一种钛白废酸综合利用的方法技术

本发明专利技术公开了一种钛白废酸综合利用的方法，涉及钛白废酸综合回收利用及非高炉钛渣直接生产硫酸法钛白的方法，属于钛白非酸处理技术领域。本发明专利技术用钒钛磁铁矿直接还原钛渣作原料作为钛水解沉淀的中和剂和捕收剂，通过氧化水解将钛白废酸中的钛沉淀富集到优化钛渣中，同时将钛渣中的钒、钪等稀有金属浸出进入溶液，得到含钒钪等稀有元素的贫钛液，贫钛液经萃取或离子交换回收钒、钪等，优化钛渣用硫酸法生产钛白，钛白生产过程产出的废酸返回循环使用。本方法从源头上解决了硫酸法钛白废酸的排放与环境问题，具有钛白产品质量好、钛回收率高、并且可综合回收钒钪等稀有元素的优点。

Method for comprehensively utilizing waste acid of titanium dioxide

The invention discloses a method for comprehensively utilizing waste acid of titanium dioxide, relating to the comprehensive recovery and utilization of titanium dioxide waste acid and the direct process of producing titanium dioxide by sulfuric acid from non blast furnace titanium slag, belonging to the technical field of titanium dioxide non acid treatment. The invention uses direct reduction of V-Ti magnetite titanium slag as raw materials as titanium hydrolysis precipitation neutralization agent and collector, through the oxidation hydrolysis precipitation and enrichment of titanium slag to optimize the titanium white waste acid in titanium, the titanium slag of vanadium, scandium and rare metal leaching into the solution, the poor get titanium liquid vanadium containing scandium rare elements such as titanium, poor liquid by ion exchange extraction or recovery of vanadium and scandium, optimization of titanium slag production of titanium dioxide by sulfuric acid method, waste acid of titanium dioxide production output return cycle use. The method solves the problem of emission and environmental problems of waste acid from titanium dioxide by sulfuric acid from the source, and has the advantages of good quality of titanium dioxide products, high recovery rate of titanium, and comprehensive recovery of rare elements such as vanadium and scandium.

