一种氯化钛渣资源化利用方法及其装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种氯化钛渣资源化利用方法及其装置，属于钛白粉化工领域。该方法包括以下步骤：步骤1：碱浸，形成渣浆；步骤2：对渣浆进行固液分离；步骤3：对步骤2中分离出的固体再次进行水洗；步骤5：二次沉淀：对步骤2中固液分离出来的滤液用碳酸钠和氢氧化钠共同调pH＝9～10，沉淀去除其中的重金属离子，形成二次渣浆。步骤6：对二次渣浆采用陶瓷膜过滤，浓液与水洗渣浆一道用板框压滤机或离心机进行固液分离；清液则采用膜分离技术进行深处理，制成氯碱工艺用化盐淡盐水。通过本发明专利技术方法对环保有害的氯化钛渣变为无害的建筑原材料和氯碱工艺用淡盐水，变废为“宝”，具有明显的经济和环境效益。

Resource utilization method and device for titanium chloride slag

The invention relates to a method for recycling and utilization of titanium chloride slag and a device thereof, belonging to the field of titanium dioxide chemical industry. The method includes the following steps: Step 1: alkali leaching, slag slurry; step 2: solid liquid separation of the slurry; step 3: once again washing the solid separated in step 2; step 5: two precipitation: the filtrate separated from the solid liquid in step 2 with sodium carbonate and sodium hydroxide is pH = 9~10, precipitated and removed. The heavy metal ions formed two slags. Step 6: the two slag slurry is filtered by ceramic membrane, and the solid liquid is separated by a plate frame press or centrifuge, and the liquid is separated by a plate frame filter or centrifuge, and the clear solution is treated with membrane separation technology to make the salt light salt water in the process of chlor alkali. Through the method, the harmful titanium chloride residue of environmental protection is transformed into harmless construction raw material and light brine used in chlor alkali process, and it becomes \treasure\, which has obvious economic and environmental benefits.

