硫酸盐法生产二氧化钛时伴生的稀酸液的处理方法技术

本发明专利技术涉及一种对生产二氧化钛时伴生的含有２０－２４％（重量）Ｈ－［２］ＳＯ－［４］及溶解的金属硫酸盐的节能省料处理方法。稀酸液循环地与未净化的热锻烧废气直接接触并预浓缩至含２６－２９％（重量）Ｈ－［２］ＳＯ－［４］浓度，该酸液浓度通过进一步将稀酸和未净化锻烧废气输入循环中而恒定，此时析出含二氧化钛、硫酸钙及少量二氧化硅的残渣；分离残渣并将酸液冷却结晶而析出“绿盐”，然后将酸液再浓缩至含６０－７１％（重量）Ｈ－［２］ＳＯ－［４］，此时析出同样要分离的金属硫酸盐。（*该技术在2008年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种对按硫酸盐法生产二氧化钛过程中伴生的稀酸液进行节能省料的处理方法，利用锻烧二氧化钛水化物时伴生的热锻烧废气的热量以浓缩稀酸液并回收锻烧废气中所含的二氧化钛。按照二氧化钛颜料的生产方法，通过用硫酸溶解含钛原料如钛铁矿和/或含钛矿渣、也称“硫酸盐法”，原料中所含的元素除少量不溶残渣外均转化为相应的水溶金属硫酸盐、主要是钛和铁的硫酸盐。从提纯后的溶解液中，钛通过水化分解而作为二氧化钛水合物沉淀出，然后将该沉淀物过滤、洗涤、漂白并以普通方式继续加工成颜料。作为过滤产物而获得的溶液称为“稀酸液”，其中含有20～24%（重量）的H2SO4以及已溶解的金属硫酸盐。表1    表示由钛铁矿溶解而收到的稀酸液的典型组份：表1稀酸液的组分成分    浓度（克/升）硫酸    304.1（＝22.9%重量百分比）Fe    53.6Mg    6.3Ti    3.4Mn    0.95Al    0.53V    0.59-->Ca    0.42Cr    0.26微量元素    ＜0.03假若是由含钛矿渣溶解而得的稀酸液，因矿渣可含有高达85%（重量）的TiO2以及相当少量的铁，所以可以获得相似组分的稀酸液，但其含铁量较低。为经济地利用稀酸液，发展了将稀酸液予以浓缩的方法，在以下叙述中，浓度提高到最大含34%（重量）的H2SO4时，称为“预浓缩”（Vorkonzentrierung），浓度提高到最大含71%（重量）H2SO4时称为“再浓缩”（Aufkonzentrierung）。再浓缩时，绝大部分已溶解的铁以及对光学颜料性能有影响的伴生元素铬、钒以它们的硫酸盐形式沉淀，将这些沉淀物分离后，再浓缩的酸液可再用于溶解含钛原料。如果待溶解的含钛原料要求的话，再浓缩的酸液在回收前还可进一步浓缩，如浓缩至含有超过80%（重量）的H2SO4。人们曾尝试过利用释放的热废气所含的循环热量（Prozeswarme），该废气是在锻烧二氧化钛水化物时产生的，也可称为“锻烧废气”。锻烧二氧化钛水合物所需的热能通过在一与锻烧炉预接（串联）的燃烧室中用空气燃烧液态或气态燃料而产生。锻烧炉最好用回转窑。按照US-A3.105.744中所述的方法，将一部分未净化的热锻烧废气回送入燃烧室中，从而节省了燃料和空气，减少气体体积并降低由回转窑中连带送出的灰尘量。至于充分利用锻烧废气的热量用以浓缩稀酸液在该方法中未予提及。按照EP-A133505所述的方法，硫酸浓度为23～28%（重量）、含有金属硫酸盐的稀酸液在第一阶锻通过利用循环热量而预浓缩至最大含32%（重量）H2SO4。在必要情况下可将同时沉析出的硫酸亚铁七-->水合物分离。预浓缩的酸液再浓缩至含62～70%（重量）H2SO4并冷却，以及在分离析出的金属盐（硫酸盐）并在必要情况进行额外的高浓缩之后再用于溶解。金属盐被热解，同时产生的氧化硫用于生产硫酸或发烟硫酸。在该方法中，如在SO3吸收时释放的热量理解为“循环热量”。