[发明专利]钛白粉厂节能联合生产二氧化钛、硫酸和铁精矿的方法及设备

说明书

本发明提供了一种钛白粉厂节能联合生产氧化钛、硫酸和铁精矿的方法及设备，包括以下步骤：将钛铁矿与浓硫酸放到反应器进行反应，得到硫酸氧钛，硫酸氧钛经水解生成偏钛酸和硫酸亚铁，进入分离器分离得到固态偏钛酸、硫酸亚铁和酸性废水，酸性废水加入石灰反应制得硫酸钙，固态偏钛酸用于生产二氧化钛；硫酸亚铁经浓缩后进入喷雾干燥塔制得无水硫酸亚铁或一水硫酸亚铁，无水硫酸亚铁或一水硫酸亚铁进入焙烧沸腾炉得到固体氧化铁，气体二氧化硫和三氧化硫，二氧化硫进入转化器转变成三氧化硫，再被稀酸吸收制得浓硫酸，浓硫酸返回反应器与钛铁矿进行反应；整个工艺过程成分利用热能和废气废水废渣，最大限度地利用了矿产资源。

技术领域

本发明涉及一种以钛铁矿为原料生产二氧化钛及其综合利用的方法，特别是生产二氧化钛及废渣废水综合利用的方法及设备。

背景技术

钛金属是国防工业和合金工业生产的主要原料，钛金属的原料主要是二氧化钛，而二氧化钛的原料是用钛铁矿提炼的，钛铁矿是铁和钛的氧化物矿物，又称钛磁铁矿，是提炼钛的主要矿石，钛铁矿有钛铁砂矿和岩矿，岩矿很重，灰到黑色，具有一点金属光泽；晶体一般为板状，晶体集合在一起为块状或粒状。成分为FeTiO3。含TiO2 52.66%，是提取钛和二氧化钛的主要矿物；钛铁砂矿存在于河流的流沙中，通过重力筛分得到钛铁砂。

钛铁矿的冶炼有硫酸法和氯化法，两种方法只是在处理钛矿上的不同：硫酸法可以使用较低品位的钛铁矿石，而且还可以生产硫酸亚铁成本低廉，但是污染太大副产物难于处理消耗硫酸多；氯化法使用的矿石品位较高而且成本较高，但是污染小副产物较少而且氯可以循环使用。但是两种方法都是将钛矿变成纯的二氧化钛，然后将纯的二氧化钛与纯氯和焦炭在高温反应生成四氯化钛和一氧化碳，用金属钙、镁或者钠将其还原成海绵状的金属钛大规模生产钛的方法。

目前二氧化钛的生产主要在四川、广西和云南等地，四川的攀枝花主要用岩矿生产，广西的钛白粉主要用硫酸法生产，用硫酸法生产钛白粉的成本低，质量好，但是缺点主要是产生大量硫酸亚铁和废酸，每生产1吨钛白粉水解工序会产生8一lO吨浓度为20％左右的含酸废水，每生产1吨钛白粉会产生2．5—4吨的七水合硫酸亚铁。过去一般的钢铁厂、钛白粉生产厂及酸洗工业，只是简单将含酸废水加入氢氧化钠进行中和以后即排放，如此量大的硫酸亚铁如果排放入江河，将会产生严重的环境污染。为了保护环境、充分利用废副品中的铁、硫元素，人们想出了很多关于钢铁厂和钛白行业硫酸亚铁的综合利用的路子。

如文献“硫酸亚铁的综合利用”卢芳仪等，《化工环保》2000年20(2)期，介绍了以工业废弃物硫酸亚铁为原料，加入碳酸氢铵和氯化钾，通过一系列化学反应和过滤、蒸发、燃烧等步骤，可以制得硫酸钾、氯化铵、氧化铁和液态二氧化碳。该方法能够处理钛白行业副产的硫酸亚铁，但需要添加大量化学试剂，并发生一系列化学反应及产品的分离提纯过程，工艺比较繁琐，设备投入多，能耗高，并且产生大量废水废气，产生二次污染，环保投入大。

文献“钛白生产副产硫酸亚铁的综合利用”刘海等，《环境工程》2003年2l(5)期，是以钛白副产硫酸亚铁为原料，以微生物为催化剂，在常温常压下用空气为氧化剂氧化硫酸亚铁，经水解、聚合反应生成聚合硫酸铁，用于污水处理的絮凝剂。该方法确实提供了一种钛白副产硫酸亚铁综合利用的一个途径，但污水处理用到的聚合硫酸铁絮凝剂量较少，无法从根本上处理大量的硫酸亚铁。