本发明专利技术提供了一种硫酸法生产钛白粉工艺及其酸解钛液还原装置和方法。所述装置包括压缩空气供给管、第一阀门、第二阀门、压缩空气阀门以及通过管道依次连接的混料釜、输料泵和反应器，混料釜用于将铁质还原剂和水混合制成悬浮液；第一阀门设置在管道的位于混料釜和输料泵之间的第一部位上；第二阀门设置在管道的位于输料泵和反应器之间的第二部位上；压缩空气供给管连接至管道的第二部位与反应器之间的第三部位上，以将压缩空气通过管道提供至反应器；压缩空气阀门设置在压缩空气供给管上；反应器内盛装有待还原的酸解钛液，其底部设置有压缩空气分布板；管道与反应器连接的一端延伸至反应器的底部并高于压缩空气分布板且位于酸解钛液的液面之下。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及硫酸法生产钛白粉工艺，更具体地讲，涉及一种硫酸法生产钛白粉工艺中的酸解钛液还原装置和方法。
技术介绍
硫酸法生产钛白是成熟的生产方法，使用的原料为钛铁矿或钛渣等含钛物料，其主要包括以下几个工序:原矿准备；用硫酸分解含钛物料制取硫酸钛溶液；溶液净化除铁；由硫酸钛溶液水解解析出偏钛酸；偏钛酸煅烧制得二氧化钛以及后处理工序等。在采用钛铁矿为原料时，由于铁在钛铁矿中以二价和三价两种不同状态存在，因此在浸取的钛液中既有硫酸亚铁(FeSO4),又有硫酸高铁(Fe2(SO4)3X这两种铁盐在一定条件下，会发生水解而生成沉淀。其中，硫酸亚铁在酸性溶液中是稳定的，只有在PH值大于5时才开始水解生产氢氧化亚铁沉淀，因此在钛液水解过程中它始终保持溶解状态，而在偏钛酸洗涤时得以除去。而硫酸高铁在PH值为2.5的酸性溶液中即开始水解，生产氢氧化铁沉淀，在偏钛酸洗涤时，它会变成沉淀而混杂于其中，煅烧时变成红棕色的三氧化二铁而污染钛白成品。为了防止这种现象的发生，在钛液中使铁保持二价状态至关重要，因此，应该将闻价铁还原为亚铁。还原的方法很多，其中工业上应用较多的是化学还原法，即加入还原剂将三价铁离子还原为二价铁离子。为了保证溶液中的三价铁全部还原为二价铁，还原反应应该略微过度，此时溶液中就有少部分四价钛被还原为三价钛。三价钛的存在,可以保证三价铁还原完全，这是因为，氧化还原反应有先后次序，三价铁先还原为二价铁，然后再是四价钛还原为三价钛。但在生产过程是经常遇到氧化条件，例如与空气接触或以压缩空气搅拌，因此还原要过量一些，保持一定数量的三价钛，并且三价钛的还原性较强，它比亚铁先氧化，这样就保证了二价铁不被氧化。但过多的三价钛存在是不利的，在正常水解情况下，三价钛不会水解沉淀而留在溶液中，成为生产中的损失，直接影响水解率。一般地，还原溶液应保持三价钛含量为2.5~4克/升(以TiO2折算)，三价钛控制高低要视品种的不同和气温的高低而定。目前，钛液的制备通常在酸解锅中进行，为了保证钛液中不存在高价铁，通常采用从酸解锅顶部直接向酸解钛液液面投加铁粉并从酸解锅底部通入压缩空气进行搅拌的方法。按现有的操作方法，铁粉消耗量常常是理论消耗量的2倍以上，并且反应速度较慢，还原时间较长，由于需要采用从酸解锅底部通入大量压缩空气进行搅拌，增加了空气氧化造成的铁皮消耗。因此，还原用铁消耗量较高，吨钛白还原用铁粉消耗量在IOOKg左右。
技术实现思路