因酸液蒸发时产生的强烈喷溅以及设备结壳，该方法也未述及采用热锻烧废气来浓缩含金属盐的稀酸液。按照作为本申请基础的EP-A97259的方法，在按硫酸盐法生产二氧化钛时能量是这样节省的：锻烧二氧化钛水化物时产生的、约400～500℃的、含有氧化硫和尘状二氧化钛的热锻烧废气，诸如在320℃以上的温度下通过过滤器或静电气体净化而净化，并将这一净化过的气体全部或部分回送入锻烧室中，并与待浓缩的酸液接触，其可感觉的热量用于诸如对含约65%（重量）硫酸进一步浓缩至最多含85%（重量）H2SO4的酸液，接着，在必要情况下作为下一阶段将含约23%的H2SO4的稀酸液通过冷却至150°～240℃温度的气体来蒸发。通过废气与酸液不直接接触的方式，利用未净化的含尘热锻烧废气来浓缩含金属硫酸盐的稀酸，按照这一方法也是不可行的。因此，本专利技术的任务是发展一种对按硫酸盐法生产二氧化钛时伴生的稀酸液进行节能省料的处理方法，该方法通过利用锻烧二氧化钛水化物时伴生的、未经净化的热锻烧废气之热量来浓缩稀酸液并回收锻烧废气中所含的二氧化钛。根据本专利技术，这一任务通过提供一种与所述技术相应的方法来解决。本专利技术方法的第一实施形式以下列步骤的组合为其特征：a）将含有20～24%（重量）H2SO4的稀酸液，在循环过程中与未经净化的热锻烧废气直接接触，并预浓缩至26～29%（重量）H2SO4的浓度，该酸液的浓度通过进一步输入稀酸液和未净化的锻烧废气而在循-->环过程中保持不变，此时产生主要含二氧化钛和硫酸钙的残渣。b）将预浓缩的酸液与残渣分离，用水洗涤残渣。c）洗涤后的残渣回送入二氧化钛生产循环过程中。d）将已分离去残渣的预浓缩酸液冷却到20～25℃温度，此时沉淀出含晶格水的金属硫酸盐，酸液的含量增加到30～35%（重量）H2SO4。e）将含晶格水的金属硫酸盐与含30～35%H2SO4的酸液分离。f）将含30～35%（重量）H2SO4的酸液再浓缩至含60～71%（重量）H2SO4，此时又有金属硫酸盐继续沉淀出。g）将再浓缩至含重量为60～71%（重量）H2SO4的酸液与继续沉淀出的金属硫酸盐分离并再溶解含钛原料。本专利技术的第二实施形式以下列步骤的组合为其特征：a）将含20～24%（重量）H2SO4稀酸液在循环过程中与未净化的热锻烧废气直接接触并预浓缩至26～29%（重量）H2SO4的浓度，该酸液的浓度通过进一步输入稀酸和未净化锻烧废气而保持不变，此时产生主要含二氧化钛和硫酸钙的残渣。b）将预浓缩的酸液与残渣分离，用水洗涤残渣。c）将洗涤后的残渣回送入二氧化钛生产流程中。d）已分离去残渣的预浓缩酸再浓缩至含60～71%（重量）H2SO4，此时金属硫酸盐沉淀出。e）将再浓缩至含60～71%（重量）H2SO4的酸液与沉淀出的金属硫酸盐分离并再用来溶解含钛原料。第一次实施形式可选择诸如由钛铁矿溶解得的含铁较多的稀酸液，此时将已分离去残渣的预浓缩酸液冷却至20～25℃，这时含晶格水的金属硫酸盐混合物沉淀出并将之分离（步骤d）、e）），该混合物主要由硫化亚铁七水化合物组成，术名称“绿盐”。第二实施形式可选择诸如由贫铁的钛矿石和/或矿渣溶解而得的-->较贫铁的稀酸液。此时没有绿盐中间析出，在步骤b）中伴生的、已分离去残渣的预浓缩酸液直接再浓缩至含60～71%（重量）H2SO4。对于专业人员而言，采用何种实施形式，根据稀酸液的含铁量就很容易作出选择。锻烧二氧化钛水化物期间流过回转窑的燃烧气把尘状氧化钛一并带走，所以流出炉窑的未净化热锻烧废气除燃烧气外，还含有平均约15～30%（体积）的水蒸汽（正常条件下）以及少量氧化硫、还有约0.8gTiO2/Nm3（标准立方米）。一部分未净化的、320～400℃的热锻烧废气被回送入回转窑中用以预热燃烧空气，而其大部分在一直接的气体冷却器、诸如一洗涤塔或文邱里洗涤器中，与在循环过程中引入的、含20～24%（重量）的稀酸液直接接触，从而将稀酸液预浓缩至含26～29%（重量）H2SO4。