[发明专利]来自含钛矿物氯化的废弃固体或旋风固体的处理

说明书

本发明涉及用于处理产生自含钛矿物的氯化的废弃固体的方法，及特别地但并非对其的限制，涉及废弃金属氯化物固体的处理，所述废弃金属氯化物如在用于制造色素二氧化钛的氯化物法中所产生的。

在四氯化钛(例如，用于自其生产钛金属或色素的、氯化物法二氧化钛)的工业生产中，含钛矿物，例如钛铁矿、矿渣、合成的或天然的金红石，在作为还原剂的焦炭存在下，通常地在相当于约1000摄氏度的温度下在流化床反应器中被氯化。除了预期的反应产物，即四氯化钛，在矿物中的其它杂质金属值(values)被连续地氯化以产生铁、镍、钒、镁和其它金属的氯化物。

通常地，这些废弃金属氯化物携带在含有预期的四氯化钛、含有“被吹散的”矿物和焦炭固体并含有各种副产物气体如一氧化碳、二氧化碳和类似物的产品物流中。在经过热交换器、淬火或类似操作以使氯化器产品物流冷却下来之后，氯化步骤的产品进入气体/固体分离器，所述分离器通常是旋风分离器的形式。废弃金属氯化物固体与未反应矿物和焦炭固体一起作为“旋风尘”、“氯化器废弃固体”或类似物从旋风分离器的底部被除去。这些氯化器废弃固体先前已经以许多方式来处理。

van der Meer等人的美国专利第5,271,910号提出在含有盐酸的溶液中浸取旋风尘以获得实质上含有所有杂质金属氯化物的溶液及由未反应矿物、二氧化硅和焦炭组成的固体残余物，如通过过滤进行溶解的杂质金属氯化物与固体的分离，随后通过中和使杂质金属氯化物以它们的氢氧化物的形式沉淀，并且过滤以分离及回收金属氢氧化物固体并随后将这样获得的滤饼脱水。

Schinkitz等人在美国专利第5,334,362号中在提出他们自己的改进之前，描述了处理氯化器废弃固体的许多常规方法。如Schinkitz等人所叙述的，一种在那以前已知的方法涉及旋风尘的“成浆(pasting up)和过滤”，借此悬浮液的滤液(主要是铁(II)氯化物的溶液)作为用于在废水处理中起污泥调节的有用产品是可回收的且含有焦炭的过滤残余物或滤饼被除去或用作燃料。参考美国专利第3,655,344号，这个方法的据报导的变化涉及“成浆、中和及过滤”步骤，借此废弃金属氯化物转化为不溶于水的固体金属氢氧化物形式且在过滤后可与惰性固体一起处置。在此情况下的滤饼与沉淀的及逐步完成的金属氢氧化物相比，被描述为“可充分过滤的”及“非摇溶的”，所述金属氢氧化物据报导产生自EP390293A1的方法，其中惰性固体—特别是残余的未反应矿物和焦炭—在废弃金属氢氧化物沉淀及过滤之前被回收以便重新使用。

Schinkitz等人对他们说来提出了EP390293A1方法的改进，借此可将有用的惰性物质分离出来，但废弃金属氢氧化物在这些条件下沉淀出来以致于据报导获得适于掩埋的“可充分过滤的、非摇溶的固体物质”。这些例子揭示，在第一个已知方法中，具有未回收的惰性物质的来自压滤机的滤饼的固体含量为46.5％，而在第二个已知变化中，固体含量被减少到26.5％。然而将Schinkitz等人的改进应用至第二个变化产生的固体含量的范围为37.7％到39％。Schinkitz等人承认这个差别，但指出通过从滤饼中省去了惰性矿物和焦炭固体，总体的掩埋要求减少，并指出通过回收的惰性固体组分的可循环率(recyclability)及一般产值而不仅是抵销滤饼中的可实现的固体含量的减少，而改善了经济情况。

Leary等人的美国专利第5,935,545号用水将旋风尘淬火并浆化，形成了溶解的金属氯化物的旋风底流浆，其包括大多数杂质金属氯化物、矿物、焦炭和尾矿固体。推荐旋液分离器以回收一些被循环到氯化器中的矿物。氯化铁和一些其它较低沸点的金属氯化物在旋风分离器溢流中被携带、冷却并沉淀出来，随后经任何适当的气-固分离装置被分离出来。

Hartmann的美国专利第6,399,033B1号(通常与US5,334,362一起被指定)使用旋液分离器来将旋风尘固体浆分离为富含二氧化钛(矿物)的底流组分和富含焦炭及二氧化硅的溢流组分，溢流组分在带式过滤机或压滤机上被过滤以产生用作燃料的固体和再次适于在废水处理中起污泥调节的滤液。底流同样地在带式过滤机或压滤机中被过滤，且滤饼被干燥并磨碎以用于循环到氯化器中，同时滤液被推荐用于废水的化学处理。通过对旋风尘使用旋液分离器，随后干燥并磨碎在旋液分离器底流中的固体，避免了来自在旋风尘中携带的二氧化硅的在氯化器床上的二氧化硅的聚集。