一種從硫酸法鈦白廢酸中富集鈧、鈦和釩及其廢酸處理的方法
2023-05-26 23:12:06
一種從硫酸法鈦白廢酸中富集鈧、鈦和釩及其廢酸處理的方法
【專利摘要】一種從硫酸法鈦白廢酸中富集鈧、鈦和釩及其廢酸處理的方法，包括如下步驟：用碳酸鈣對鈦白廢酸進行二段中和，得白石膏和富集了鈧、釩鈦的二段中和渣；二段中和渣用鈦白廢酸進行溶出，對溶出液進行鈧的萃取和反萃，得到粗鈧渣；萃鈧餘液進行鈦的水解，得到高鈦渣；水解濾液用碳酸鈉進行中和沉釩，得釩渣，沉釩後液與二段中和濾液一併經曝氣和進一步中和後達標排放。本發明能有效地從鈦白廢酸中富集鈧、鈦和釩，經處理後的廢酸尾液達標排放。
【專利說明】一種從硫酸法鈦白廢酸中富集鈧、鈦和釩及其廢酸處理的方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及一種從硫酸法鈦白廢酸中富集鈧、鈦和釩及其廢酸處理的方法。
【背景技術】
[0002]目前，硫酸法鈦白廢酸的治理方法主要有白雲石升流膨脹中和法、石灰中和法，世界範圍的硫酸法鈦白粉廠主要採用類似石灰中和的方法。另外，國內外許多生產廠家及科研人員曾提出將廢酸與礦石作用制硫酸錳、硫酸鋁、硫酸鋅等產品，但這些處理手段都存在礦石有效成分浸出率低、固液分離較難、產品質量差、造成二次汙染等問題。
[0003]硫酸法鈦白廢酸中除含有大量硫酸和鐵外，尚有鈧、釩和鈦等有價金屬，在對廢酸進行環保治理的同時進行鈧、釩和鈦的綜合回收，符合工業廢液治理以及資源化利用的原貝U。為了提取廢酸中的氧化鈧，前人已做了很多工作，但其工藝均為直接有機萃取法，但整體提取成本較高。在鈦白廢酸中提取釩方面，日本石原產業株式會社利用的是氨中和燒結浸取工藝製備偏釩酸銨，該套廢酸治理工藝據報導已實現工業化，但是由於其工藝過程太過複雜，我國的中小型鈦白粉廠很難仿效。而直接從鈦白廢酸中提取鈦的研究目前未見有相關報導。
【發明內容】
[0004]針對上述問題，本發明的目的是提供一種從硫酸法鈦白廢酸中富集鈧、鈦和釩及其廢酸處理的方法，該方法能有效地對鈦白廢酸進行環保治理，尾液達標排放，同時富集了其中鈧、釩和鈦等有價金屬，既符合環保的要求也實現了鈦白廢酸的資源化利用，特別是改進了鈧的提取工藝，降低了鈧的提取成本。
[0005]本發明是通過如下技術方案來實現上述目的:一種從硫酸法鈦白廢酸中富集鈧、鈦和釩及其廢酸處理的方法，包括下列步驟:
[0006]1、用碳酸鈣對鈦白廢酸進行一段中和，反應終點pH值控制在1.0~2.0，過濾後得到一段中和濾液和白石膏。
[0007]2、再用碳酸鈣對一段和濾液進行二段中和，反應終點pH值控制在4.0~5.0，經過濾得富集了鈧、釩和鈦的二段中和渣，二段中和濾液送至鈦白粉廠的稀酸處理系統進行曝氣和進一步中和處理，尾液達GB8978-1996排放。
[0008]3、將二段中和渣用H+濃度為4.0~6.0g/L的鈦白廢酸進行溶出，液固體積與重量比為1.0~3.0，經過濾得到溶出液和紅石膏。
[0009]4、對溶出液進行鈧的萃取操作，萃取劑成分為P204+TBP+磺化煤油，0/Α=1:5~I: 10,萃取時間5~IOmin,逆流萃取,萃取級數為2級。鈧萃取率為95%~99%。
[0010]5、對負鈧有機相進行反萃操作，反萃劑用濃度為1.5~2.5mol/L的NaOH,反萃時間為20~30min,反萃級數為I級,鈧的反萃率為98%~100%。反萃後所得的粗鈧洛中Sc2O3含量為I~5%。[0011]6、對萃鈧餘液進行加熱水解鈦，在攪拌過程中加入晶種，保持溶液沸騰狀態
2.0~3.0h,過濾後得到高鈦渣和水解濾液。高鈦渣中TiO2含量為80%~90%。