针对现有技术中存在的不足，本专利技术的目的之一在于解决上述现有技术中存在的一个或多个问题。本专利技术的目的之一在于提供一种在硫酸法生产钛白粉工艺中能够减少酸解钛液还原时铁粉消耗的装置及方法。本专利技术的一方面提供了一种硫酸法生产钛白粉工艺中的酸解钛液还原装置。所述装置包括压缩空气供给管、第一阀门、第二阀门、压缩空气阀门以及通过管道依次连接的混料釜、输料泵和反应器，其中，所述混料釜用于将铁质还原剂和水混合制成悬浮液，其包括釜体和设置在釜体内的搅拌器；所述第一阀门设置在所述管道的位于混料釜和输料泵之间的第一部位上；所述第二阀门设置在所述管道的位于输料泵和反应器之间的第二部位上；所述压缩空气供给管连接至所述管道的所述第二部位与反应器之间的第三部位上，以将压缩空气通过管道提供至反应器；所述压缩空气阀门设置在压缩空气供给管上；所述反应器内盛装有待还原的酸解钛液，其底部设置有压缩空气分布板；所述管道与反应器连接的一端延伸至反应器的底部并高于所述压缩空气分布板且位于酸解钛液的液面之下。根据本专利技术硫酸法生产钛白粉工艺中的酸解钛液还原装置的一个实施例，所述管道延伸至反应器底部的一端与所述压缩空气分布板之间的距离在20cm以上。根据本专利技术硫酸法生产钛白粉工艺中的酸解钛液还原装置的一个实施例，所述管道位于反应器内的部分由直管段和锥形出口段构成，其中，所述锥形出口段的小口径端与直管段连通。根据本专利技术硫酸法生产钛白粉工艺中的酸解钛液还原装置的一个实施例，所述锥形出口段的喷射角为45~150°，优选为90°。根据本专利技术硫酸法生产钛白粉工艺中的酸解钛液还原装置的一个实施例，所述搅拌器包括搅拌轴和安装在所述搅拌轴一端上的搅拌叶片，所述搅拌轴的另一端与驱动单元连接，并且所述搅拌轴能够在驱动单元驱动下带动搅拌叶片旋转，所述搅拌叶片伸入所述混料釜的釜体下部。根据本专利技术硫酸法生产钛白粉工艺中的酸解钛液还原装置的一个实施例，所述混料釜的釜体由顶盖、直筒形侧壁和弧形底面构成，所述弧形底面上设置有出料口。根据本专利技术硫酸法生产钛白粉工艺中的酸解钛液还原装置的一个实施例，所述压缩空气阀门靠近所述输料泵设置。根据本专利技术硫酸法生产钛白粉工艺中的酸解钛液还原装置的一个实施例，所述反应器为酸解锅。本专利技术的另一方面提供了一种硫酸法生产钛白粉工艺中的酸解钛液还原方法，所述酸解钛液为含钛物料经酸解和浸取步骤后得到的溶液，所述方法采用如上所述的酸解钛液还原装置对酸解钛液进行还原处理，具体包括以下步骤:将铁质还原剂和水兑入所述混料釜内，在所述搅拌器 的搅拌作用下，铁质还原剂与水混合形成悬浮液；打开所述第一阀门和第二阀门并开启所述输料泵，将悬浮液输送至所述反应器的底部；待悬浮液输送完毕后，关闭所述输料泵、第一阀门和第二阀门，同时开启所述压缩空气阀门；调节从所述反应器底部通入的搅拌用压缩空气流量，保持酸解钛液轻微流动至还原反应结束。根据本专利技术硫酸法生产钛白粉工艺中的酸解钛液还原方法的一个实施例，所述调节从所述反应器底部通入的搅拌用压缩空气流量的步骤将通入的压缩空气流量控制为100 ~200mVh。本专利技术还提供了一种硫酸法生产钛白粉工艺，包括将含钛物料依次进行酸解、浸取和还原的步骤，其中，还原的步骤采用如上所述的酸解钛液还原方法来实现，并且，在进行所述酸解和浸取步骤中，关闭所述第一阀门、第二阀门和输料泵，同时开启所述压缩空气阀门。与现有技术相比，本专利技术的有益效果包括:利用泵将铁粉直接投加至酸解钛液深处，因此可以使铁粉充分用于三价铁和四价钛的还原，并减少压缩空气带入的氧气量，从而减少了铁粉的过量消耗。此外，所采用的装置简单，易于实施。【附图说明】通过下面结合附图进行的描述，本专利技术的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中:图1是本专利技术示例性实施例的硫酸法生产钛白粉工艺中的酸解钛液还原装置的结构示意图。图2是图1中酸解锅内管道出口处的放大结构示意图。附图标记说明:1-搅拌器，2-混料爸，3-第一阀门，4-输料泵，5-第二阀门，6_压缩空气阀门，7-酸解锅，8-管道出口，9-压缩空气分布板。