專利名稱：硫酸法鈦白廢酸的綜合利用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及硫酸法鈦白廢酸的綜合利用方法，屬于廢酸處理領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
硫酸法是生產(chǎn)鈦白的主要方法之一，具有對(duì)礦要求低、操作簡(jiǎn)單、投資少等優(yōu)點(diǎn)。我國98%以上鈦白均由該法生產(chǎn)。但硫酸法存在較大的環(huán)保壓力，尤其是廢酸處理，平均每 生產(chǎn)1噸鈦則白會(huì)產(chǎn)生5 7噸硫酸質(zhì)量濃度為20%左右的廢酸。目前，國內(nèi)外對(duì)鈦白粉廢酸的處理主要有如下三種方法擴(kuò)散滲析法，即利用擴(kuò)散滲析器對(duì)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和硫酸亞鐵的不足，滲透液利用 度較低。濃縮處理回用法，即利用水蒸氣對(duì)廢酸進(jìn)行加熱蒸發(fā)，去除廢酸中的水分，冷卻后 進(jìn)行濃縮結(jié)晶，固液分離后，濃縮液返回原工藝回用。該方法主要存在能源消耗大和處理成 本高的不足，鈦白廢酸的濃縮處理成本約為1000元/噸·鈦白廢酸。石灰中和法，即采用石灰石對(duì)廢酸進(jìn)行中和，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，固體廢棄物主要為硫酸鈣和石灰石的殘?jiān)?。石灰石?和法處理鈦白廢酸的成本也較高，約為800元/噸·鈦白廢酸。由于鈦白粉廢酸處理成本過高，提高了鈦白生產(chǎn)企業(yè)的運(yùn)行成本，本領(lǐng)域目前迫 切需求一種成本更低的處理鈦白廢酸的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)上述不足提供一種成本更低的硫酸法鈦白廢 酸的綜合利用方法。本發(fā)明硫酸法鈦白廢酸的綜合利用方法為采用含有氧化銅或氧化鋅的礦石中和 鈦白廢酸(鈦白廢酸中的硫酸的質(zhì)量含量為8. 2 % 23. 0 % )，過濾得到硫酸銅和硫酸鋅溶 液；用鐵粉還原硫酸銅制備海綿銅，硫酸鋅電解制得金屬鋅，制備海綿銅所得廢液或硫酸鋅 電解后的廢液用石灰(即石灰石或生石灰)中和處理后達(dá)標(biāo)排放。其中，為了使中和反應(yīng)速度更快，使礦石反應(yīng)更徹底，上述的含有氧化銅或氧化鋅 的礦石在中和鈦白廢酸前還經(jīng)過細(xì)磨(采用常規(guī)磨礦方法細(xì)磨礦石即可)，細(xì)磨至過200目 的篩上物的質(zhì)量含量< 10%。其中，如果中和鈦白廢酸所用礦石中的能與硫酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的氧化物(礦石中 除氧化銅、氧化鋅外，還可能含有氧化鈣、氧化鋁等氧化物)的總質(zhì)量含量過低，則需要消 耗大量的礦石，且還會(huì)產(chǎn)生大量殘?jiān)?。為了盡可能的減少礦石用量并降低殘?jiān)?，同時(shí)還要 降低處理成本，上述含有氧化銅或氧化鋅的礦石中能與硫酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的氧化物的總質(zhì) 量含量?jī)?yōu)選> 45%。