[0012]7、對水解濾液用碳酸鈉進行中和沉f凡,反應終點pH值為4.0~5.0,過濾後得鑰；渣和沉釩後的溶液，沉釩後的溶液匯至二段中和濾液一併處理。釩渣中V2O5的含量為I~
3% ο
[0013]本發明與現有技術相比具有如下有益效果:
[0014]1、經本發明處理後的硫酸法鈦白廢酸pH值接近中性，再利用各鈦白粉廠的稀酸處理系統進行簡單的曝氣和進一步中和處理後即可達標排放，實現了對硫酸法鈦白廢酸的徹底環保治理。
[0015]2、鈦白廢酸中的鈧、釩和鈦被富集了 4~6倍，為硫酸法鈦白廢酸中鈧、釩和鈦的低成本綜合回收創造了條件。
[0016]3、鈧由於在原酸溶液中經富集後再提取，與傳統的直接萃取法相比，降低了提取成本。
[0017]4、產生的副產物為白石膏和少量紅石膏，白石膏通過脫水和改性處理後可廣泛用作水泥工業使用的石膏原料或建材原料，少量紅石膏可用作建材原料。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1是本發明所述的從硫酸法鈦白廢酸中富集鈧、鈦和釩及其廢酸處理的方法的工藝流程圖。
[0019]圖2是本發明所述的從硫酸法鈦白廢酸中富集鈧、鈦和釩及其廢酸處理的方法的二段中和渣提取鈧、釩和鈦的工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結合實施例對本發明的技術方案作進一步的描述。
[0021]實施例1
[0022]如圖1、圖2所示，本發明所述的從硫酸法鈦白廢酸中富集鈧、鈦和釩及其廢酸處理的方法，包括以下步驟:
[0023]在200L的反應罐中加入H+濃度為5.92mol/L的鈦白廢酸100L，其中Sc2O3含量為32.8mg/L，V2O5含量為1.00g/L，TiO2含量為7.00g/L，加入30kg碳酸鈣進行一段中和，反應終點PH值為1.0~2.0,經壓濾和兩次水洗後得到一段中和濾液和白石膏，一段中和濾液中 Sc2O3 含量為 16.74mg/L，V205 含量為 0.52g/L，Ti02 含量為 3.7g/L。該步驟 Sc203、V205 和TiO2的回收率分別為86.76%,88.4%和89.86%。
[0024]在一段中和濾液中加入3kg碳酸鈣進行二段中和，反應終點pH值為4.0~5.0，經壓濾後得二段中和渣和二段中和濾液，二段中和渣中Sc2O3含量為0.04%, V2O5含量為1.24%，TiO2含量為8.7%。二段中和濾液經曝氣和進一步中和處理後達GB8978-1996排放。該步驟Sc2O3' V2O5和TiO2的回收率分別為97.93%、97.73%和96.36%。
[0025]將二段中和渣用H+濃度為5.92mol/L的鈦白廢酸進行溶解，經壓濾和兩次酸洗後得到溶出液和紅石膏。溶出液中Sc2O3含量為156mg/L，V2O5含量為4.78g/L，TiO2含量為34.12g/L。該步驟 Sc2O3' V2O5 和 TiO2 的回收率分別為 97.26%,96.26% 和 98.44%。[0026]將P204+TBP+磺化煤油的有機相和溶出液以相比為0/Α=1:5~1:10通過萃取槽進行鈧的2級逆流萃取操作，分相後得到負載鈧的有機相和萃鈧餘液。負載鈧的有機相用濃度為2.0moI/L的NaOH進行I級反萃操作，得到Sc2O3含量為2.02%的粗鈧渣。該步驟鈧的萃取率為98.86%,反萃率為98.5%。
[0027]將萃鈧餘液加熱至沸騰並保溫2~3h，過濾後得到水解濾液和高鈦渣。高鈦渣中TiO2含量為85%，水解濾液中V2O5含量為4.55g/L，TiO2含量為1.22g/L。該步驟鈦的水解率為 96.19%。
