專利名稱：硫酸法鈦白粉生產(chǎn)中轉(zhuǎn)窯尾氣和稀硫酸綜合利用的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種硫酸法鈦白粉生產(chǎn)中轉(zhuǎn)窯尾氣、稀硫酸綜合利用的處理方法。
背景技術(shù)：
采用硫酸法鈦白粉具有原料來源充足、生產(chǎn)成本低等優(yōu)點(diǎn)，但無論采用鈦精礦或高鈦渣為原料，每生產(chǎn)一噸鈦白粉要有6～10噸約18～22％的稀硫酸。目前，該稀硫酸通常是采用濃縮的方法來加以利用的。由于稀硫酸中含有大量的FeSO4、Ti(SO4)2、Al2(SO4)3等金屬硫酸鹽，給利用帶來困難。
專利CN1202989C采用熱煙氣與稀硫酸在噴霧塔中直接接觸通過熱交換進(jìn)行濃縮，分離出沉淀物，再將濃縮液冷卻并過濾得到60％濃硫酸。該工藝特點(diǎn)是流程短，但熱煙氣需要消耗大量的能量，另外由于濃縮過程中的高溫、高酸濃、高流動(dòng)狀態(tài)，所析出的硫酸亞鐵為細(xì)小的FeSO4.H2O晶粒，再加上固形態(tài)鈦未提前分離，使得濃縮酸粘度較大，容易造成霧化噴頭堵塞，導(dǎo)致濃縮裝置難以實(shí)現(xiàn)正常生產(chǎn)；所分離出來的FeSO4.H2O含酸量高，綜合利用難度大。
專利CN1171777C采用沉淀預(yù)處理先分離出固形鈦，再用氣液分離型非揮發(fā)性溶液濃縮裝置在50～60℃下進(jìn)行中溫濃縮，并過濾除去無機(jī)鹽，得到40～50％的預(yù)濃縮酸，再通過氣液分離型非揮發(fā)性溶液濃縮裝置在65～75℃下進(jìn)行二次濃縮，得到濃度大于70％的硫酸，再與98％的濃硫酸混配用于硫酸法鈦白粉生產(chǎn)的水解工序回用。該方法可以克服專利CN1202989C存在的固形鈦和無機(jī)鹽堵塞濃縮裝置的問題，但兩次濃縮均需要兩次對(duì)稀硫酸進(jìn)行加熱升溫，能耗更高。
為了更好地節(jié)約能源，專利CN1042527A公開了一種利用部分轉(zhuǎn)窯尾氣熱量對(duì)稀硫酸進(jìn)行濃縮的處理方法。該方法是將稀硫酸與轉(zhuǎn)窯尾氣直接接觸，進(jìn)行預(yù)濃縮并分離殘?jiān)?，得?6～29％的一級(jí)預(yù)濃縮酸，再將一級(jí)預(yù)濃縮酸冷卻沉淀出含結(jié)晶水的金屬硫酸鹽，使酸濃提高至30～35％，再經(jīng)二級(jí)濃縮至60～71％，分離析出的金屬硫酸鹽，再返回用于硫酸法鈦?zhàn)苑凵a(chǎn)的水解工序。該方法的優(yōu)點(diǎn)工藝綜合利用程度高，一級(jí)預(yù)濃縮利用了轉(zhuǎn)窯尾氣，可以有效地節(jié)約能源，以及對(duì)轉(zhuǎn)窯尾氣中鈦的回收利用；其不足之處是由于一級(jí)預(yù)濃縮酸濃較低，F(xiàn)eSO4.7H2O析出量少，導(dǎo)致二級(jí)濃縮過程中硫酸亞鐵以FeSO4.H2O形態(tài)析出，由于其晶形較小，分離較困難的問題仍然存在，另外，二級(jí)濃縮仍然需要采用其它熱源對(duì)一級(jí)預(yù)濃縮酸進(jìn)行加熱升溫，導(dǎo)致轉(zhuǎn)窯尾氣熱量利用率不高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種硫酸法鈦?zhàn)苑凵a(chǎn)中轉(zhuǎn)窯尾氣和稀硫酸綜合利用的方法，可以更加經(jīng)濟(jì)的利用稀硫酸和轉(zhuǎn)窯尾氣，節(jié)約能源。