【技术实现步骤摘要】
一种钛白废酸综合利用的方法
本专利技术属于硫酸法钛白生产和废酸处理
，涉及一种钛白废酸综合利用的方法，具体涉及利用钛白废酸处理钒钛磁铁矿直接还原钛渣，并综合回收钛、钒、钪、铝的方法。
技术介绍
目前钛白粉的生产方法主要有硫酸法和氯化法。由于我国矿石品位及技术等原因，我国绝大部分企业都采用硫酸法进行钛白粉的生产。硫酸法生产钛白粉工艺产生大量的废酸，每生产1t钛白要排放废酸8～10t，废酸中含有15％～25％的硫酸和10％～15％的硫酸亚铁，同时还含有Al2(SO4)3、MgSO4等无机盐及TiO2，钛白废酸的处理与综合回收是硫酸法钛白生产工业一直努力但尚未较好解决的技术难题。目前，国内外对钛白粉废酸的处理方法有：浓缩处理回用法、石灰中和法、扩散渗析法等。浓缩处理回用法是目前主要采用的方法，即利用水蒸气对废酸进行浓缩蒸发，由于废酸中大量盐存在及受硫酸溶液沸点影响，浓缩过程能耗高，且浓缩废酸浓度最高仅能达到60％左右，需要与浓硫酸配酸使用，废酸利用比例低，大部分仍需要中和处理，导致废酸处理成本高，大量中和石膏渣难以处置。石灰中和法，即采用石灰石对废酸进行中和，工艺最简单，但石灰消耗量大，并产生大量固体废弃物，易形成新的环境污染问题。扩散渗析法，即利用扩散渗析器对废酸进行分离，成本高，废酸利用率低。此外，还有利用钛白废酸处理磷精矿、氧化铜矿、氧化锌矿、氧化锰矿等，该法可实现钛白废酸的真正综合利用，但由于废酸中大量铁等杂质，会影响磷化工或金属铜或锌等的产品质量，或增大溶液净化负荷，更主要的原因是由于废酸的运输成本高，其次受限于相关产品企业规模，难以实现规模化应用。此外，上述利用方法均未能解决废酸中残余钛的综合回收问题。目前硫酸法生产的钛白的主要原料是钛精矿和酸溶性钛渣。钒钛磁铁矿中的钛仅有30-40％赋存在钛铁矿中，其余钛赋存在钛磁铁矿中而难于分选，随钛磁铁矿进入高炉冶炼流程，形成含钛高炉渣，由于含钛高炉渣中的钛含量仅有15～25％，而氧化铝、氧化钙、氧化镁等耗酸物质含量高，除一部分用于建材外，尚无经济可行的综合利用方案。目前钒钛磁铁矿中的钛主要是通过选矿回收部分钛精矿，然后用于钛白生产，由于钒钛磁铁矿中以钛铁矿形式存在的钛比例较少，且分选困难，导致钒钛磁铁矿现有的钛综合回收率不到20％。为了提高钒钛磁铁矿的综合利用水平，我国开展了钒钛磁铁矿直接还原冶炼的攻关，开发了转底炉、隧道窑、回转窑、多管式竖炉等煤基直接还原，或车底炉等气基直接还原技术，直接还原排出的物料经电炉熔分或磨选分离得到还原铁和新型钛渣——非高炉直接还原钛渣，该新型钛渣相比传统高炉冶炼产出的含钛渣的钛品位明显提高，含钛可达50％左右，从而为钛渣综合回收钛、提高钒钛磁铁矿的综合利用率提供了可能。但该渣的化学成分及主要矿物组成，与钛铁矿、酸溶性钛渣或电炉钛渣、含钛高炉渣等现有含钛原料相比，具有显著差异，其理化性质也显著不同，其中铝、钒、镁等有害杂质含量远高于钛铁矿、酸溶性钛渣等传统的钛白生产原料，采用传统的硫酸法钛白工艺生产钛白，产品质量差，且由于该类原料在酸解时反应激烈，易造成反应物的提前“固化”，妨碍了钛氧化物与硫酸反应的主反应完成，导致酸解率和钛回收率低。
技术实现思路
本专利技术针硫酸法钛白生产中的废酸处理或回用成本高、钛无法回收，以及钒钛磁铁矿直接还原钛渣综合利用困难、钛白产品质量差等问题，将钛白废酸与直接还原钛渣合并处理，即利用直接还原钛渣作为钛白废酸中钛水解沉淀的中和剂和捕收剂，将废酸中的钛富集到钛渣中，同时利用废酸中的硫酸将钛渣中的大部分铝、钒、钪溶解，使钛渣得到提纯和富集，过滤得到贫钛液和优化钛渣；所得到的贫钛液经回收钒、钪等稀有元素及铝后返回系统循环使用；所得到的优化钛渣再用浓硫酸酸解熟化，然后经水浸、浓缩、水解、焙烧等工序生产钛白，钛液水解产出的废酸返回循环使用。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的。一种钛白废酸综合利用的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将钛白废酸与细磨后的直接还原钛渣，在搅拌条件下进行水解反应，水解反应的条件为：反应温度80～160℃、反应时间1～24h、固液比1:10～1:2，使钛白废酸中的钛水解沉淀富集到渣中，同时使钛渣中大部分铝、钒、钪溶解，然后过滤得到贫钛液和含水5％～20％的优化钛渣；(2)将步骤(1)得到的优化钛渣，按酸矿比1.3～2加入浓硫酸混合均匀，经酸解、熟化后，得到固态混合物，所述浓硫酸的浓度≥90％；(3)将步骤(2)得到的固态混合物用适量水进行浆化浸出，然后固液分离得到浸出渣和钛液；(4)将步骤(3)得到的钛液经浓缩、水解、过滤、洗涤、煅烧等公知的硫酸法钛白生产工艺生产钛白，水解残液为钛白废酸，返回步骤(1)循环使用；(5)将步骤(1)得到的贫钛液用于综合回收其中的钒、钪及镓。本专利技术中除另有说明的以外，比例、浓度和百分比均基于质量基准。进一步地，所述钛白废酸的硫酸浓度10％～30％，含钛1～10g/L。进一步地，步骤(1)中所述的水解反应进行时，添加适量氧化剂，氧化剂选自氯酸钠、双氧水、次氯酸钠、过硫酸钠、过硫酸铵、空气、氧气中的一种或几种。进一步地，步骤(1)中所述的水解反应进行时，控制钛渣中铝的溶解率50％～85％，控制贫钛液中残余硫酸浓度15～100g/L，贫钛液中残余硫酸浓度优选15～60g/L。从而既可将废酸中的钛完全水解沉淀回收，同时又可控制铝的溶解率，避免因溶解率过高而导致后续的酸解反应热不足而增加耗能。进一步地，步骤(1)中所述的水解反应进行时，固液比为1:5～1:3，反应温度80～100℃。进一步地，步骤(1)中钛渣细磨，是将钛渣细磨至74μm(200目筛)以下的颗粒的比例≥90％。进一步地，所述的直接还原钛渣为以钒钛磁铁矿、钛铁精矿或二者的混合物为原料，采用还原剂在非高炉的还原炉中直接还原所得还原产物经渣铁分离而得到的钛渣；其中所述还原剂为煤、焦、煤气、天然气中的一种或多种的混合物，所述还原炉为转底炉、隧道炉、管式炉、回转窑、竖炉、车底炉或微波矿炉中的一种。所述的直接还原所得还原产物的渣铁分离，是将直接还原所得的还原产物采用电炉高温熔分分离出金属铁而得到钛渣，或将所得还原产物经破碎、选矿物理分离方式分离出金属铁而得到钛渣。优选地，将直接还原所得的还原产物采用电炉高温熔分分离出金属铁，渣经水淬而得到钛渣。进一步地，步骤(5)所述的综合回收其中的钒、钪及镓，采用萃取或离子交换吸附法回收钪、镓、钒，采用铵明矾或钾明矾法回收铝。进一步地，步骤(5)所述的综合回收其中的钒、钪及镓，首先采用二(2-乙基己基)磷酸(商品名为DEPHA或P204)萃取钪；萃取钪后的溶液中加入氨水或硫酸铵沉淀铝，将铝以铵明矾形式回收；然后再将沉铝后的溶液调整pH值至0.5～2，用D301树脂吸附回收钒；最后再用P204萃取回收镓。进一步地，所述的直接还原钛渣中TiO2含量为40％～60％，CaO、MgO、Al2O3的含量分别为3％～10％、5％～15％、5％～15％。本专利技术的一种钛白废酸综合利用的方法，其优势在于：利用直接还原钛渣作为钛白废酸中钛水解沉淀的中和剂和捕收剂，将废酸中的钛富集到钛渣中，同时利用废酸中的硫酸将钛渣中的大部分铝、钒、钪溶解，使钛渣得到提纯和富集，既解决了钛白废酸的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钛白废酸综合利用的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将钛白废酸与细磨后的直接还原钛渣，在搅拌条件下进行水解反应，水解反应的条件为：反应温度80～160℃、反应时间1～24h、固液比1:10～1:2，使钛白废酸中的钛水解沉淀富集到渣中，同时使钛渣中大部分铝、钒、钪溶解，然后过滤得到贫钛液和含水5％～20％的优化钛渣；(2)将步骤(1)得到的优化钛渣，按酸矿比1.3～2加入浓硫酸混合均匀，经酸解、熟化后，得到固态混合物，所述浓硫酸的浓度≥90％；(3)将步骤(2)得到的固态混合物用适量水进行浆化浸出，然后固液分离得到浸出渣和钛液；(4)将步骤(3)得到的钛液经浓缩、水解、过滤、洗涤、煅烧等公知的硫酸法钛白生产工艺生产钛白，水解残液为钛白废酸，返回步骤(1)循环使用；(5)将步骤(1)得到的贫钛液用于综合回收其中的钒、钪及镓。