将该酸液继续在循环过程中输送并保持与未净化的锻烧废气的直接接触，与此同时输入一定量的稀酸液，使酸浓度在26～29%H2SO4范围内保持不变。同时通过抽走一部分在循环中输入的酸液而使其体积恒定。对两种实施形本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对按硫酸盐法生产二氧化钛时伴生的稀酸液进行节能省料之处理方法，利用锻烧二氧化钛水合物时所伴生的热锻烧废气的热量以浓缩稀酸液并回收锻烧废气中所含的二氧化钛，其特征是采用下列步骤：ａ）将含２０—２４％（重量）Ｈ↓［２］ＳＯ↓［４］的稀酸 液在循环中与未净化的热锻烧废气直接接触并预浓缩至含２６—２９％（重量）Ｈ↓［２］ＳＯ↓［４］的浓度，该稀酸液之浓度通过进一步将稀酸液和未净化锻烧废气输入该循环中而保持恒定，此时产生主要含二氧化钛和硫酸钙的残渣；ｂ）将经预浓缩的酸液与残渣 分离，用水洗涤残渣；ｃ）洗涤后的残渣送回二氧化钛的生产工序中；ｄ）将分离去残渣的预浓缩酸液冷却至１０—２５℃，此时含晶格水的金属硫酸盐析出，含酸量增加到３０—３５％（重量）Ｈ↓［２］ＳＯ↓［４］；ｅ）将含晶格水的金属硫酸盐与含３ ０—３５％（重量）Ｈ↓［２］ＳＯ↓［４］的酸液分离；ｆ）将含３０—３５％（重量）Ｈ↓［２］ＳＯ↓［４］之酸液再浓缩至含６０—７１％（重量）Ｈ↓［２］ＳＯ↓［４］，此时进一步析出金属硫酸盐；ｇ）将含６０—７１％（重量）Ｈ↓［２］ＳＯ↓ ［４］之酸液分离去进一步析出的金属硫酸盐，并再用于溶解含钛原料。...

【技术特征摘要】
US 1987-10-26 P3736 111.21、一种对按硫酸盐法生产二氧化钛时伴生的稀酸液进行节能省料之处理方法，利用锻烧二氧化钛水合物时所伴生的热锻烧废气的热量以浓缩稀酸液并回收锻烧废气中所含的二氧化钛，其特征是采用下列步骤：a)将含20-24%(重量)H2SO4的稀酸液在循环中与未净化的热锻烧废气直接接触并预浓缩至含26-29%(重量)H2SO4的浓度，该稀酸液之浓度通过进一步将稀酸液和未净化锻烧废气输入该循环中而保持恒定，此时产生主要含二氧化钛和硫酸钙的残渣；b)将经预浓缩的酸液与残渣分离，用水洗涤残渣；c)洗涤后的残渣送回二氧化钛的生产工序中；d)将分离去残渣的预浓缩酸液冷却至10-25℃，此时含晶格水的金属硫酸盐析出，含酸量增加到30-35%(重量)H2SO4；e)将含晶格水的金属硫酸盐与含30-35%(重量)H2SO4的酸液分离；f)将含30-35%(重量)H2SO4之酸液再浓缩至含60-71%(重量)H2SO4，此时进一步析出金属硫酸盐；g)将含60-71%(重量)H2SO4之酸液分离去进一步析出的金属硫酸盐，并再用于溶解含钛原料。2、一种对按硫酸盐法生产二氧化钛时伴生的稀酸液进行节能省料的处理方法，其利用锻烧二氧化钛水合物时所伴生的热锻烧废气的热量以浓缩稀酸液并回收锻烧废气中所含的二氧化钛，其特征是包括下列步骤：a）将含20-24%（重量）H2SO4的稀酸液在循环中与未净化的热锻烧废气直接接触并预浓缩至含26-29%（重量）H2SO4浓度，该稀酸液之浓度通过进一步将稀酸液和未净化锻烧废气输入该循环中而保持恒定，此时产生主要含二氧化钛和硫酸钙的残渣;b）将预浓缩酸液与残渣分离，用水洗涤残渣;c）将洗涤后的残渣送回二...

【专利技术属性】
技术研发人员：艾辛库林，约瑟夫毛尔，迪特辛奇茨，赫尔穆特斯苔豪森，
申请(专利权)人：克罗诺思美国公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]