[0028]加入碳酸鈉對水解濾液進行中和至pH4.0~5.0，過濾後得到釩渣和沉釩後液，釩渣中V2O5含量為2.26%，沉釩後液匯至二段中和濾液一併處理後達標準排放。該步驟釩的回收率為98.68%ο
[0029]該方法處理鈦白廢酸至粗鈧渣、釩渣和高鈦渣，Sc2O3^V2O5和TiO2的直收率分別為80.9%, 76.78% 和 74.74%。
[0030]實施例2
[0031]在200L的反應罐中加入H+濃度為5.51mol/L的鈦白廢酸100L，其中Sc2O3含量為24.5mg/L，V2O5含量為0.87g/L，TiO2含量為6.76g/L，加入27kg碳酸鈣進行一段中和，反應終點PH值為1.0~2.0，經壓濾和兩次水洗後得到一段中和濾液和白石膏，一段中和濾液中Sc2O3含量為12.52mg/L, V2O5含量為0.46g/L，TiO2含量為3.52g/L。該步驟Sc203、V2O5 和 TiO2 的回收率分別為 88.67%、89.89% 和 88.52%。
[0032]在一段中和濾液中加入2.7kg碳酸鈣進行二段中和，反應終點pH值為4.0~5.0，經壓濾後得二段中和渣和二段中和濾液，二段中和渣中Sc2O3含量為0.032%, V2O5含量為
1.17%, TiO2含量為8.9%。二段中和濾液經曝氣和進一步中和處理後達GB8978-1996排放。該步驟Sc2O3' V2O5和TiO2的回收率分別為97.52%、97.05%和96.47%。
[0033]將二段中和洛用H+濃度為5.51mol/L的鈦白廢酸進行溶解,經壓濾和兩次酸洗後得到溶出液和紅石膏。溶出液中Sc2O3含量為132mg/L，V2O5含量為4.72g/L，TiO2含量為36.8g/L。該步驟 Sc2O3' V2O5 和 TiO2 的回收率分別為 98.4%,96.39% 和 98.87%。
[0034]將P204+TBP+磺化煤油的有機相和溶出液以相比為0/Α=1:5~1:10通過萃取槽進行鈧的2級逆流萃取操作，分相後得到負載鈧的有機相和萃鈧餘液。負載鈧的有機相用濃度為2.0moI/L的NaOH進行I級反萃操作，得到Sc2O3含量為1.75%的粗鈧渣。該步驟鈧的萃取率為98.8%,反萃率為97.9%。
[0035]將萃鈧餘液加熱至沸騰並保溫2~3h，過濾後得到水解濾液和高鈦渣。高鈦渣中TiO2含量為86%，水解濾液中V2O5含量為4.43g/L，Ti02含量為1.lg/L。該步驟鈦的水解率為 96.81%。
[0036]加入碳酸鈉對水解濾液進行中和至pH4.0~5.0，過濾後得到釩渣和沉釩後液，釩渣中V2O5含量為2.16%，沉釩後液匯至二段中和濾液一併處理後達標準排放。該步驟釩的回收率為98.87%。
[0037]該方法處理鈦白廢酸至粗鈧渣、釩渣和高鈦渣，Sc2O3^V2O5和TiO2的直收率分別為80.01%、76.66% 和 74.87%。
[0038]實施例3
[0039]在200L的反應罐中加入H+濃度為4.49mol/L的鈦白廢酸100L，其中Sc2O3含量為13.5mg/L, V2O5含量為0.6g/L，TiO2含量為3.9g/L，加入22kg碳酸鈣進行一段中和，反應終點PH值為1.0~2.0，經壓濾和兩次水洗後得到一段中和濾液和白石膏，一段中和濾液中 Sc2O3 含量為 6.95mg/L，V2O5 含量為 0.31g/L，TiO2 含量為 2.0g/L。該步驟 Sc203、V2O5 和TiO2的回收率分別為87.52%,87.83%和87.18%。[0040]在一段中和濾液中加入2.2kg碳酸鈣進行二段中和，反應終點pH值為4.0~5.0，經壓濾後得二段中和渣和二段中和濾液，二段中和渣中Sc2O3含量為0.0219%, V2O5含量為