進(jìn)一步的，中和鈦白廢酸時(shí)，如果礦石加入過多，則會(huì)浪費(fèi)礦石，增加礦石消耗，提 高處理成本；如果礦石加入加入過少，則難以達(dá)到中和目的。上述含有氧化銅的礦石與鈦白 廢酸的固液比m/v(質(zhì)量比體積)優(yōu)選為1 4 10;上述含有氧化鋅的礦石與鈦白廢酸 的固液比m/v優(yōu)選為1 6 10。進(jìn)一步的，中和鈦白廢酸時(shí)，如果反應(yīng)溫度過低則會(huì)降低反應(yīng)速度，降低處理鈦白 廢酸的效率；如果反應(yīng)溫度過高，則會(huì)增加能耗，提高處理鈦白廢酸的成本。本發(fā)明方法中 和鈦白廢酸的反應(yīng)溫度優(yōu)選為室溫 60°C，在此溫度下，中和反應(yīng)時(shí)間為2. 0 6. 5h即可 達(dá)到中和目的。其中，上述制備海綿銅時(shí)所用鐵粉與硫酸銅溶液中銅的質(zhì)量比優(yōu)選為9 8，所用 鐵粉中的Fe含量?jī)?yōu)選為> 60 %。
本發(fā)明方法工藝步驟簡(jiǎn)單，所需投資少，處理鈦白廢酸能力較強(qiáng)，平均1噸銅礦和 鋅礦分別可消耗硫酸質(zhì)量濃度為20%的鈦白廢酸1. 55 2. 00噸和1. 8 2. 50噸。本發(fā) 明方法不需要另外消耗水、酸等資源，而且處理每噸質(zhì)量濃度為20%鈦白廢酸所得殘?jiān)?相比石灰中和法少6. 3% 27. 1%，緩解了殘?jiān)娣艍毫?。本發(fā)明方法還能生產(chǎn)海綿銅和 金屬鋅等經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高的產(chǎn)品，進(jìn)一步降低了處理鈦白廢酸的成本(本發(fā)明方法處理鈦白 廢酸的成本約為540元/噸·鈦白廢酸)。本發(fā)明方法為鈦白廢酸的處理提供了一種新的 途徑，具有廣闊的應(yīng)用前景。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做進(jìn)一步的描述，并不因此將本發(fā)明限 制在所述的實(shí)施例范圍之中。實(shí)施例1氧化銅礦磨至200目，在攪拌條件下加入硫酸質(zhì)量濃度為8. 20%的鈦白廢酸 2000ml，常溫反應(yīng)6. 5h，所得漿料過濾，濾液用鐵粉還原得品位為83 %的海綿銅，全流程銅 收率為82. 14%, 200g礦粉凈耗硫酸質(zhì)量濃度為8. 20%的鈦白廢酸1. 046L,殘?jiān)鼮V餅260g。 經(jīng)計(jì)算，本發(fā)明方法處理鈦白廢酸的成本為570元/噸 鈦白廢酸。采用石灰中和法處理1. 046L相同濃度的鈦白廢酸，得到殘?jiān)鼮V餅368g，處理成本 為780元/噸 鈦白廢酸。實(shí)施例2氧化鋅礦磨至200目，在攪拌條件下加入硫酸質(zhì)量濃度為8. 20%的鈦白廢酸 1800ml，常溫反應(yīng)6. 5h，所得漿料過濾，鋅的浸出率為92. 58 %，300g礦粉凈消耗硫酸質(zhì)量 濃度為8. 20%的鈦白廢酸1.67L，殘?jiān)鼮V餅400g。經(jīng)計(jì)算，本發(fā)明方法處理鈦白廢酸的成本 為605元/噸·鈦白廢酸。采用石灰中和法處理1.67L相同濃度的鈦白廢酸，得到殘?jiān)鼮V餅468g，處理成本 為800元/噸·鈦白廢酸。實(shí)施例3氧化銅礦磨至200目，在攪拌條件下加入硫酸質(zhì)量濃度為12.91%的鈦白廢酸 1600ml，40°C反應(yīng)4. 0h，所得漿料過濾，濾液用鐵粉還原得品位為82. 2%的海綿銅，全流程 銅收率為85. 03%，200g礦粉凈耗硫酸質(zhì)量濃度為12. 