維持鈦渣浸出過程體系熱平衡的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鈦渣生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種維持鈦渣浸出過程體系熱平衡的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，通過鈦渣制備的人造金紅石或者富鈦料已經(jīng)成為鈦白粉的主要生產(chǎn)原料。鈦渣經(jīng)過一系列預(yù)處理后需要通過鹽酸對(duì)其進(jìn)行浸出來最終制備人造金紅石，浸出過程主要是為了去除鈦渣中非金紅石成分，浸出結(jié)束后改性鈦渣中的金紅石含量將達(dá)到或者超過90%，基本接近目標(biāo)產(chǎn)品的金紅石品味。但浸出過程的溫度需要控制在100°C以上，不同的預(yù)處理工藝使得浸出時(shí)間不盡相同。但一般均在5?10小時(shí)不等，整個(gè)浸出過程需要不斷的通過外界補(bǔ)充熱量來實(shí)現(xiàn)溫度的維持，這樣導(dǎo)致了大量的能量消耗，成本較高。
[0003]目前，對(duì)于浸出所得廢鹽酸的回收方法工業(yè)上已推廣使用的有噴霧焙燒法和流化床焙燒法兩種，兩種方法產(chǎn)生的鹽酸蒸汽溫度較高，但并沒有被利用，而是經(jīng)過凈化回收之后就冷卻了，熱量被浪費(fèi)掉，如果能將這部分熱量用于對(duì)浸出反應(yīng)體系加熱，將會(huì)節(jié)約不少能源。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為克服現(xiàn)有鈦渣浸出反應(yīng)需要對(duì)反應(yīng)器進(jìn)行持續(xù)加熱，能源消耗較大，并且不易控制溫度，浸出時(shí)間較長等不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:提供一種充分利用噴霧焙燒法和流化床焙燒法制得的鹽酸蒸汽來對(duì)浸出體系進(jìn)行加熱并維持熱平衡的方法。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:維持鈦渣浸出過程體系熱平衡的方法，包括以下步驟:
[0006]a、將經(jīng)過改性處理后的高溫鈦渣冷卻后，按所需固液比加入一定量的鹽酸，然后放入浸出反應(yīng)器中；
[0007]b、將用噴霧焙燒法或流化床焙燒法處理廢鹽酸時(shí)產(chǎn)生的高溫鹽酸蒸汽通入到浸出反應(yīng)器底部，與物料進(jìn)行換熱后從反應(yīng)器頂部排出；
[0008]C、根據(jù)實(shí)際反應(yīng)體系的溫度調(diào)節(jié)鹽酸蒸汽流量，使浸出體系的溫度保持在105 ±5。。；
[0009]d、浸出過程中將經(jīng)過浸出體系后的蒸汽引入水中進(jìn)行尾氣處理，制成稀鹽酸。
[0010]進(jìn)一步的是，步驟a中高溫鈦渣的冷卻溫度根據(jù)步驟b中采用的鹽酸蒸汽的種類進(jìn)行選取，如果采用的是噴霧焙燒法制得的鹽酸蒸汽，冷卻溫度為200?220°C ;如果采用的是流化床焙燒法制得的鹽酸蒸汽，冷卻溫度為150?170°C。
[0011]進(jìn)一步的是，在步驟a中加入鹽酸的質(zhì)量為η (噸)，步驟b如果采用的是噴霧焙燒法制得的鹽酸蒸汽，則鹽酸蒸汽的流量為21.43η?25.79n (m3/min);步驟b如果采用的是流化床焙燒法制得的鹽酸蒸汽，則鹽酸蒸汽的流量為12.92η?14.86n(m3/min)。
[0012]進(jìn)一步的是，在步驟b中需記錄鹽酸蒸汽進(jìn)入浸出體系前的溫度Tl和經(jīng)過浸出體系后的溫度T2，在步驟c中根據(jù)Tl與T2的溫度差來微調(diào)鹽酸蒸汽流量，噴霧焙燒法制得的鹽酸蒸汽，Tl與T2的溫度差應(yīng)小于400°C ;流化床焙燒法制得的鹽酸蒸汽，Tl與T2的溫度差應(yīng)小于150°C。
[0013]本發(fā)明的有益效果是:利用噴霧焙燒法和流化床焙燒法處理廢鹽酸時(shí)產(chǎn)生的高溫鹽酸蒸汽來對(duì)浸出體系進(jìn)行加熱，使資源得到充分利用，節(jié)約了能源，降低了生產(chǎn)成本，并且通過鹽酸蒸汽與物料進(jìn)行混合換熱，使得反應(yīng)更快，更充分，溫度也更容易控制，縮短了浸出時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0015]本發(fā)明維持鈦渣浸出過程體系熱平衡的方法，包括以下步驟:
