[发明专利]一种硫酸法钛白粉制备方法

说明书

技术领域

本发明属于钛白粉制备技术技术领域，涉及一种适应于在偏钛酸水解过程中产生的废硫酸重新利用、从源头上减少废硫酸的硫酸法钛白粉制备方法。

背景技术

钛白粉生产主要有硫酸法和氯化法,硫酸法已有80多年历史，生产工艺已经成熟，和氯化法相比，设备和操作简单，生产成本低，建厂投资较少，原料价廉易得；主要缺点是产生大量的废产物，每吨钛白粉产生3吨硫酸亚铁固体废物和8吨20%的废硫酸。氯化法优点是生产工艺流程短，副产物量较少；缺点在于需要高品位的金红石钛铁矿作为原料，氯气和四氯化钛在常温下都是有毒气体，且这两种气体都极易与水发生反应，从而产生严重的工艺问题和腐蚀问题，必须进行闭路负压生产，使氯化法建厂投资较大，生产成本高。由于硫酸法的显著优点和天然金红石储量少，而钛铁矿原料丰富，我国有80%的钛白粉是利用硫酸法生产。

硫酸法产生的废酸排放对环境污染较大，浓缩后再利用需要石墨蒸发器等设备，能耗较高，导致钛白粉生产成本上升；将废酸用来生产其它化工产品已有报导：四川龙蟒钛白有限公司开发的“钛白粉一硫酸一磷化工”循环生产链和新型硫酸法钛白粉清洁生产工艺被国家发改委列为“循环经济，综合利用”的范例。这种方法是形成一条综合利用的生产线，并不能将废酸重新回到钛白粉生产。

硫酸法生产钛白粉的传统工艺是将钛铁矿磨成300目的矿粉，按酸矿比为1.6：1加入浓硫酸，通入蒸汽将物料升温至100℃，加水稀释，酸解反应使物料迅速升温至180℃左右，反应完成后，用水浸取，得到偏钛酸沉淀，硫酸的浓度为85%～90%时，酸解率一般可达到95%，低于80%的硫酸将使钛的酸解率降低。

氧压酸浸技术是国际上用来分解锌精矿的最先进技术，20世纪70年代, 加压湿法冶金在锌精矿处理方面取得较大进展, 研究表明, 采用加压酸解- 电解沉积工艺比传统的湿法炼锌流程更经济，已有应用氧压酸浸技术浸取铅锌矿、银精矿等原料，提取锌、铅、钒、钼、镍、钴等多种金属的专利及文献；日本石原产业公司采用还原－加压酸解技术浸取已酸解的钛铁矿，制取人造金红石；国内攀钢公司和北京有色金属研究总院合作进行了实验室扩大试验，采用钛铁精矿→氧化→弱还原→加压浸出→过滤洗涤→煅烧的流程制取人造金红石，获得TiO₂＞91%的产品，至今没有发现采用氧压酸解法生产板钛型钛白粉的专利、文献及报导。

为克服上述的技术缺点，本发明提供一种能够充分发挥硫酸法生产钛白粉的工艺优势，在确保产品质量的前提下，大幅度地降低硫酸的用量，减少废酸的产生量，实现废酸的回用，减少或消除钛白粉生产造成的环境污染，保护生态环境的硫酸法钛白粉制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方法是：一种硫酸法钛白粉制备方法，其制备方法如下：

第一步：在反应釜内加入一定量的废稀硫酸溶液，再在废稀硫酸溶液中按1：1～1:1.8的比例加入粉状钛铁矿，在高压蒸汽与高压空气的环境下对混合物进行搅拌，将废硫酸加热至120℃以上，使废硫酸具有较大的热焓，再加入浓硫酸，硫酸与物料产生的反应热和稀释热，使反应物料瞬间温度达到180℃，压力达到0.15～0.5MPa，在高温及压力条件下，从而使酸解反应基本完成；

第二步：待第一步酸解反应完成后的物料冷却后，向物料中加入废硫酸进行浸取，经还原、沉降、真空浓缩后，冷冻至5℃～10℃或真空浓缩，析出七水硫酸亚铁，过滤分离硫酸亚铁，滤液调酸度，使滤液中的硫酸氧钛水解成偏钛酸，再次过滤，滤液为废酸，将废酸储存到废酸储罐内，待下次加入反应釜作为酸浸的原料；

第三步：将上述过滤出来的偏钛酸洗净后，放入旋转窑中进行750℃高温煅烧，最后制得二氧化钛。

在所述钛铁矿中可以混入固体氧化剂从而加快酸解反应的进行。

所述氧化剂可以是高锰酸钾、二氧化锰、氯酸钾之中的一种或数种，加入量为钛铁矿量的0.05%～1%，加入氧化剂能够使钛铁矿中的三价钛氧化成四价钛、亚铁氧化成三价铁，使钛铁矿中的钛和铁更加容易从固相转入液相，从而更快的被酸分解，其分解率超过了传统方法所能达到的分解率。