本發(fā)明是結(jié)合上述專利CN1042527A、CN1171777C的優(yōu)點(diǎn)，利用硫酸、硫酸亞鐵理化性能，進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新的工藝，用有限的轉(zhuǎn)窯尾氣熱量實(shí)現(xiàn)稀硫酸預(yù)濃縮，二、利用硫酸亞鐵隨著溫度降低和硫酸濃度提高，溶解度下降的性能，提高FeSO4.7H2O和FeSO4.4H2O結(jié)晶析出率，從而進(jìn)一步提高硫酸濃度；三、利用硫酸亞鐵在硫酸濃度為60％后溶解度下降不明顯，即硫酸亞鐵在硫酸中溶解度曲線在硫酸濃度60％時(shí)為一拐點(diǎn)特性，依據(jù)鈦白、普通過磷酸鈣生產(chǎn)需要將酸濃分別配制成60-91％，使一水硫酸亞鐵結(jié)晶在配酸工序析出，徹底解決FeSO4.H2O是在濃縮過程中析出、且晶形較小，在換熱、輸送過程中易發(fā)生結(jié)垢或堵塞現(xiàn)象，和濃縮硫酸粘度較大、固液分離難度大等問題。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的其工藝步驟如下a)將來自硫酸法鈦白粉生產(chǎn)中產(chǎn)生的稀硫酸及轉(zhuǎn)窯尾氣在熱交換器中接觸進(jìn)行熱交換，獲得溫度在70～90℃、濃度為29～31％的預(yù)濃縮硫酸；b)將預(yù)濃縮硫酸送入保溫的濃密沉降槽中，通過沉降聚集回收其中的固形鈦；c)將沉降槽溢出的預(yù)濃縮硫酸利用其自身溫度進(jìn)行中溫濃縮，將硫酸濃度提高至32～34％；d)將含量達(dá)32～34％的濃縮酸進(jìn)行真空或冷卻結(jié)晶，析出金屬硫酸鹽結(jié)晶，經(jīng)過濾分離將二次濃縮硫酸濃度提高到35～37％；e)將35-37％硫酸與98％硫酸分別配制成生產(chǎn)鈦白粉或普通過磷酸鈣所需的濃度，并分離配酸時(shí)進(jìn)一步析出的金屬硫酸鹽結(jié)晶。
為了能在中溫濃縮后得到濃度盡可能高的濃縮酸，上述步驟a)獲得的預(yù)濃縮硫酸溫度控制在80～90℃較好。
本發(fā)明的改進(jìn)在于1、有效利用了轉(zhuǎn)窯尾氣熱量對(duì)稀硫酸進(jìn)行預(yù)濃縮，與專利CN1042527A相比，省去了冷卻結(jié)晶工藝，使得預(yù)濃縮硫酸余熱能夠保留至下一工序，直接進(jìn)行中溫濃縮，不用外加熱源，轉(zhuǎn)窯尾氣熱量能夠得到充分利用，濃縮成本低。
2、利用一級(jí)預(yù)濃縮余熱進(jìn)行中溫濃縮，酸濃得到提高，硫酸亞鐵析出量更多，從而形成良性循環(huán)，使過濾分離后的酸濃得到較大提高。
3、利用硫酸亞鐵在高于60％濃度的硫酸中溶解度下降不明顯，即硫酸亞鐵在硫酸中溶解度曲線在硫酸濃度60％時(shí)出現(xiàn)平滑拐點(diǎn)特性，通過用濃硫酸與之配酸進(jìn)一步析出硫酸亞鐵，使硫酸亞鐵在配酸時(shí)生成、長(zhǎng)大，完成結(jié)晶過程，實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步析出的硫酸亞鐵與硫酸的有效分離。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1用風(fēng)機(jī)以每小時(shí)240m3流量，將450℃的轉(zhuǎn)窯尾氣抽至預(yù)濃縮塔中，與從塔頂每小時(shí)132Kg噴淋下來的濃度為18％的稀硫酸進(jìn)行熱交換。尾氣出口溫度110℃，從塔底每小時(shí)得到溫度90℃、濃度29％的預(yù)濃縮硫酸97Kg，將預(yù)濃縮硫酸送入保溫的濃密沉降槽，大部分固形鈦在保溫的濃密沉降槽通過沉降聚集得到回收。經(jīng)沉降后的酸液溫度在89.5℃，將酸液泵入中溫濃縮裝置，利用其自身余熱進(jìn)行二次濃縮得到溫度45℃、濃度32％的二次濃縮酸。將二次濃縮硫酸泵入真空結(jié)晶裝置進(jìn)行結(jié)晶，大部分析出的硫酸亞鐵等金屬硫酸鹽經(jīng)過濾分離、稀硫酸洗滌后用于鐵系顏料、飼料添加劑、凈水劑生產(chǎn)。經(jīng)結(jié)晶得到濃度35％的濃縮酸，將其與98％工業(yè)硫酸按11∶89比例在結(jié)晶器配至91％的硫酸，供鈦礦酸解生產(chǎn)。