91%的鈦白廢酸0. 73L，殘?jiān)鼮V餅265g。經(jīng)計(jì)算，本發(fā)明方法處理鈦白廢酸的成本為550元/噸·鈦白廢酸。采用石灰中和法處理0.73L相同濃度的鈦白廢酸，得到殘?jiān)鼮V餅337g，處理成本為1030元/噸·鈦白廢酸。實(shí)施例4氧化鋅礦磨至200目，在攪拌條件下加入硫酸質(zhì)量濃度為15%的鈦白廢酸 2400ml，40°C反應(yīng)4. 0h，所得漿料過濾，鋅的浸出率為93. 25%，300g礦粉凈消耗硫酸質(zhì)量 濃度為15%的鈦白廢酸117L，殘?jiān)鼮V餅395g。經(jīng)計(jì)算，本發(fā)明方法處理鈦白廢酸的成本為 550元/噸·鈦白廢酸。采用石灰中和法處理1. 17L相同濃度的鈦白廢酸，得到殘?jiān)鼮V餅474g，處理成本 為890元/噸·鈦白廢酸。實(shí)施例5氧化銅礦磨至200目，在攪拌條件下加入硫酸質(zhì)量濃度為17.6%的鈦白廢酸 1200ml，6(TC反應(yīng)2. 0h，所得漿料過濾，濾液用鐵粉還原得品位為84%的海綿銅，全流程銅 收率為83. 28%，200g礦粉凈耗硫酸質(zhì)量濃度為17. 6%的鈦白廢酸0. 496L，殘?jiān)鼮V餅260g。 經(jīng)計(jì)算，本發(fā)明方法處理鈦白廢酸的成本為570元/噸 鈦白廢酸。采用石灰中和法處理0. 496L相同濃度的鈦白廢酸，得到殘?jiān)鼮V餅330g，處理成本 為840元/噸·鈦白廢酸。實(shí)施例6氧化鋅礦磨至200目，在攪拌條件下加入硫酸質(zhì)量濃度為18. 40%的鈦白廢酸 3000ml，60°C反應(yīng)2. 0h，所得漿料過濾，鋅的浸出率為92. 42%，300g礦粉凈消耗硫酸質(zhì)量 濃度為18.40%的鈦白廢酸0.9札，殘?jiān)鼮V餅3888。經(jīng)計(jì)算，本發(fā)明方法處理鈦白廢酸的成 本為550元/噸·鈦白廢酸。采用石灰中和法處理0.94L相同濃度的鈦白廢酸，得到殘?jiān)鼮V餅466g，處理成本 為880元/噸·鈦白廢酸。實(shí)施例77t氧化銅礦磨至200目，在攪拌條件下加入硫酸質(zhì)量濃度為18. 2%的鈦白廢酸 49m3，常溫反應(yīng)3. 0h，所得漿料過濾，濾液用鐵粉還原得到海綿銅品位為83%，全流程銅收 率為90. 62%, 7t礦粉凈消耗硫酸質(zhì)量濃度為18. 2%的鈦白廢酸22. 4m3，得殘?jiān)?. 2噸。經(jīng) 計(jì)算，本發(fā)明方法處理鈦白廢酸的成本為530元/噸鈦白廢酸。采用石灰中和法處理22. 4m3相同濃度的鈦白廢酸，得到殘?jiān)鼮V餅11. 5t，處理成本 為890元/噸·鈦白廢酸。實(shí)施例87t氧化銅礦磨至200目，在攪拌條件下加入硫酸質(zhì)量濃度為23. 01%的鈦白廢酸 28m3，45°C反應(yīng)3. 0h，所得漿料過濾，濾液用鐵粉還原得到海綿銅品位為81. 4%，全流程銅 收率為89. 5%，7t礦粉凈消耗硫酸質(zhì)量濃度為23. 01%的鈦白廢酸17. 3m3，得殘?jiān)?. 1噸。 經(jīng)計(jì)算，本發(fā)明方法處理鈦白廢酸的成本為540元/噸 鈦白廢酸。采用石灰中和法處理17. 3m3相同濃度的鈦白廢酸，得到殘?jiān)鼮V餅10. 9t，處理成本 為910元/噸·鈦白廢酸。實(shí)施例9
