钛液的提纯方法技术

本发明专利技术属于钛白粉生产领域，具体涉及在硫酸法钛白粉生产工艺中，将酸解、溶解、过滤后得到的钛液的提纯方法，应用此方法可大大减少废酸、废水的排放。本发明专利技术提纯方法包括如下步骤：A、把钛液中的二价铁离子氧化成三价铁离子；B、将盐酸或氯化氢气体通入钛液络合三价铁离子；C、将络合后的三价铁离子萃取至有机相；D、分离有机相与钛液，即得提纯后的钛液。将钛液按照本发明专利技术提纯方法处理后，大大减少了硫酸法钛白粉生产中废酸、废水的排放，并可提高钛白粉的产品质量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于钛白粉生产领域，具体涉及在硫酸法钛白粉生产工艺中，将酸解、溶解、过滤后得到的。
技术介绍
氯化法和硫酸法为当今世界上生产钛白粉的两个主要工艺流程。全球氯化法钛白粉与硫酸法钛白粉的产能比例大约为56 44。氯化法钛白粉生产主要集中在欧美地区， 硫酸法钛白粉生产工艺主要集中在亚太地区。硫酸法与氯化法相比，具有工艺流程长、自动化程度低、产品质量差、“三废”排量大和基建投资相对较高等缺点。其中产品质量差和“三废”排量大两方面尤为突出，而欧美国家淘汰硫酸法的主要原因正是因该法“三废”排量大， 对环境不友好。如果“三废”排量大的问题不能尽快解决，中国现有的硫酸法生产工艺也会在不久的将来面临被淘汰的局面。从而中国将有很大一部分岩矿型钛铁矿无法得到有效应用。硫酸法通常采用还原、冷却、硫酸亚铁结晶与分离、硫酸氧钛水解与分离、水洗和漂白水洗等工序来去除杂质；此除杂工艺过程长而复杂，控制难度大，同时要排放大量的酸性废水。硫酸法产生的稀废酸中硫酸浓度约为15-20%，但因其含有复杂的组分，如i^eS04、 MgSO4, CaSO4, TiOSO4, MnSO4, Al2(SO4)3等，回收处理难度很大，很难再生成理想浓度的硫酸循环利用。总之，废酸与酸性废水的治理一直是硫酸法钛白粉生产的棘手难题，尤其是废酸治理的费用占硫酸法钛白粉生产成本的25-30%，至今尚未有很好的解决措施。目前，国内外硫酸法钛白粉生产水解废酸处理的研究主要集中在废酸治理方面，很少对废酸、废水产生的源头进行研究。
技术实现思路
本专利技术所解决的技术问题是针对硫酸法钛白粉生产工艺中制备的钛液，提供一种新的提纯方法，应用此方法可大大减少废酸、废水的排放。硫酸法制备钛白粉，通常的工艺主要步骤如下钛铁矿或钛渣酸解，溶解，澄清，水解，过滤，漂洗、漂白，过滤洗涤，盐处理，煅烧制粉。将硫酸法中酸解、溶解步骤所得到的溶液过滤制得钛液，然后应用本专利技术的提纯方法对钛液进行处理，该方法包括如下步骤A、把钛液中的二价铁离子氧化成三价铁离子；B、将盐酸或氯化氢气体通入钛液络合三价铁离子；C、将络合后的三价铁离子萃取至有机相；D、分离有机相与钛液，即得提纯后的钛液。将钛液按照本专利技术提纯方法处理后，大大减少硫酸法中废酸、废水的排放，并可提高钛白粉的产品质量。为了配合步骤C形成络合物HFeCl4，不掺入其他杂质，步骤A中优选氯气、氧气、臭氧、过氧化氢用于氧化二价铁离子，或采用电解法使二价铁离子转化成三价铁离子，各氧化法可择一或混合使用。