[发明专利]酸解渣再利用制备钛白粉时的预处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及钛白制备过程中酸解废渣再利用的方法，具体地说，涉及一种采用钛白生产过程中的酸解废渣制备钛白粉时，该酸解渣的预处理方法。 

背景技术

钛白粉学名二氧化钛（TiO₂），是一种重要的白色颜料，广泛应用于塑料、造纸、印刷油墨、化纤、橡胶、化妆品等领域。其生产方法主要为硫酸法和氯化法两种。由于原料来源及技术等原因，我国现有的60余家钛白生产厂中，绝大部分采用的是硫酸法工艺。硫酸法是将钛精矿和浓硫酸进行酸解反应生成硫酸氧钛，然后水解生成偏钛酸，偏钛酸除杂后通过煅烧、中间粉碎和后处理，即得到钛白粉产品，包括锐钛型和金红石型两类钛白产品。传统的硫酸法生产钛白粉主要包括下列几个过程：(1)钛矿的磨细；(2)钛矿酸解；（3）对酸解所得固相物进行熟化；（4）熟化产物的浸取和沉降，得钛液和残渣（本发明中将此步骤所得残渣均统称为酸解渣或酸解废渣）； (5)钛液浓缩结晶； (6)钛液的水解 ；(7)偏钛酸的过滤、水洗；(8)偏钛酸的煅烧； (9)钛白粉的后处理。硫酸法的优点是能以低价易得的钛铁矿和硫酸为原料，技术成熟，设备简单。其缺点是流程长，“三废”及副产物较多，处理难度较大。因此，如何减少废副物排放量一直是我国钛白行业的重要课题。 

酸解渣的主要成分是未参与反应的钛铁矿、锆英石、脉石、硫酸亚铁、泥沙、游离硫酸和部分可溶的二氧化钛。例如文献报道国内某厂的酸解渣（使用两广矿）测试的主要成分：Fe 14.9%、Al₂O₃ 22.93%、CaO 8.47%、MgO 6.3%、 TiO₂ 44.5%等[陈朝华，钛白生产技术问答，Ｐ251]，文献报道钛白粉生产中的废渣约占矿粉的10％－15％，废渣中含TiO₂约20-44％，含Fe约10－25％。 

龙蟒钛业股份有限公司以钛精矿为原料生产钛白产品，采用了先进的酸解工艺，酸解率达到了96％以上，所得酸解渣主要成分如下：TiO₂ 21.5%，Fe 12.5%，Al₂O₃ 4.5%，MgO 2.5%，CaO 6.2%，SiO₂ 28.2%，酸解渣中钛的含量只有21％左右。即使这样，钛的损失率也有4％左右，按照年产20万吨钛白粉计算，损失的钛白粉达到8000吨，这是一笔巨大的损失；每吨钛白粉产生的废渣大概有300Kg，每年废渣的数量也有6万多吨，如果能够将硫酸法生产钛白粉时酸解过程沉降的废渣合理利用，不仅可以减少环境污染，还可以提高资源的循环利用，回收钛和其他有价的金属，获得可观的社会效益和经济效益。 

为开发利用酸解废渣，前人已经做过一些工作，例如公开号CN101469367A的专利采用水粗选和磁选的方法回收钛白酸解残渣；公开号CN101161353A的专利报道了一种硫酸法钛白酸解废料通过浮选获得钛精矿的方法；也有些报道将湿残渣与浓硫酸配料后在压力锅内进行加压酸解或者将湿渣作为稀释水使用。 前人对酸解废渣的利用存在以下几个缺点：首先通过选矿的方法处理废渣，投资和成本上过大；其次难用正常的酸解条件将其分解，一般采用加压酸解和很高的酸浓度才能够进行，这就增加了酸解的成本；第三，酸解得到的钛白粉的沉降很难，质量较差，不宜于生产高端的钛白粉。 

硫酸法生产钛白粉工艺中，酸矿比是决定酸解反应强度、反应程度的关键参数，酸度大，引发反应后放热量大，反应速度快，反应剧烈，一般钛精矿酸解的酸矿比控制在1.5-1.7，酸矿比高或低，易致反应放热不足或放热量过大超过适宜的反应温度范围，降低酸解率。酸解渣含钛量比较低，所需要的酸量不能太多，酸解液要得到合适的F值(酸比值)时，酸矿比就不能太高。在适宜的酸矿比下，反应酸浓度也有一个适宜的值，浓度太低，酸解渣内的钛元素不能充分反应就难以溶解出来，而浓度太高，不但浪费酸，而且酸解渣内硅、钙等含量较高的杂质元素也被反应溶解出来，使选择性提取酸解渣中的有效成分并使杂质分离具有较大难度。对酸解渣进行预处理，使酸解渣中绝大部分钛元素得到有效回收，预处理产物能够返回硫酸法工艺制备钛白粉，是本发明力图解决的问题。 

发明内容

本发明的目的在于克服所述缺陷，提供一种酸解渣再利用制备钛白粉时的预处理方法，预处理产物能够返回硫酸法工艺制备钛白粉，酸解渣中绝大部分钛元素得到有效回收，降低废弃物排放量，提高经济效益，对资源的有效利用及环境保护具有重要意义。 

本发明的目的是这样实现的：