2kg氧化鋅礦磨至200目，在攪拌條件下加入硫酸質(zhì)量濃度為23. 00 %的鈦白廢酸14L，45°C反應(yīng)3. 0h，所得漿料過濾，鋅的浸出率為95. 45%，2000g礦粉凈消耗硫酸質(zhì)量濃 度為23. 00%的鈦白廢酸10. 2L，殘?jiān)鼮V餅2. 8kg。經(jīng)計(jì)算，本發(fā)明方法處理鈦白廢酸的成本 為560元/噸 鈦白廢酸。采用石灰中和法處理10. 2L相同濃度的鈦白廢酸，得到殘?jiān)鼮V餅3. 36kg，處理成 本為900元/噸·鈦白廢酸。
權(quán)利要求
硫酸法鈦白廢酸的綜合利用方法，其特征在于采用含有氧化銅或氧化鋅的礦石中和鈦白廢酸，過濾得到硫酸銅和硫酸鋅；用鐵粉還原硫酸銅制備海綿銅溶液，硫酸鋅電解制得金屬鋅，制備海綿銅所得廢液或硫酸鋅電解后的廢液用石灰中和處理后達(dá)標(biāo)排放。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硫酸法鈦白廢酸的綜合利用方法，其特征在于所述鈦白廢 酸中的硫酸的質(zhì)量含量為8. 2% 23. 0%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硫酸法鈦白廢酸的綜合利用方法，其特征在于所述的含有 氧化銅或氧化鋅的礦石在中和鈦白廢酸前還經(jīng)過細(xì)磨，細(xì)磨至過200目的篩上物的質(zhì)量含 量彡10%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3任一項(xiàng)所述的硫酸法鈦白廢酸的綜合利用方法，其特征在于 所述含有氧化銅或氧化鋅的礦石中能與硫酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的氧化物的總質(zhì)量含量> 45% ； 所述含有氧化銅的礦石與鈦白廢酸的固液比m/v為1 4 10 ；所述含有氧化鋅的礦石與 鈦白廢酸的固液比m/v為1 6 10。
5 根據(jù)權(quán)利要求4所述的硫酸法鈦白廢酸的綜合利用方法，其特征在于中和鈦白廢 酸的反應(yīng)溫度為室溫 60°C，中和反應(yīng)時(shí)間為2. 0 6. 5h。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硫酸法鈦白廢酸的綜合利用方法，其特征在于制備海綿銅 時(shí)所用鐵粉與硫酸銅溶液中所含銅的質(zhì)量比為9 8，所用鐵粉中的Fe含量>60%。
全文摘要
本發(fā)明涉及硫酸法鈦白廢酸的綜合利用方法，屬于廢酸處理領(lǐng)域。本發(fā)明所解決的技術(shù)問題是提供了一種成本更低的硫酸法鈦白廢酸的綜合利用方法。本發(fā)明硫酸法鈦白廢酸的綜合利用方法為采用含有氧化銅或氧化鋅的礦石中和鈦白廢酸，過濾得到硫酸銅和硫酸鋅溶液；用鐵粉還原硫酸銅制備海綿銅，硫酸鋅電解制得金屬鋅，制備海綿銅所得廢液或硫酸鋅電解后的廢液用石灰中和處理后達(dá)標(biāo)排放。本發(fā)明方法工藝步驟簡(jiǎn)單，所需投資少，處理鈦白廢酸能力較強(qiáng)。本發(fā)明方法不需要另外消耗水、酸等資源，為鈦白廢酸的處理提供了一種新的途徑，具有廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)C25C1/16GK101824542SQ201010159990
公開日2010年9月8日 申請(qǐng)日期2010年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月29日
發(fā)明者唐勇, 杜劍橋, 路瑞芳 申請(qǐng)人:鐘超;何繼民;王曉剛;周紅偉