硫酸法钛白粉碱溶滤液的回收利用方法
阅读：699发布：2023-01-20
专利汇可以提供硫酸法钛白粉碱溶滤液的回收利用方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种 硫酸 法 钛 白粉生产过程中副产物的处理方法，具体公开了一种硫酸法钛白粉 碱 溶滤液的 回收利用 方法。包括以下步骤：(1)将碱溶滤液进行固液分离，得到澄清滤液；(2)往澄清滤液中加入可溶性钡盐，混合均匀后过滤，得到再生碱液；(3)将再生碱液作为 煅烧 晶种制备工艺中的碱溶步骤用液碱原料循环使用。本发明的优点是：1)实现将碱溶滤液作为煅烧晶种制备工艺中的碱溶步骤用液碱原料循环使用；2)工艺简单，易于实施。，下面是硫酸法钛白粉碱溶滤液的回收利用方法专利的具体信息内容。
硫酸法钛白粉碱溶滤液的回收利用方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种硫酸法钛白粉生产工艺，尤其是一种硫酸法钛白粉生产过程中副产物的处理方法。
背景技术
[0002] 硫酸法生产钛白粉是将钛精矿与浓硫酸进行酸解反应生成硫酸亚钛，经水解生成偏钛酸，再经煅烧、粉碎即得到钛白粉产品。此法可生产锐钛型和金红石型钛白粉。硫酸法的优点是能以价低易得的钛铁矿与硫酸为原料，技术较成熟，设备简单，防腐要求低。其缺点是流程长，副产物多，对环境污染大。因此副产物的回收利用是硫酸法钛白粉的主要技术问题。
[0003] 在硫酸法制备金红石型二氧化钛的生产过程中，偏钛酸煅烧时需要加入煅烧晶种，所谓的煅烧晶种一般是使用钛液经水解制得的偏钛酸，再经两次水洗后得到的纯净偏钛酸浆料与浓碱反应、洗涤后得到钛酸钠(这一过程俗称碱溶)，钛酸钠再与盐酸反应制得煅烧晶种。煅烧晶种的制备包括以下步骤：
[0004] A、碱溶：将二洗合格偏钛酸与液碱(NaOH)在高温下煮沸碱溶，得到钛酸钠；
[0006] C、酸溶：在搅拌情况下加入盐酸反应制得煅烧晶种。
[0007] 在B步骤中钛酸钠用水洗涤压滤，压滤时部分碱随压滤液流出，该压滤液通常称为碱溶滤液。碱溶滤液中通产含有质量浓度15～20％的NaOH。
[0008] 由于碱溶滤液中含有较多杂质，很难回收利用，因此通常作为副产物排放，但是碱溶滤液的产量非常大(一吨钛酸钠经水洗压滤后将产生15吨左右的碱溶滤液)，如果不加以回收利用而直接外排，不仅会造成碱的损失而增加生产成本，而且还会增大污水处理难度，如若处理不当极易造成环境污染。
[0009] 在现有技术中，有的厂家将碱溶滤液进行沉降分离出大部分杂质后进行回收利用，例如公开号为CN104098135A的申请文件公开了一种碱溶滤液的回收利用方法，其即是采用稠厚器沉降得到上层清液和下层稠浆；上层清液用于钛白粉的包膜工序pH控制，下层稠浆进行循环沉降。但是发明人发现，即便进行了充分的沉降处理，碱溶滤液仍然存在不能过滤的可溶性杂质，将含有杂质的碱溶滤液上层清液用于包膜工序将使包膜效果和三洗效果受到一定影响。
[0010] 因此发明人提出，如果能将碱溶滤液返回煅烧晶种制备工艺的步骤A碱溶工序中作为液碱循环利用，将会解决碱溶滤液排放和其中NaOH的利用问题。但是碱溶滤液中由于存在无法过滤的可溶性杂质，即便进行了充分的沉降处理，其作为液碱循环利用时也会造成碱溶水洗困难或时间延长，严重时会导致后工序酸溶金红石含量无法提升，严重影响煅烧晶种的活性，且长时间多次循环使用会使问题更加严重的缺陷。正因如此，本行业许多厂家才将碱溶滤液用于煅烧尾气喷淋、包膜工序pH控制等用途，而将其循环作为碱溶原料液碱利用的方法一直没有进行相关研究且未受到重视。
发明内容
[0011] 为解决现有技术中碱溶滤液的循环利用问题，本发明提供了一种硫酸法钛白粉碱溶滤液的回收利用方法。
[0012] 本发明所采用的技术方案是：硫酸法钛白粉碱溶滤液的回收利用方法，包括以下步骤：
[0013] (1)将碱溶滤液进行固液分离，得到澄清滤液；
[0014] 其特征在于，还包括步骤(2)和步骤(3)，具体如下：
[0015] (2)往澄清滤液中加入可溶性钡盐，混合均匀后过滤，得到再生碱液；
[0016] (3)将再生碱液作为煅烧晶种制备工艺中的碱溶步骤用液碱原料循环使用。