【技术实现步骤摘要】
一种氯化钛渣资源化利用方法及其装置
本专利技术涉及一种氯化钛渣资源化利用的新方法及其装置，具体地说涉及一种采用碱浸、水洗和膜分离深处理工艺回收利用氯化钛渣中氯离子和含重金属离子的固态渣的新方法，属于钛白粉化工领域。
技术介绍
目前，生产二氧化钛的方法主要有硫酸法和氯化法。由于硫酸法的流程长，污染严重，产品质量差而逐步被氯化法取代。在目前的氯化法钛白粉生产中，其主要的流程为：a、将钛原料(如：高钛渣)与还原剂(如：石油焦)均匀混合后送入氯化炉中，通入氯气在800℃～1000℃温度下进行沸腾氯化；b、对氯化后得到的粗制四氯化钛进行分离提纯除去镁、铁、硅和钒等杂质，得到精制四氯化钛；c、制得的精制四氯化钛液体进行预热蒸发转化为气相，并预热至300℃～500℃；并于此同时在气相四氯化钛加入少量的晶型转化剂(如：三氯化铝)混合进入氧化炉与被预热到1300℃以上的氧气在氧化炉迅速混合，在1300℃～1800℃温度下，小于0.1秒内进行氧化反应生成固相二氧化钛；d、然后迅速将二氧化钛固体粉末移出反应区并使反应热迅速移去；e、将氧化炉内反应得到的氯气经过滤器分离出来返回氯化炉，同步经过滤器收集的二氧化钛颗粒粉末并打浆成液体，送后处理工序制成金红石型钛白粉成品。氯化法钛白粉生产过程中，在氯化工段旋风分离器底部产生大量的收尘渣。据报道，每生产1t四氯化钛要产生0.2吨左右固体渣。这些固体渣主要是由氯化反应生产的金属氯化物，以及没有反应完全的高钛渣和石油焦组成，主要成分不仅包含了KCl、NaCl、MgCl2、CaCl2等，还富集了多种金属杂质(铝、铁、钛、钴、铬、锰、砷、钒)的盐类，这些盐类大部分在高温下以氯化物形式存在，铝和硅以氧化物存在外，未反应的碳以单质形式存在。废渣如果不经过处理直接堆放在露天，将导致其中大量的氯化物遇水溶解，对环境造成严重污染。对于氯化钛渣的处理，国外资料上除了采用深井填埋外，尚没有更好的方法。国内企业大多采用水冲洗后，石灰中和形成石灰渣固化送渣场堆放或填埋，目前还没有对此渣进行无害化处理或资源化利用的有效方法。专利申请号为CN103447283A公开了一种四氯化钛渣的安全处理方法，主要是采用水冲洗后，将滤液先加入铁屑等还原剂降低其中的重金属离子的毒性后，再用石灰中和将其中的大量氯离子转变成氯化钙。专利申请号为CN104874590公开了另一种氯化钛渣资源化处理方法，主要是对氯化钛渣进行稠厚分级后，固相得到石油焦和氧化铁产品，液相则通过加入氨水将氯离子转化为氯化铵，这两种方法其实都是水冲洗工艺的延伸，都是将渣中大量的氯离子转化为液相中的离子，最后再以固体氯化钙和氯化铵产品析出。这两种工艺都涉及到一个氯化盐产品的蒸发或结晶，消耗大量的能源，而这两种产品又很便宜，工艺上不经济。李冬梅采用高温焙烧工艺将渣中重金属氯化盐转化为氧化物，氯离子转化为盐酸，而加入的浓硫酸又以硫酸盐的型式焙烧生成二氧化硫再回用。此工艺思路很好，但存在两大缺点：一是焙烧需要消耗大量的能量，而且盐酸的腐蚀性很强，设备投资较大；二是氯化盐的转化率不高，渣中的重金属转化率在80％以上，还有20％没法处理。CN106044799公开了一种氯化钛渣及其滤液的处理方法，就是用碱中和氯化钛渣并洗涤，将重金属离子中和沉淀后，将氯离子以氯化钠的方式回收利用于氯碱工业化盐水中。该工艺将氯化法钛白粉工艺和氯碱工艺相结合，既回收利用了大量的氯离子，又处理沉淀了重金属离子，工艺比较先进。但是有三个问题：一是酸溶后产生了大量的渣，压滤过程中因粘附性太强、致密而过滤效果不好，甚至出现压不出水的问题；二是采用碱将一次滤液的pH直接中和到12以上过滤，在如此高碱性条件下，铝、硅等两性物质会溶解在碱液里，随着纳滤膜的截留，浓度会越来越高而发生水解沉淀在膜面上，影响膜过程的顺利进行，而且纳滤进料中铝、硅浓度高的结果将会导致纳滤清液中的铝、硅含量高，达不到氯碱工艺的化盐淡盐水的要求；三是将中和滤液和洗水滤液混合后进入超滤系统。这种方法不仅降低了滤液中盐的浓度，而且大幅度增加了膜系统的处理量，增加了投资和运行成本。
技术实现思路
为了解决以上问题，本专利工艺在以上研究结果的基础上，尤其在CN106044799研究结果的基础上进行改进，通过碱浸工艺的使用和二步沉淀法的改进，使得氯化钛渣的过滤性能得到很大的提高，同时也降低了中和滤液中的两性金属离子的含量，更有利于膜过程的进行，同时也使得膜处理后的盐水能够达到氯碱工业的原料要求，另外将中和滤液和水洗滤液分开处理回用，既使两种水质回用各得其所，互不干扰，又没有直接排到环境中造成污染，更重要的是降低了下道工艺的处理量，提高了进氯碱工业的原料中盐水浓度，从而真正做到了将氯碱和钛白工艺的有机结合。一种氯化钛渣资源化利用方法，包括如下步骤：第1步，碱浸：将氯化钛渣用氢氧化钠碱液浸泡，pH调节在5.5～6.5，使氯离子被浸出，并沉淀重金属离子，形成渣浆；第2步，固液分离：对第1步的渣浆进行固液分离，得到中和渣和中和滤液；第3步，水洗：对第2步得到的中和渣进行水洗，进一步去除氯离子，再进行固液分离，得到水洗渣和水洗滤液；第4步，二次沉淀：在第2步中的中和滤液加入碳酸钠和氢氧化钠，调节pH＝9～11，进一步沉淀重金属离子，形成二次渣浆；第5步，陶瓷膜过滤：将二次渣浆采用陶瓷膜过滤，得到纯化后的滤液，作为氯碱工业用盐水。所述的第1步中，氯化钛渣是氯化法生产四氯化钛过程中产生的。所述的第1步中，碱浸工艺参数：固液比为1：10～20(重量比)，优选为1：15(重量比)；碱浸时间为5～12h，优选为10h，碱浸时伴有搅拌工艺，碱浸终点时的pH为5.5～6.5，优选为6。所述的第1步中，所用碱为氯碱工业中产生的NaOH，碱液质量百分比浓度为30wt％。所述的第2步中，固液分离采用的是陶瓷膜分离、板框过滤、离心分离中的一种或几种的组合。进一步，所述的第2步中，固液分离是采用陶瓷膜和板框压滤机或离心机集成，即对碱浸渣浆先采用陶瓷膜进行过滤浓缩，陶瓷膜浓缩后产生的浓浆则采用板框压滤机或离心机进一步脱除水分而回收固体中和渣，陶瓷膜清液则进入二次沉淀工艺，而板框压滤机或离心机的滤液则又重新回到陶瓷膜再次过滤回收中和滤液。所述的第3步中，水洗渣在建筑材料的生产中再利用。所述的第3步中，水洗滤液再次回用于碱浸过程中。所述的第3步中，水洗工艺参数为：固液比为1：10～20(重量比)，优选为1：15(重量比)；水洗时间为5～12h，优选为10h。所述的第4步中，二次沉淀是采用碳酸钠和氢氧化钠一起对中和滤液进行碱的调节，调pH为9～11，优选为10，加入顺序是先加碳酸钠，后加氢氧化钠，碳酸钠的加入量根据中和滤液中钡、钙、镁等杂质含量而定，沉淀反应时间30min～1.5h，优选为1h，反应过程中有搅拌工艺。所述的第5步中，得到的纯化后的滤液可以再进行深度净化处理：采用纳滤膜除杂和反渗透浓缩相结合工艺对纯化后的滤液进行深度净化处理，纳滤膜清液作为反渗透进料液，纳滤膜浓液则返回到二次沉淀工艺进一步沉淀除杂；反渗透浓缩的滤液作为水洗水用，反渗透浓液则作为氯碱工业的化盐水用。第5步中陶瓷膜浓缩液返回第3步进行固液分离处理。一种氯化钛渣资源化利用的装置，包括：碱浸槽1，用于对氯本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氯化钛渣资源化利用方法，其特征在于，包括如下步骤：第1步，碱浸：将氯化钛渣用氢氧化钠碱液浸泡，pH调节在5.5～6.5，使氯离子被浸出，并沉淀重金属离子，形成渣浆；第2步，固液分离：对第1步的渣浆进行固液分离，得到中和渣和中和滤液；第3步，水洗：对第2步得到的中和渣进行水洗，进一步去除氯离子，再进行固液分离，得到水洗渣和水洗滤液；第4步，二次沉淀：在第2步中的中和滤液加入碳酸钠和氢氧化钠，调节pH＝9～11，进一步沉淀重金属离子，形成二次渣浆；第5步，陶瓷膜过滤：将二次渣浆采用陶瓷膜过滤，得到纯化后的滤液，作为氯碱工业用盐水。