因钛液中氯离子的摩尔浓度越高钛液中游离三价铁离子的摩尔浓度越低，萃取后的钛液越纯，为了促使络合反应进行，形成更多的络合物，步骤B中通入盐酸或氯化氢气体，使钛液中氯离子的摩尔浓度至少是三价铁离子的摩尔浓度的4倍。为了将三价铁离子萃取至有机相，萃取剂为酸性有机磷化合物、羧酸、磺酸羟基肟、8-羟基喹啉、二酮、中性磷酸酯、氧化磷、酮类、醇类、醚类和胺类的一种或几种混合物。为了调节萃取剂粘度、控制萃取过程中的乳化现象，还可以添加适当的稀释剂，如可采用苯、三氯甲烷、甲苯、煤油、磺化煤油、正己烷等中的一种或任意混合作为稀释剂。稀释剂应用时，本领域技术人员可根据实际情况进行调配，稀释剂与萃取剂的混合比例(体积比)为(0-4.5) 1。萃取时，有机相(0)与钛液㈧的添加比例，0/Α体积比介于0. 2与1. 5之间(即有机相与钛液的添加比例为0.2-1. 5 1)。0/Α比视钛液中三价铁浓度与萃取剂Fe3+萃取容量而变化。如钛液中的三价铁浓度高，则选用高的0/Α比。由于提纯后的钛液中还有少量盐酸，为回收盐酸，本专利技术方法中采用循环加热与喷淋钛液的方式来解析和回收盐酸；加热时，温度宜低于110°C。。步骤D分离后的有机相经水洗后可再生循环使用。具体地，水洗时有机相与水的体积比为1-2 1，经搅拌与分离后，98%以上的铁被转移至水相，有机相即可实现循环使用。减少钛液中的杂质，有助于减少废酸、废渣、废水的产生，而且会提高钛白粉的产品质量，因此本专利技术使用的原料优选高钛盐酸浸出渣。该高钛盐酸浸出渣是按照中国专利申请200910306494. 5公开的内容制备，即由钛铁矿经盐酸浸出法浸取得到的固体渣， 主要化学组成为 Al2O3 0. 1-0. 75%, CaO 0. 1-1. 15%, TFe 1. 0-8%, MgO 0. 1-1. 8%, SiO2 2-15%, TiO2 65-97%、V2O5 小于 0.3% ；渣中的 Fe 主要为 FeO 和 Fe203。制备高钛盐酸浸出渣时，所用的盐酸浸出法可以为盐酸直接浸取法，或为BCA盐酸浸取法，或为预氧化_流态化常压浸出法，或为预氧化_选冶联合加压浸出法。为了工艺的简便性，优选盐酸直接浸取法，工艺步骤如下A、混合钛铁矿与盐酸，钛铁矿质量(克)与盐酸溶液的体积(毫升)比为1 2. 5 5，盐酸浓度为18% 30%，加热至70°C 150°C 进行浸出反应，反应时间为1-8小时；B、反应液过滤，干燥所得固体，该固体即为酸溶性的高钛盐酸浸出渣；步骤B干燥时，控制温度低于350°C。以高钛盐酸浸出渣为原料应用硫酸法的步骤如下A、混合硫酸与高钛盐酸浸出渣，加热至130-200°C后，控制加热让反应进行并保持其反应温度；其中酸渣比以重量计为1.4 1.9 1 ；B、反应后得到粘稠状固态混合物；C、将该混合物置于140-220°C熟化1_4小时，冷却，加温水，加水量为硫酸体积的 2 3倍；加水是为了将硫酸氧钛和硫酸钛溶解于水中；其中，熟化即是将酸解产物-粘稠状固态混合物进一步进行酸解反应；D、搅拌至固态混合物溶解，过滤得钛液，该钛液为硫酸氧钛和硫酸钛的混合物。针对采用盐酸浸出法浸取钛铁矿的生产工艺，为了提高钛铁矿浸出速度，可应用中国专利申请200910311886.0公开的浸取液，即由可溶性氯化盐与盐酸组成的复合体系， 浸取液中可溶性氯化盐的浓度为0. 