實(shí)施例2步驟同實(shí)施例1。其中，風(fēng)機(jī)流量每小時(shí)235m3，轉(zhuǎn)窯尾氣溫度為410℃，塔頂每小時(shí)130Kg噴淋下來的稀硫酸濃度為20％進(jìn)行熱交換。尾氣出口溫度105℃，從塔底每小時(shí)得到溫度80℃、濃度30％的預(yù)濃縮硫酸101Kg.經(jīng)沉降后的酸液進(jìn)中溫濃縮裝置濃縮得到溫度37℃、濃度33％的濃縮酸，經(jīng)真空結(jié)晶得到濃度36％的濃縮酸。與98％工業(yè)硫酸按39∶61比例在結(jié)晶器配至60％的硫酸，供普鈣生產(chǎn)。
實(shí)施例3步驟同實(shí)施例1。其中，風(fēng)機(jī)流量每小時(shí)230m3，轉(zhuǎn)窯尾氣溫度為370℃，塔頂每小時(shí)135Kg噴淋下來的稀硫酸濃度為22％進(jìn)行熱交換。尾氣出口溫度100℃，從塔底每小時(shí)得到溫度70℃、濃度31％的預(yù)濃縮硫酸109Kg.經(jīng)沉降后的酸液進(jìn)中溫濃縮裝置濃縮得到溫度25℃、濃度34％％的濃縮酸，經(jīng)真空結(jié)晶得到濃度37％的濃縮酸。與98％工業(yè)硫酸按16∶84比例在結(jié)晶器配至88％的硫酸，供鈦礦酸解生產(chǎn)。
權(quán)利要求
1.一種對(duì)硫酸法鈦白粉生產(chǎn)中轉(zhuǎn)窯尾氣和稀硫酸綜合利用的方法，其工藝步驟如下a)將來自硫酸法鈦白粉生產(chǎn)中產(chǎn)生的稀硫酸及轉(zhuǎn)窯尾氣在熱交換器中接觸進(jìn)行熱交換，獲得溫度在70～90℃、濃度為29～31％的預(yù)濃縮硫酸；b)將預(yù)濃縮硫酸導(dǎo)入保溫的濃密沉降槽中，通過沉降聚集回收其中的固形鈦；c)將沉降槽溢出的預(yù)濃縮硫酸利用其自身溫度進(jìn)行中溫濃縮，將硫酸濃度提高至32～34％；d)將含量達(dá)32～34％的濃縮酸進(jìn)行真空或冷卻結(jié)晶，析出金屬硫酸鹽結(jié)晶，經(jīng)過濾分離將二次濃縮硫酸濃度提高到35～37％；e)將35～37％硫酸與98％硫酸配制成生產(chǎn)鈦白粉或普通過磷酸鈣所需的濃度，并分離配酸時(shí)進(jìn)一步析出的金屬硫酸鹽結(jié)晶。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟a)獲得的預(yù)濃縮硫酸溫度在80～90℃。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種硫酸法鈦白粉生產(chǎn)過程中轉(zhuǎn)窯尾氣和稀硫酸綜合利用的方法，該方法將鈦白粉生產(chǎn)中產(chǎn)生的稀硫酸及轉(zhuǎn)窯尾氣接觸進(jìn)行熱交換，將得到的預(yù)濃縮硫酸保溫沉降后，利用其自身溫度進(jìn)行中溫濃縮，再進(jìn)行真空和冷卻結(jié)晶，再與98％硫酸分別配制成生產(chǎn)鈦白粉或普通過磷酸鈣所需的濃度。本發(fā)明的改進(jìn)在于有效利用轉(zhuǎn)窯尾氣熱量對(duì)稀硫酸進(jìn)行預(yù)濃縮和中溫濃縮，不用外加熱源，濃縮成本低。用濃硫酸配酸進(jìn)一步析出硫酸亞鐵，可實(shí)現(xiàn)硫酸亞鐵和硫酸的有效分離。
文檔編號(hào)C01B17/00GK101049915SQ200610039260
公開日2007年10月10日 申請(qǐng)日期2006年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月3日
發(fā)明者葉麗君, 楊文斌, 魯軍, 羅自力 申請(qǐng)人:安徽安納達(dá)鈦業(yè)股份有限公司