐵粉998Kg。
[0052]發(fā)明人經(jīng)過計算，表示:目前硫酸法鈦白粉廠噸鈦白實際消耗還原鐵粉約為80公斤，而使用本發(fā)明的裝置和方法后，噸鈦白鐵粉的消耗量基本接近70公斤。例如，某鈦白粉廠年產(chǎn)4萬噸鈦白粉，使用本發(fā)明的裝置和方法后，預(yù)計每年使用還原鐵粉量將減少400噸，按照還原鐵粉的市場價為2600元/噸計算，預(yù)計可降低成本104萬元/年。
[0053]另外，本發(fā)明的裝置和方法不僅能夠減少還原鐵粉加入量，從而降低還原成本，而且還原階段生成的 硫酸亞鐵量也將減少，從而能夠減輕后續(xù)工段真空結(jié)晶的壓力。
[0054]盡管上面已經(jīng)結(jié)合附圖和示例性實施例描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該清楚，在不脫離權(quán)利要求的精神和范圍的情況下，可以對上述實施例進行各種修改。
【權(quán)利要求】
1.一種硫酸法鈦白酸解裝置，所述硫酸法鈦白酸解裝置包括酸解鍋，其特征在于，所述硫酸法鈦白酸解裝置還包括漿料泵、下料器和漿液管道，漿液管道的一端位于酸解鍋中的鈦液液面之內(nèi)，漿液管道的另一端與酸解鍋中的鈦液的中部連通，下料器盛裝有還原鐵粉并與漿液管道連通，以將還原鐵粉提供至漿液管道內(nèi)，漿料泵設(shè)置在漿液管道中并能夠?qū)⑩佉簭臐{料管道的所述一端泵至所述另一端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硫酸法鈦白酸解裝置，其特征在于，所述硫酸法鈦白酸解裝置還包括硫氰酸銨檢測單元，所述硫氰酸銨檢測單元使用硫氰酸銨來檢測酸解鍋中的鈦液或漿液管道內(nèi)的鈦液。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的硫酸法鈦白酸解裝置，其特征在于，所述硫酸法鈦白酸解裝置還包括控制單元，所述控制單元用于接收硫氰酸銨檢測單元的鈦液檢測結(jié)果，并在鈦液檢測結(jié)果顯示無色時刻，停止?jié){料泵并關(guān)閉下料器。
4.一種硫酸法鈦白酸解方法，所述硫酸法鈦白酸解方法通過如權(quán)利要求1至3中任何一項所述的硫酸法鈦白酸解裝置向酸解鈦液中加入鐵粉，以將酸解鈦液中的三價鐵離子還原為二價鐵離子。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的硫酸法鈦白酸解方法，其特征在于，所述硫酸法鈦白酸解方法還包括在向酸解鈦液中加入鐵粉之前，將鈦液溫度降低到65°C以下。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的硫酸法鈦白酸解方法，其特征在于，所述硫酸法鈦白酸解方法還包括在向酸解鈦液中加入鐵粉的整個過程中，向酸解鍋中的鈦液中通入流量為.240~320mVh的壓縮空氣。
【文檔編號】C01G23/053GK103964501SQ201410213358
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年5月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月20日
【發(fā)明者】任亞平, 吳健春, 杜劍橋, 路瑞芳, 羅志強 申請人:攀鋼集團攀枝花鋼鐵研究院有限公司