5mol/L至饱和浓度；可溶性氯化盐可采用氯化钠、氯化钾、氯化锂、氯化氨、氯化钙、氯化镁、氯化亚铁、氯化锰、三氯化铝、三氯化铁中的至少一种。 应用该浸取液的盐酸浸出法，酸浸条件为温度80-150°C ；酸浸条件为压力0-4kg/cm2 ；酸浸步骤中浸取液与钛精矿的比例2. 5-4L/kg。本专利技术提纯方法的有益效果1、废酸实现循环利用。提纯后的钛液水解后，废酸中杂质低，无需除杂处理，就可将该废酸直接浓缩成理想浓度后再次利用，从而实现硫酸的循环利用。2、提纯后的钛液水解后的洗涤次数减少。水解后的洗涤目的由以往的除杂变成仅仅是洗去余酸，可以大大减少水洗级数，因而可减少酸性废水的产生和排放，减排量可达 80%。3、钛白粉产品质量高。使用本专利技术提纯方法，钛液经有机萃取后，所含染色杂质 Fe,Mn, Cr, Ni的总量约在20ppm，钛白粉的产品质量与氯化法相当。4、提纯方法中应用的萃取剂和盐酸可以循环利用。经萃取分离后的钛液含有少量的盐酸，在负压条件下，循环加热与喷淋钛液来解析和回收盐酸；钛液加热温度应低于其水解温度，一股应低于110°C。载有铁的氯化络合物的萃取剂经水洗再生后循环再使用萃取剂水洗再生可按萃取剂与水的体积比为(1-2) 1混合，经搅拌与分离后，98%以上的铁被转移本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．钛液的提纯方法，其特征在于：它包括如下步骤：Ａ、把钛液中的二价铁离子氧化成三价铁离子；Ｂ、将盐酸加入钛液络合三价铁离子；Ｃ、将络合后的三价铁离子萃取至有机相；Ｄ、分离有机相与钛液，即得提纯后的钛液。

【技术特征摘要】
1.钛液的提纯方法，其特征在于它包括如下步骤A、把钛液中的二价铁离子氧化成三价铁离子；B、将盐酸加入钛液络合三价铁离子；C、将络合后的三价铁离子萃取至有机相；D、分离有机相与钛液，即得提纯后的钛液。2.根据权利要求1所述的钛液的提纯方法，其特征在于步骤A中是采用氯气氧化、氧气氧化、臭氧氧化、过氧化氢氧化或电解氧化法中的一种方法或几种方法混合，将二价铁离子氧化成三价铁离子。3.根据权利要求1所述的钛液的提纯方法，其特征在于步骤B中通入盐酸或氯化氢气体，使钛液中氯离子的摩尔浓度至少是三价铁离子的摩尔浓度的4倍。4.根据权利要求1所述的钛液的提纯方法，其特征在于步骤C中萃取采用的萃取剂为酸性有机磷化合物、羧酸、磺酸羟基肟、8-羟基喹啉、β-二酮、中性磷酸酯、氧化磷、酮类、醇类、醚类和胺类的一种或几种混合物。5.根据权利要求4所述的钛液的提纯方法，其特征在于步骤C中萃取时采用苯、三氯甲烷、甲苯、煤油、磺化煤油、正己烷等中的一种或任意混合作为稀释剂。6.根据权利要求1所述的钛液的提纯方法，其特征在于步骤C萃取时，有机相与钛液的添加比例为0. 2-1. 5 1。7.根据权利要求1所述的钛液的提纯方法，其特征在于在负压条件下，将步骤D所得提纯后的钛液，以循环加热与喷淋钛液的方式来解析和回收盐酸。8.根据权利要求7所述的钛液的提纯方法，其特征在于回收盐酸在加热时，温度低于 110°C。9.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈树忠，
申请(专利权)人：陈树忠，
类型：发明
国别省市：US