[0016]a、將經(jīng)過改性處理后的高溫鈦渣冷卻后，按所需固液比加入一定量的鹽酸，然后放入浸出反應(yīng)器中，浸出反應(yīng)器應(yīng)采用特殊的密封式的反應(yīng)器，反應(yīng)器底部具有氣體入口，便于后續(xù)通入鹽酸蒸汽與物料進(jìn)行混合；
[0017]b、將用噴霧焙燒法或流化床焙燒法處理廢鹽酸時(shí)產(chǎn)生的高溫鹽酸蒸汽通入到浸出反應(yīng)器底部，與物料進(jìn)行換熱后從反應(yīng)器頂部排出，浸出過程中需要不斷攪拌物料，使物料受熱更均勻，反應(yīng)更充分；
[0018]C、根據(jù)實(shí)際反應(yīng)體系的溫度調(diào)節(jié)鹽酸蒸汽流量，使浸出體系的溫度保持在105±5°C，由于氣體在反應(yīng)器中與物料換熱的時(shí)間較短，所以需要調(diào)節(jié)鹽酸蒸汽的流量來持續(xù)為浸出體系提供熱量，最終達(dá)到熱平衡；
[0019]d、浸出過程中將經(jīng)過浸出體系后的蒸汽引入水中進(jìn)行尾氣處理，制成稀鹽酸，經(jīng)過浸出體系后，一部分鹽酸蒸汽會(huì)溶于溶液中被反應(yīng)消耗掉，另一部分仍含有大量鹽酸，可溶于水中制成4?6%的稀鹽酸。
[0020]由于流化床焙燒法產(chǎn)生的鹽酸蒸汽溫度較高，一般在800°C左右，而噴霧焙燒法產(chǎn)生的鹽酸蒸汽溫度較低，一般在300°C左右，所以為了使浸出體系的溫度盡快達(dá)到100°C左右，采用不同的鹽酸蒸汽高溫鈦渣的冷卻溫度應(yīng)不同，經(jīng)過反復(fù)計(jì)算、實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)采用流化床焙燒法產(chǎn)生的鹽酸蒸汽時(shí)，鈦渣冷卻到150?170°C效果最好；采用噴霧焙燒法產(chǎn)生的鹽酸蒸汽時(shí)，鈦渣冷卻到200?220°C效果最好。
[0021]在實(shí)際生產(chǎn)過程中，每次加入浸出體系的鈦渣和鹽酸的質(zhì)量會(huì)不盡相同，為了快速確定針對(duì)不同質(zhì)量的物料所需的鹽酸蒸汽的流量，對(duì)步驟a中加入的鹽酸與所需蒸汽流量進(jìn)行反復(fù)計(jì)算和驗(yàn)證后得出:步驟a中加入濃度為20%的鹽酸質(zhì)量為η(噸)，步驟b如果采用的是噴霧焙燒法制得的鹽酸蒸汽，則鹽酸蒸汽的流量為21.43η?25.79n (m3/min);步驟b如果采用的是流化床焙燒法制得的鹽酸蒸汽，則鹽酸蒸汽的流量為12.92η?
14.86n (m3/min)。根據(jù)這個(gè)結(jié)論，可快速確定每次浸出反應(yīng)所需的鹽酸蒸汽流量的大致范圍，然后再進(jìn)行微調(diào)，使浸出體系的溫度盡快到達(dá)并維持在所需溫度，有利于提高生產(chǎn)效率。
[0022]進(jìn)一步的，在步驟b中確定鹽酸蒸汽流量的大致范圍后，還需要進(jìn)行微調(diào)，使浸出體系保持在適當(dāng)溫度，微調(diào)流量時(shí)可以根據(jù)浸出體系的實(shí)際溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，但這個(gè)溫度受外界影響較大，波動(dòng)頻繁，不易控制，最好是通過比較鹽酸蒸汽經(jīng)過浸出體系前后的溫度差來進(jìn)行控制，具體方法是，記錄鹽酸蒸汽進(jìn)入浸出體系前的溫度Tl和經(jīng)過浸出體系后的溫度T2，經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn)和比對(duì)，要將浸出體系的溫度維持在105±5°c，當(dāng)采用噴霧焙燒法制得的鹽酸蒸汽時(shí)，Tl與T2的溫度差應(yīng)小于400°C;當(dāng)采用流化床焙燒法制得的鹽酸蒸汽時(shí)，Tl與T2的溫度差應(yīng)小于150°C。
[0023]實(shí)施例一
[0024]采用流化床焙燒法制得的鹽酸蒸汽，取經(jīng)過預(yù)處理的高溫鈦渣10g降溫至160°C后，按照固液比1:2.5的比例配入濃度為20%的稀鹽酸開始浸出，利用蒸餾得到的鹽酸蒸汽來模擬經(jīng)過流化床處理后的鹽酸蒸汽，將蒸汽通過電阻加熱管加熱至800°C后通入浸出體系中，按照流化床方法中的流量參數(shù)調(diào)節(jié)蒸汽流量為每分鐘1.3L，經(jīng)過浸出體系后蒸汽溫度降至523°C，整個(gè)過程對(duì)浸出體系不提供額外加熱，在4小時(shí)的時(shí)間內(nèi)浸出體系溫度一直穩(wěn)定保持在105±5°C，4小時(shí)后得到的尾氣處理液中鹽酸濃度為5.1%。
