[发明专利]利用钛白粉焙烧炉废热浓缩废硫酸的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用钛白粉焙烧炉废热浓缩废硫酸的方法。

背景技术

硫酸法生产钛白粉具有原料来源充足、成本低等优点，但每生产一吨钛白粉将产生大约为含硫酸20％左右的废酸6～8吨，此废酸如不加以回收利用，势必造成大量宝贵资源的浪费，处理不当也会对环境造成二次污染和伤害。

目前，钛白粉废硫酸的处理方法主要有以下几种：

①直接返回生产线用于稀释浓硫酸。优点在于直接回用，不需要增加太多的处理和输送设备，但由于废酸的排量非常大，而浓硫酸由98左右或者105％硫酸稀释到酸解工序所需浓度的需要量不大，而且废酸内含硫酸亚铁等无机盐对后续工序存在影响，剩余的大量废酸仍然需要采用其他措施处理后才能排放，工厂环保处理压力大。

②石灰中和法，即采用石灰、电石渣（主要含石灰）中和处理，然后进行沉淀分离。这种处理方式往往需要加进絮凝剂和助沉剂，以促进固液分离和水体澄清，同时产生大量二次废渣工业石膏，且废酸中的硫酸、钛酸、硫酸氧钛和硫酸亚铁等未能回收；分离出的水分呈微碱性，含有大量石膏等微溶性无机盐，易于在设备表面结垢，不能回收应用于生产线，造成二次污水；且此法设备运行费用巨大，企业难以承受。

③应用到其他非钛白粉生产部门。已有大量应用此法的报道。但由于废酸里面含有大量硫酸亚铁、硫酸氧钛、钛酸等，不免会影响到应用部门的产品质量。其次，工厂设备大量增加、设备管理难度加大、二次环保等问题也要考虑。再次，应用于生产硫酸锰、硫酸镁、磷肥等时，由于锰矿、镁矿、磷矿等与钛矿不同源，设备不配套，技术上不具普适性。

④废酸再生。在1000℃左右温度下硫酸分解出来的二氧化硫气体，经净化、转化、吸收等工序,制成浓硫酸和发烟硫酸。已见报道的WSA(湿法硫酸)工艺和焙烧法都存在流程长、工艺复杂，运行成本高的问题。

⑤采用多效蒸发浓缩法回收废硫酸。中国专利“钛白粉生产过程中产生的废硫酸、废气的回收方法”（CN1608716）、“硫酸法钛白粉生产中废硫酸浓缩回收利用的工业化方法”  （CN1724339）、“一种去除钛白废酸中亚铁及其它金属盐的方法”  （CN101157447A）都采用三段浓缩、两次固液分离的方法回收钛白稀废酸。这些方法不足之处在于：1)在一段浓缩中使用转窑尾气，只注重了热的利用，而忽略了尾气中钛白粉的经济价值；2)从转窑尾气中带出的钛白粉粉尘，在酸中有一定的溶解能力，加上未水解残留在酸中的硫酸氧钛，不仅造成酸的粘度增大，而且给后续蒸发浓缩带来更大的麻烦；3)在二段浓缩中采用的圆块式石墨换热器，结构形式不利于含有结垢物质和大量固相析出物的钛白废酸的换热，结垢的清理相对频繁，既耗资又耗时；4)在三段浓缩中采用碳化硅蒸发器，将已浓缩至70％的废酸进一步加热浓缩至80％，不仅设备投资大、工艺的降温升温能耗大。为解决上述问题，中国专利申请“防止钛白废硫酸浓缩的一效加热设备结垢方法及专用装置”（CN102320580A）增加了工艺流程，使其操作更加复杂化。

中国专利  “硫酸法生产钛白粉过程中稀硫酸的浓缩除杂方法”（CN101214931A）虽然对中国专利申请“一种稀硫酸浓缩除杂生产方法”（CN1376633）进行了修正，加大石墨列管换热器的管径，以利于对垢层清理再生，但仍然未能彻底解决结垢及阻止传热问题，且设备及其配件未能全部国产化；每吨浓缩成品硫酸要消耗蒸汽2.0～2.4t（硫酸法钛白废酸浓缩技术研究现状及发展方向[J]，无机盐工业，2008,40（8）：1～3）

此外，在已有中国专利申请中，多有提及窑尾和窑头废热的应用，但对窑头出料时700～900℃高温的钛白粉带出的热能的利用却未见有文献报道。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种简化工艺、缩短流程、节能降耗、减少设备、降低投资的利用钛白粉焙烧炉废热浓缩废硫酸的方法。

本发明以如下技术方案解决上述技术问题：