【技术特征摘要】
1.一种钛白废酸综合利用的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将钛白废酸与细磨后的直接还原钛渣，在搅拌条件下进行水解反应，水解反应的条件为：反应温度80～160℃、反应时间1～24h、固液比1:10～1:2，使钛白废酸中的钛水解沉淀富集到渣中，同时使钛渣中大部分铝、钒、钪溶解，然后过滤得到贫钛液和含水5％～20％的优化钛渣；(2)将步骤(1)得到的优化钛渣，按酸矿比1.3～2加入浓硫酸混合均匀，经酸解、熟化后，得到固态混合物，所述浓硫酸的浓度≥90％；(3)将步骤(2)得到的固态混合物用适量水进行浆化浸出，然后固液分离得到浸出渣和钛液；(4)将步骤(3)得到的钛液经浓缩、水解、过滤、洗涤、煅烧等公知的硫酸法钛白生产工艺生产钛白，水解残液为钛白废酸，返回步骤(1)循环使用；(5)将步骤(1)得到的贫钛液用于综合回收其中的钒、钪及镓。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述钛白废酸的硫酸浓度10％～30％，含钛1～10g/L。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述的水解反应进行时，添加适量氧化剂，氧化剂选自氯酸钠、双氧水、次氯酸钠、过硫酸钠、过硫酸铵、空气、氧气中的一种或几种。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述的水解反应进行时，控制钛渣中铝的溶解率50％～85％，控制贫钛液中残余硫酸浓度15～100g/L，贫钛液中残余硫酸浓度优选15～60g/L。5.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋训雄，赵磊，王爱平，王政，林江顺，汪胜东，蒋伟，
申请(专利权)人：北京矿冶研究总院，
类型：发明
国别省市：北京,11