【具体实施方式】 在下文中，将结合附图和示例性实施例详细地描述根据本专利技术的。图1是本专利技术示例性实施例的硫酸法生产钛白粉工艺中的酸解钛液还原装置的结构示意图。图2是图1中酸解锅内管道出口处的放大结构示意图。如图1所示，根据本专利技术示例性实施例的硫酸法生产钛白粉工艺中的酸解钛液还原装置包括:压缩空气供给管、第一阀门3、第二阀门5、压缩空气阀门6以及通过管道依次连接的混料釜2、输料泵4和酸解锅7。其中，混料釜2用于将铁质还原剂(铁质还原剂是指主要成分为金属铁的物质，例如，铁粉、铁皮、铁屑等)和水混合制成悬浮液，以便于输料泵4输送，混料釜2包括釜体和设置在釜体内的搅拌器I。在本实施例中，本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种硫酸法生产钛白粉工艺中的酸解钛液还原装置，其特征在于，所述装置包括压缩空气供给管、第一阀门、第二阀门、压缩空气阀门以及通过管道依次连接的混料釜、输料泵和反应器，其中，所述混料釜用于将铁质还原剂和水混合制成悬浮液，其包括釜体和设置在釜体内的搅拌器；所述第一阀门设置在所述管道的位于混料釜和输料泵之间的第一部位上；所述第二阀门设置在所述管道的位于输料泵和反应器之间的第二部位上；所述压缩空气供给管连接至所述管道的所述第二部位与反应器之间的第三部位上，以将压缩空气通过管道提供至反应器；所述压缩空气阀门设置在压缩空气供给管上；所述反应器内盛装有待还原的酸解钛液，其底部设置有压缩空气分布板；所述管道与反应器连接的一端延伸至反应器的底部并高于所述压缩空气分布板且位于酸解钛液的液面之下。
【技术特征摘要】
1.一种硫酸法生产钛白粉工艺中的酸解钛液还原装置，其特征在于，所述装置包括压缩空气供给管、第一阀门、第二阀门、压缩空气阀门以及通过管道依次连接的混料釜、输料泵和反应器，其中， 所述混料釜用于将铁质还原剂和水混合制成悬浮液，其包括釜体和设置在釜体内的搅拌器； 所述第一阀门设置在所述管道的位于混料釜和输料泵之间的第一部位上； 所述第二阀门设置在所述管道的位于输料泵和反应器之间的第二部位上； 所述压缩空气供给管连接至所述管道的所述第二部位与反应器之间的第三部位上，以将压缩空气通过管道提供至反应器； 所述压缩空气阀门设置在压缩空气供给管上； 所述反应器内盛装有待还原的酸解钛液，其底部设置有压缩空气分布板； 所述管道与反应器连接的一端延伸至反应器的底部并高于所述压缩空气分布板且位于酸解钛液的液面之下。2.根据权利要求1所述的硫酸法生产钛白粉工艺中的酸解钛液还原装置，其特征在于，所述管道延伸至反应器 底部的一端与所述压缩空气分布板之间的距离在20cm以上。3.根据权利要求1所述的硫酸法生产钛白粉工艺中的酸解钛液还原装置，其特征在于，所述管道位于反应器内的部分由直管段和锥形出口段构成，其中，所述锥形出口段的小口径端与直管段连通。4.根据权利要求3所述的硫酸法生产钛白粉工艺中的酸解钛液还原装置，其特征在于，所述锥形出口段的喷射角为45~150°。5.根据权利要求1所述的硫酸法生产钛白粉工艺中的酸解钛液还原装置，其特征在于，所述搅拌器包括搅拌轴和安装在所述搅拌轴一端上的搅拌叶片，所述搅拌轴的另一端与驱动单元连接，并且所述搅拌轴能够在驱动单元驱动下带动搅拌叶...
【专利技术属性】
技术研发人员：王斌，杜剑桥，吴健春，任亚平，程晓哲，杨仰军，秦兴华，
申请(专利权)人：攀钢集团研究院有限公司，攀钢集团钛业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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