[0017] 金红石煅烧晶种的制备原理是：先将具有类似锐钛结构排列的偏钛酸采用强碱，高温进行裂解，使得呈锯齿状分子排列的偏钛酸发生断链，解离，得到具有正钛酸单分子或其低聚物的碱溶产物，正钛酸单分子或其低聚物分子内呈无规则的化学晶型排列。水洗合格的正钛酸在HCl的作用下发生酸溶，重新进行分子间、分子内脱水，正钛酸或其低聚物之间通过脱水相互连接，由于反应环境在酸性条件，正钛酸分子仅发生八面体赤平面的羟基脱水，缩聚，得到具有金红石特征分子排布的前驱物，然后通过熟化，具有金红石特征晶面结构的分子进行规则排列得到金红石晶体。
[0018] 发明人通过实验发现，如果在上述正钛酸的酸溶过程中加入少量硫酸根离子，硫酸根将直接与正钛酸分子的一个八面体顶点和一个赤平面顶点强配位，从而严重阻碍正钛酸或其低聚物通过赤平面脱水形成金红石特征前驱物，因此得到的化合物无法顺利、充分的金红石化，严重影响煅烧晶种的活性。
[0019] 而在钛白粉的制备过程中，偏钛酸是钛液经水解强制反应得到，且水解结束料浆的硫酸浓度高于20％，因此在此酸度下经一次水洗得到的偏钛酸只有偏钛酸及10％左右的吸附硫酸，0.03％的硫酸亚铁残留，其余0.02％的三氧化二铝；一次水洗的偏钛酸再次在硫酸(50～90g/L)的情况下进行漂白、还原后，再次用水洗涤，得到纯净的偏钛酸，该偏钛酸用于碱溶原料。其干基主要成分的质量百分比为：TiO2＝88～92％，Fe＝10ppm，H2SO4＝8～12％。经碱溶处理后其中的H2SO4与NaOH反应正好生成Na2SO4，使得经压滤机过滤、水洗后的碱溶滤液中有较多可溶性杂质Na2SO4存在。结合上文可知，硫酸根将会严重抑制金红石转化，且无法通过沉降除去，这正是碱溶滤液作为碱溶工序的液碱使用时严重影响煅烧晶种的活性的主要原因。
[0020] 因此，发明人提出，要实现碱溶滤液回收作为碱溶工序的液碱使用，实际上主要就是对碱溶滤液进行脱硫处理。
[0021] 作为本发明的进一步改进，所述可溶性钡盐加入量与所述澄清滤液中硫酸根离子的量的摩尔比为1:1.00～1.01，目的在于防止可溶性钡盐加入过量，对再生碱液造成污染。
[0022] 作为本发明的进一步改进，所述可溶性钡盐选自氯化钡、硝酸钡中的其中一种或者使用氧化钡。选用这些试剂时，往澄清滤液中带入的阴离子不会对后续金红石的转化产生抑制作用。更佳的，使用氢氧化钡替代可溶性钡盐或氧化钡可达到更好的效果，氢氧化钡可与澄清滤液中的硫酸钠生成氢氧化钠，提高最终所得再生碱液的浓度和纯度。
[0023] 本发明的有益效果是：1)实现将碱溶滤液作为煅烧晶种制备工艺中的碱溶步骤用液碱原料循环使用；2)工艺简单，易于实施。
具体实施方式
[0024] 下面结合实施例对本发明进一步说明。
[0025] 实施例：
[0026] (1)量取1000mL硫酸法钛白粉生产工艺中碱溶工序产生的碱溶滤液，经过滤得到澄清滤液。
[0027] (2)经检测，澄清滤液主要成分的质量浓度为：NaOH：20％，Na2SO4：11％。
[0028] (3)加入与其中硫酸根离子等摩尔的氢氧化钡溶液，充分搅拌，过滤，得到再生碱液，测得再生碱液中NaOH质量浓度为24％(备注：因采用氢氧化钡，故得到碱液浓度会适当提高)，采用ICP分析数据，符合液碱一等品要求，分析结果见表一：
[0029] 表一：再生碱液成分表
[0030]2-
项目 NaOH％ Fe％ SO4 ％ Al2O3％ 外观
再生液碱 24 0.001 未检出 0.001 无色透明
项目 NaOH％ Fe％ SO4 ％ Al2O3％ 外观
再生液碱 24 0.001 未检出 0.001 无色透明
[0031] 该再生碱液可作为煅烧晶种制备工艺中的碱溶步骤用液碱原料循环使用，也可直接用于钛白粉生产的各工序，如包膜或化学水站等。
高效检索全球专利专利汇是专利免费检索,专利查询,专利分析-国家发明专利查询检索分析平台，是提供专利分析，专利查询，专利检索等数据服务功能的知识产权数据服务商。
我们的产品包含105个国家的1.26亿组数据，免费查、免费专利分析。
分析报告
专利汇分析报告产品可以对行业情报数据进行梳理分析，涉及维度包括行业专利基本状况分析、地域分析、技术分析、发明人分析、申请人分析、专利权人分析、失效分析、核心专利分析、法律分析、研发重点分析、企业专利处境分析、技术处境分析、专利寿命分析、企业定位分析、引证分析等超过60个分析角度，系统通过AI智能系统对图表进行解读，只需1分钟，一键生成行业专利分析报告。
煅烧热门专利
-
10 煅烧喷枪
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