【技术特征摘要】
1.一种氯化钛渣资源化利用方法，其特征在于，包括如下步骤：第1步，碱浸：将氯化钛渣用氢氧化钠碱液浸泡，pH调节在5.5～6.5，使氯离子被浸出，并沉淀重金属离子，形成渣浆；第2步，固液分离：对第1步的渣浆进行固液分离，得到中和渣和中和滤液；第3步，水洗：对第2步得到的中和渣进行水洗，进一步去除氯离子，再进行固液分离，得到水洗渣和水洗滤液；第4步，二次沉淀：在第2步中的中和滤液加入碳酸钠和氢氧化钠，调节pH＝9～11，进一步沉淀重金属离子，形成二次渣浆；第5步，陶瓷膜过滤：将二次渣浆采用陶瓷膜过滤，得到纯化后的滤液，作为氯碱工业用盐水。2.根据权利要求1所述的氯化钛渣资源化利用方法，其特征在于：所述的第1步中，氯化钛渣是氯化法生产四氯化钛过程中产生的。3.根据权利要求1所述的氯化钛渣资源化利用方法，其特征在于：所述的第1步中碱浸工艺参数：固液比为1：10～20，优选为1：15；碱浸时间为5～12h，优选为10h，碱浸时伴有搅拌工艺，碱浸终点时的pH＝5.5～6.5，优选为6。4.根据权利要求1所述的氯化钛渣资源化利用方法，其特征在于：所述的第1步中氢氧化钠碱液为氯碱工业中产生的NaOH，碱液质量百分比浓度为30wt％。5.根据权利要求1所述的氯化钛渣资源化利用的方法，其特征在于，所述的第2步中，固液分离采用的是陶瓷膜分离、板框过滤、离心分离中的一种或几种的组合。6.根据权利要求5所述的氯化钛渣资源化利用方法，其特征在于，所述的第2步中，固液分离是采用陶瓷膜和板框压滤机或离心机集成，即对碱浸渣浆先采用陶瓷膜进行过滤浓缩，陶瓷膜浓缩后产生的浓浆则采用板框压滤机或离心机进一步脱除水分而回收固体中和渣，陶瓷膜清液则进入二次沉淀工艺，而板框压滤机或离心机的滤液则又重新回到陶瓷膜再次过滤回收中和滤液。7.根据权利要求1所述的氯化钛渣资源化利用方法，其特征在于，所述的第3步中，水洗渣在建筑材料的生产中再利用；水洗滤液再次回用于碱浸过程中；水洗工艺参数为：固液比为1：10～20，优选为1：15；水洗时间...

【专利技术属性】
技术研发人员：王政强，王肖虎，万立，肖维溢，毛焱明，王志高，唐义，丁邦超，张永良，彭跃峰，彭文博，
申请(专利权)人：江苏久吾高科技股份有限公司，宜宾天原海丰和泰有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32