[发明专利]一种硫酸法钛白粉酸解钛液净化还原方法及系统

说明书

本发明属于硫酸法钛白生产的技术领域，具体为一种硫酸法钛白粉酸解钛液净化还原方法及系统，包括酸解钛液冷却器、沉降槽、泥浆槽、泥浆板框压滤机、稀钛液储槽、管式过滤机、清钛液储槽、电解槽、还原钛液槽、循环泵、还原钛液冷却器、在线分析仪和控制阀，本发明改变了现有技术对钛液中Fe3+、Ti4+的还原顺序和还原方式，采用先换热净化后电解还原的工艺，不仅节约了大量铁粉和硫酸原料，而且大幅度减少后续流程因分离硫酸亚铁而消耗大量冷量和热量，同时减少了低价值FeSO4·7H2O、FeSO4·H2O的排放，较大幅度降低了废气和废酸水的排放，不仅减少了劳动强度，改善了劳动环境，而且使得钛液酸解工段能够做到还原自动化、精准化，实现了资源节约、环境友好的清洁生产。

技术领域

本发明属于硫酸法钛白生产技术领域，具体为一种硫酸法钛白粉酸解钛液净化还原方法及系统。

背景技术

目前国内钛白粉生产技术主要是采用硫酸法，硫酸法年产能已超过300万吨，国内利用该种技术已建成并运行众多生产装置。考虑到生产成本因素，绝大部分厂家采用TiO2含量在44%到50%的钛精矿，其中Fe2O3和FeO含量较大，被硫酸酸解后钛液中含有较多Fe2(SO4)3和FeSO4，在酸解反应过程中由于采用压缩空气搅拌，较高温度下FeSO4部分又被氧化成Fe2(SO4)3，这些Fe3+如果不除掉，就严重影响产品色相，从而无法生产合格钛白粉。

国内目前做法基本都是在酸解罐或还原槽中加入铁粉，将其中Fe3+全部还原成Fe2+，为防止后续工序操作中，部分Fe2+又被空气氧化成Fe3+，所以铁粉适当过量，使钛液中Ti3+浓度达到1.5~3g/L。

从多数生产厂家反映数据来看，每吨硫酸法钛白平均消耗铁粉155kg左右，以年产10万吨钛白粉计算，年消耗铁粉需要15500吨左右，成本就达到0.53亿元左右，这些铁粉最终以FeSO4·7H2O和FeSO4·H2O型式产出，加上钛精矿酸解产出的FeSO4·7H2O和FeSO4·H2O，数量巨大难以出售，而且在分离FeSO4过程中需要消耗更多冷量和热量，日益成为生产商难以解决的棘手问题。而且这些新增的铁粉需要消耗更多的硫酸，产生更多的废水和废气，成本和环境问题十分突出。

发明内容

针对背景技术中的问题，本发明提供一种硫酸法钛白粉酸解钛液净化还原方法及系统，可以降低生产能耗、节约生产时间和降低生产成本，减少环境污染。

具体技术方案如下：

一种硫酸法钛白粉酸解钛液净化还原方法，包括以下步骤：

步骤（1）：冷却工序，

将酸解罐或二级溶解槽内熟化完成的酸解钛液通入酸解钛液冷却器1底部进口，酸解钛液冷却器1上部侧面进口通入自结晶-水解工段圆盘过滤后的稀钛液，间接换热后，稀钛液温度由20℃左右升到55℃左右后从酸解钛液冷却器1下部侧面出口返回到结晶-水解工段管式过滤器供料槽，酸解钛液冷却到60℃左右后从酸解钛液冷却器1顶部出来与絮凝剂按比例计量混合后进入连续沉降槽2中，冷却后的酸解钛液和絮凝剂的混合体积比为1:0.03~1:0.07。

步骤（2）：沉降工序，

混合液在沉降槽（2）内连续沉降，沉降时间为2~4小时，得到上层清液和下层泥浆，将上层清液通入管式过滤机11进行精细化过滤，得到清钛液，清钛液的杂质固含量低于10ppm、温度为50℃~55℃；

步骤（3）：酸解钛液还原工序，

将清钛液通入电解槽14，接通电解槽14的直流电源后发生电化学反应如下：

阳极：4OH^- -4e = 2H₂O+O₂↑

阴极：Fe³⁺ +e = Fe²⁺

Ti⁴⁺ +e = Ti³⁺