[发明专利]硫酸法生产钛白粉过程中稀硫酸的浓缩除杂方法

说明书

技术领域：

本发明属于稀硫酸浓缩除杂的方法，特别是涉及硫酸法钛白粉生产过程中稀硫酸的浓缩除杂方法。

背景技术：

硫酸法生产钛白粉，无论采用钛精矿作为原料，还是采用高钛渣为原料均要产生大量的稀硫酸，一吨硫酸法钛白粉要产生5.0-7.0吨含17-25％左右浓度的稀硫酸。2006年我国硫酸法钛白粉产量达近90万吨，副产稀硫酸约550万吨。

发明人曾在“一种稀硫酸浓缩除杂生产方法”中国专利ZL02113704.8中，采用热空气换热蒸发浓缩生产方法，成功的解决了钛白粉副产稀硫酸因浓缩换热器结垢所导致的生产困难问题，以及多次分离带来的生产工艺冗长繁杂等问题，并经济的进行着工业化生产。该方法的不足之处在于能耗相对较高，因使用大量热空气与喷雾雾化稀硫酸进行热交换蒸发其中的水分，造成排除尾气量大，大量的显热被尾气带走，不利于节能减排。

中国专利申请“钛白粉生产过程中产生的废硫酸、废气的回收方法”(公开号CN1608716A)，同样与中国专利“硫酸法生产二氧化钛时伴生的稀废酸的处理方法”(公开号CN1042527A)一样，生产设备多、投资大，工艺复杂冗长、操作费用高，多次分离、能耗高。

前者(公开号CN1608716A)采用三段浓缩两次固液分离方法回收钛白粉稀硫酸：一段采用转窑尾气将稀硫酸浓缩到30％浓度，然后固液分离从炉气带来的钛白粉；二段用圆块式石墨换热器(也谓之块孔石墨换热器)采用蒸汽加热进行两级三效蒸发浓缩，稀硫酸浓度由30％浓缩到45％再浓缩到65％，再经结晶釜处理固液分离硫酸亚铁等硫酸盐杂质；三段经固液分离后的65％的稀硫酸再将其蒸发浓缩到80％。该方法的缺点有四：一是在一段浓缩中使用转窑尾气只注重了热的利用而忽略了尾气中钛白粉的经济价值；通常硫酸法钛白粉的生产在进转窑烧成之前，经过了一系列冗长的工艺加工净化获得非常纯洁的二氧化钛(偏钛酸)；此时再用含所有原矿杂质的废酸进行吸收换热，重新将从转窑尾气带出的钛自粉混合物污染而降低了其经济价值；若返回较前工序加工回收由于大量的酸中低价铁在尾气与温度的作用下氧化成高价铁吸附在钛白粉上很难再除去，严重影响产品质量；二是从转窑尾气中带出的钛白粉粉尘，包含金红石型、锐态型和偏钛酸(氢氧化钛)三种形式的二氧化钛，它们在酸中的溶解能力依次为偏钛酸(氢氧化钛)、锐态型、金红石型，也就是说除去未水解完留在酸中硫酸氧钛外，从转窑尾气带出的粉尘中的部分偏钛酸在高酸比条件下重新溶解回酸中，不仅造成酸的粘度增大，而给后序蒸发浓缩带来更大的麻烦；三是在二段浓缩中采用的圆块式石墨换热器的这种结构形式不利于含有结垢物质和大量固相析出物的硫酸法钛白粉稀硫酸的蒸发浓缩换热；其主要缺点在于十字流形式的加热酸和换热蒸汽面结构之间形成的较高的传热壁厚，造成热的传热途径较长、热转换的热阻大、热损失大；也因自身的结构强度所限被加热稀硫酸的流道开孔相对较小、阻力大，造成硫酸通过热交换器时热损较多和同等硫酸量通过时功率消耗较高；还有在这种钛白粉稀硫酸易结垢和清理相对频繁时维护费用更高，机械清理时不得不采用专有工具人工一个孔一个孔的清理，即耗费耗时；四是在三段浓缩中采用碳化硅蒸发器将经冷却、结晶、固液分离后的70％的浓缩酸进一步加热浓缩到80％，不仅设备投资大、工艺的降温升温能耗大，而且不必要的增加了工艺流程，使其操作更加复杂化。

而后者(公开号CN1042527A)采用两段浓缩三次固液分离除去酸中的杂质。第一段同样采用钛白粉煅烧窑尾气将20-24％的稀硫酸预浓缩至26-29％，第一次固液分离在此析出的残渣，再将分离得到的滤液冷却降温以析出七水硫酸亚铁，进行二次固液分离，分离出固相物七水硫酸亚铁，得到含30-35％的稀硫酸；然后，再将得到的含30-35％稀硫酸用真空蒸发浓缩方法进行第二段浓缩至60-71％的硫酸浓度；最后，将酸中的继沉淀物进行第三次固液分离，得到70％左右的硫酸。该工艺同前述工艺一样设备多、工艺流程长；冷却结晶析出七水硫酸铁，表面看起来节能，经过冷却、分离、加热两段浓缩三次分离的冗长流程，设备投资与直接蒸发浓缩能耗不是减少了而是大幅度的增加，工序多、操作费用也多。

发明内容：