[发明专利]硫酸法钛白生产及其钛白废酸中偏钛酸的回收利用方法

说明书

本发明公开了一种钛白废酸中偏钛酸的回收利用方法，并通过该方法改善水解偏钛酸粒度分布，包括：将抽滤后的含有细粒径偏钛酸粒子的钛白废酸，静置沉降后，将底部浆料排出至储料槽中搅拌状态下存储，得到回收偏钛酸浆料，将所述回收偏钛酸浆料计量计时地加入水解反应体系内。本发明还公开了一种硫酸法钛白生产方法，其采用上述的回收利用方法处理钛白废酸。本发明可以有效改善偏钛酸的粒度分布，使得偏钛酸中的小粒子数量减少，粒度分布更均匀，不仅有利于高效的过滤和洗涤，且有利于制备质量更好的钛白初品。

技术领域

本发明涉及化工生产技术领域，尤其涉及一种硫酸法钛白生产方法，以及钛白废酸中偏钛酸的回收利用方法。

背景技术

硫酸法钛白生产过程中每吨钛白约产生5t(4m³)质量浓度20％左右的废硫酸，俗称钛白废酸。钛白废酸的直接来源为硫酸法钛白生产中水解后偏钛酸的抽滤，由于偏钛酸粒度组成为200～6000nm不等，抽滤过程中会有一部分偏钛酸细粒子穿过滤布进入废硫酸，导致废硫酸中含有3～10g/l的偏钛酸(以TiO₂计)，若不回收该部分偏钛酸，将造成钛收率降低1～4个百分点，对于10万吨每年的钛白生产线而言，每年造成经济损失千万元以上。目前废酸中偏钛酸的回收方式均为经静置或絮凝等方式沉降后，将沉降所得的偏钛酸浆料直接返回抽滤工序的抽滤供料槽，与水解偏钛酸混合后再次抽滤，抽滤产生的废酸去沉降，如此循环。但废硫酸中的偏钛酸粒子均偏细，一是抽滤过程中会有一部分再次穿过滤布进入废酸，二是此部分细粒子进入后续工序，经漂白-洗涤-盐处理-煅烧后得到钛白初品，细粒子在煅烧过程中容易过烧或烧结，导致钛白粉颜料性能差并影响钛白产品的应用性能。因此，急需一种更有效的方法回收钛白废酸中的偏钛酸，既保证钛的高效回收，又不影响产品质量。

水解工序是硫酸法钛白生产中最重要的工序之一，水解偏钛酸的粒度分布不仅影响着洗涤效率，且直接关系到钛白初品的质量。水解偏钛酸粒度中＜1μm的比例高，会造成钛白粉粒度分布变差，粉料和烧结料增加，进而影响产品质量。此外水解过程钛的收率(水解率)更是直接影响着生产成本，水解反应后期体系硫酸氧钛浓度低、水解速率极为缓慢，不采取一定的措施无法保证水解率。目前主要是通过在水解后期加入脱盐水或延长水解时间的方式来保证一定的水解率，水解率一般在95.5～96.5％。通过在后期加入水和延长时间促使钛液水解的方式，与前期的晶种诱导水解机制不同，属于强制水解，所得偏钛酸粒度较为随机，因此导致偏钛酸粒度分布受控性差。如何在水解后期找到一种方式既能有效提升水解率、又不影响甚至能够改善偏钛酸的粒度分布就显得极为关键。

文献“王先舫.钛白废酸固液分离与综合利用(J).化工环保.2001年第21卷第2期，98-100.”中提出在废酸沉降过程中加入絮凝剂，使得钛白废酸中的细小的偏钛酸凝聚为“大”颗粒，偏钛酸悬浮物和废酸完全分离，偏钛酸沉积与沉积器的底部，定期由底部排出进入此次沉降工序，经二次沉降后偏钛酸料浆送至抽滤工序。该方法仅仅是提升了钛白废酸中硫酸和偏钛酸悬浮物的分离效率。

现有技术的通过水解制备钛白粉的方法提出：将浓钛液卸料加入到底水中的同时，持续均匀的向水解混合物料中加入氢氧化钠或氢氧化钾溶液或者固体作为调节剂；钛液卸料结束后，通过水解制得偏钛酸，通过后续工序制得钛白粉；该方法为酸碱中和强制水解的方法，其水解率固然可达96.3-97.5，但是采用该方法制备钛白粉时所得水解偏钛酸的粒径分布不均匀(强制水解成核、粒子生长难以控制)，也因此会导致水解偏钛酸的洗涤效率较低(一般酸洗需100～150min，水洗需150～210min)，从而影响了吨钛白的水耗和单位时间的产能，进而影响钛白的生产成本。

现有技术的一种加入分散剂提高钛液水解率的方法，通过在水解钛液或底水(脱盐水)中加入分散剂，提高水解过程外部加入晶种或自身生成晶种在水解体系中的分散性，从而使得晶种诱导钛液进行更加均匀和充分的水解，提高了钛液水解率，并改善了水解偏钛酸的洗涤效率。其对钛白废酸中偏钛酸的处理并未提出有效改进建议。