0.98%，TiO2含量為6.3%。二段中和濾液經曝氣和進一步中和處理後達GB8978-1996排放。該步驟Sc2O3' V2O5和TiO2的回收率分別為97.97%、98.28%和97.93%。
[0041]將二段中和渣用H+濃度為4.49mol/L的鈦白廢酸進行溶解，經壓濾和兩次酸洗後得到溶出液和紅石膏。溶出液中Sc2O3含量為79.2mg/L, V2O5含量為3.55g/L，TiO2含量為23.4g/L。該步驟 Sc2O3' V2O5 和 TiO2 的回收率分別為 96.49%,96.82% 和 99.56%。
[0042]將P204+TBP+磺化煤油的有機相和溶出液以相比為0/Α=1:5~1:10通過萃取槽進行鈧的2級逆流萃取操作，分相後得到負載鈧的有機相和萃鈧餘液。負載鈧的有機相用濃度為2.0moI/L的NaOH進行I級反萃操作，得到Sc2O3含量為1.67%的粗鈧渣。該步驟鈧的萃取率為98.26%,反萃率為98.4%。
[0043]將萃鈧餘液加熱至沸騰並保溫2~3h，過濾後得到水解濾液和高鈦渣。高鈦渣中TiO2含量為84.3%，水解濾液中V2O5含量為3.35g/L，TiO2含量為0.95g/L。該步驟鈦的水解率為95.68%ο
[0044]加入碳酸鈉對水解濾液進行中和至pH4.0~5.0，過濾後得到釩渣和沉釩後液，釩渣中V2O5含量為1.58%，沉釩後液匯至二段中和濾液一併處理後達標準排放。該步驟釩的回收率為99.1%。[0045]該方法處理鈦白廢酸至粗鈧渣、釩渣和高鈦渣，Sc2O3^V2O5和TiO2的直收率分別為80.9%, 77.07% 和 74.76%。
【權利要求】
1.一種從硫酸法鈦白廢酸中富集鈧、鈦和釩及其廢酸處理的方法，其特徵在於，包括下列步驟: (1)用碳酸鈣對鈦白廢酸進行一段中和，反應終點PH值控制在1.0~2.0，過濾後得到一段中和濾液和白石膏； (2)用碳酸鈣對一段和濾液進行二段中和，反應終點pH值控制在4.0~5.0，經過濾得到富集了鈧、釩和鈦的二段中和渣和二段中和濾液，二段中和濾液送至鈦白粉廠的稀酸處理系統進行曝氣和進一步中和處理，尾液達標GB8978-1996排放； (3)將二段中和渣用H+濃度為4.0~6.0g/L的鈦白廢酸進行溶出，液固體積與重量比為1.0~3.0，經過濾得到溶出液和紅石膏； (4)對溶出液進行萃取鈧，萃取劑為P204+TBP+磺化煤油，相比為0/Α=1:5~1:10，萃取時間5~IOmin,逆流萃取,萃取級數為2級； (5)對負載鈧的有機相進行反萃，反萃劑用濃度為1.5~2.5mol/L的NaOH，反萃時間為20~30min,反萃級數為I級； (6)對萃鈧餘液進行加熱水解鈦，在攪拌過程中加入晶種，保持溶液沸騰狀態2.0~.3.0h，過濾後得到高鈦洛和水解濾液； (7)對水解濾液用碳酸鈉進行中和沉銀，反應終點pH值為4.0~5.0,過濾後得fL洛和沉釩後的溶液，沉釩後的溶液與二段中和濾液一併處理。
【文檔編號】C02F103/34GK103540752SQ201310478514
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年10月14日 優先權日:2013年10月14日
【發明者】詹海鴻, 郭旦奇, 李賦屏, 何航軍, 陳克勤, 梁煥龍, 樊豔金, 柯劍華, 羅思強, 凌振章, 黃泰元, 張湘玉, 滿露梅, 劉澤, 黎宏鵬, 容繼, 何厚華, 張建飛 申請人:廣西冶金研究院