[0025]實(shí)施例二
[0026]采用噴霧焙燒法制得的鹽酸蒸汽，取經(jīng)過預(yù)處理的高溫鈦渣10g降溫至220°C后，按照固液比1:3的比例配入濃度為20%的稀鹽酸開始浸出，利用蒸餾得到的鹽酸蒸汽來模擬經(jīng)過噴霧焙燒處理后的鹽酸蒸汽，將蒸汽通過電阻加熱管加熱至300°C后通入浸出體系中，按照噴霧焙燒法中的流量參數(shù)調(diào)節(jié)蒸汽流量為每分鐘2.2L，經(jīng)過浸出體系后蒸汽溫度降至167°C，整個(gè)過程對(duì)浸出體系不提供額外加熱，在3.5小時(shí)的時(shí)間內(nèi)浸出體系溫度一直穩(wěn)定保持在105±5°C，3.5小時(shí)后得到的尾氣處理液中鹽酸濃度為5.4%。
[0027]由上述實(shí)施例可知，采用鹽酸蒸汽對(duì)浸出體系進(jìn)行加熱，不僅能夠節(jié)約能源，溫度也更容易控制，并且浸出時(shí)間也縮短了不少，在減少了生產(chǎn)成本的同時(shí)還提高了生產(chǎn)效率，具有很好實(shí)用性。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.維持鈦渣浸出過程體系熱平衡的方法，其特征是，包括以下步驟: a、將經(jīng)過改性處理后的高溫鈦渣冷卻后，按所需固液比加入一定量的鹽酸，然后放入浸出反應(yīng)器中； b、將用噴霧焙燒法或流化床焙燒法處理廢鹽酸時(shí)產(chǎn)生的高溫鹽酸蒸汽通入到浸出反應(yīng)器底部，與物料進(jìn)行換熱后從反應(yīng)器頂部排出； c、根據(jù)實(shí)際反應(yīng)體系的溫度調(diào)節(jié)鹽酸蒸汽流量，使浸出體系的溫度保持在105±5°C; d、浸出過程中將經(jīng)過浸出體系后的蒸汽引入水中進(jìn)行尾氣處理，制成稀鹽酸。2.如權(quán)利要求1所述的維持鈦渣浸出過程體系熱平衡的方法，其特征是:步驟a中高溫鈦渣的冷卻溫度根據(jù)步驟b中采用的鹽酸蒸汽的種類進(jìn)行選取，如果采用的是噴霧焙燒法制得的鹽酸蒸汽，冷卻溫度為200?220°C ;如果采用的是流化床焙燒法制得的鹽酸蒸汽，冷卻溫度為150?170°C。3.如權(quán)利要求2所述的維持鈦渣浸出過程體系熱平衡的方法，其特征是:在步驟a中加入鹽酸的質(zhì)量為η (噸)，步驟b如果采用的是噴霧焙燒法制得的鹽酸蒸汽，則鹽酸蒸汽的流量為21.43η?25.79n(m3/min);步驟b如果采用的是流化床焙燒法制得的鹽酸蒸汽，則鹽酸蒸汽的流量為12.92η?14.86n (m3/min)。4.如權(quán)利要求3所述的維持鈦渣浸出過程體系熱平衡的方法，其特征是:在步驟b中需記錄鹽酸蒸汽進(jìn)入浸出體系前的溫度Tl和經(jīng)過浸出體系后的溫度T2，在步驟c中根據(jù)Tl與T2的溫度差來微調(diào)鹽酸蒸汽流量，噴霧焙燒法制得的鹽酸蒸汽，Tl與T2的溫度差應(yīng)小于400°C ;流化床焙燒法制得的鹽酸蒸汽，Tl與T2的溫度差應(yīng)小于150°C。
【專利摘要】本發(fā)明公開的是鈦渣生產(chǎn)領(lǐng)域的一種用于維持鈦渣浸出過程體系熱平衡的方法，該方法主要是利用噴霧焙燒法或流化床焙燒法處理廢鹽酸時(shí)產(chǎn)生的高溫鹽酸蒸汽來對(duì)浸出體系進(jìn)行加熱，并通過控制蒸汽流量來保持浸出體系的溫度穩(wěn)定，而不需要外部提供額外的加熱，相比于現(xiàn)有技術(shù)，本方法使廢物資源得到充分利用，節(jié)約了能源，降低了生產(chǎn)成本，并且通過鹽酸蒸汽與物料進(jìn)行混合換熱，使得反應(yīng)更快，更充分，溫度也更容易控制，縮短了浸出時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。
【IPC分類】C22B7/04, C22B3/10
【公開號(hào)】CN105039731
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510575094
【發(fā)明人】鄭權(quán)
【申請(qǐng)人】攀鋼集團(tuán)攀枝花鋼鐵研究院有限公司
【公開日】2015年11月11日
【申請(qǐng)日】2015年9月10日