鈦白粉廢酸回收利用方法
2023-11-30 17:15:06
專利名稱：鈦白粉廢酸回收利用方法
技術領域：
本發明涉及鈦白廢酸，特別涉及一種回收利用硫酸法生產鈦白粉過程
中所產生廢酸的方法。
背景技術：
在硫酸法鈦白粉生產工藝中生產1噸鈦白粉副產大量濃度為10% ~ 25%的廢硫酸。這部分廢酸的濃度較低，通常需先進行濃縮後才能再利用。 很多廠家則因濃縮費用較高而中和後排放，造成了較嚴重的環境汙染。近 年來各地對環保要求日趨嚴格，有些廠由於廢酸問題解決不好而被迫停 產。因此，廢酸的治理是解決鈦白生產環境汙染的一項重要工作。
目前，國內外對鈦白粉廢酸進行處理的方法主要有如下三種
石灰中和法，即利用電石渣或石灰等主要含氳氧化鈣廢物和廢酸進行 酸鹼中和，然後沉澱進行泥水分離。該方法主要存在將產生大量固體廢棄 物的不足，固體廢棄物主要含硫酸釣、氬氧化鐵和各種渣子微料，仍然會 對環境構成汙染，廢酸中的硫酸、硫酸亞鐵無法得到回收利用。
擴散滲析法，即利用擴散滲析器對廢酸進行分離，產生滲析液和滲透 液，滲析液中含有15%左右的硫酸亞鐵和5%左右的硫酸，滲透液中含有 10%左右的硫酸和5%左右的石克酸亞《失。該方法主要存在;參析液和滲透液 中均含有硫酸、硫酸亞鐵的不足，滲透液利用程度不高。
濃縮處理回用法，即利用水蒸汽對廢酸進行加熱蒸發，卻除廢酸中的 水分，冷卻後進行濃縮結晶，固液分離後，濃縮液回原工藝回用。該方法 主要存在能源消耗大和處理成本高的不足，將廢酸中^L酸濃度提高一倍的 處理成本約為1000元/噸,廢酸中的硫酸亞鐵同樣無法得到回收利用。
以上對鈦白粉廢酸的濃縮回收方法中，濃縮法是對該種廢酸回收利用 的主要方法。但是，由於廢酸中主要含有10%~20%的硫酸亞鐵，這嚴重 影響了濃縮工藝的實施和濃縮後硫酸的使用價值。因此，如何進一步利用
3現代化工技術，除去鈦白粉廢酸中大量的硫酸亞鐵，探討廢酸的濃縮回收 技術，這對資源的再利用及環境保護來說，都是一項很重要的課題。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種鈦白粉廢酸回收利用方法，該 方法能有效地將廢酸中的硫酸濃縮，並使鐵及其它重金屬離子雜質得以大 量地除去，使廢酸和鐵都得以回收利用，避免了環境汙染。
本發明解決其技術問題所採用的技術方案是本發明鈦白粉廢酸回收 利用方法，包括如下步驟①將10%~25%的鈦白廢酸酸液在-35 ~-20°C 下冷凍6 ~ 30小時，酸液中碌u酸亞《失和水卩分逐步冷凍結晶成冰塊；②將 冰塊與廢酸分離；③對冰塊進行固液分離；④將以上步驟②、步驟③ 得到的酸液混和，製得濃度為27% ~ 38%的闢^酸濃縮液。
作為本發明的一種優選方案，為降低生產能耗，所述步驟①中，將鈦 白廢酸在0。C下預冷4小時後，在-35 -2(TC條件下冷凍6~30小時；所 述硫酸濃縮液與預冷中的鈦白粉廢酸進行熱交換。
本發明的有益效果是，可製得濃度為27%~38%的碌。酸濃縮液，該硫 酸濃縮液可直接進行工業使用或進一步再濃縮應用；能有效地回收廢酸中 的硫酸亞鐵，處理後廢酸中硫酸亞鐵的含量僅為0.5%,使得廢酸中鐵及 其它重金屬離子雜質得以大量地除去；酸和鐵都得以回收利用，避免了環 境汙染；處理成本相對低廉，工藝流程簡單易行，因此具有廣闊的應用前
本說明書包括如下五幅附圖
圖1示出的是本發明鈦白粉廢酸回收利用方法的工藝流程圖2是冷凍溫度和回收廢酸中硫酸濃度與硫酸亞鐵含量的關係曲線;
圖3是冷卻時間對廢酸濃縮的影響曲線。
圖4是採用離心分離和不採用離心分離冰塊中硫酸含量的對比圖。 圖5是離心機轉速與分離後冰塊中含酸量的關係圖。
具體實施例方式
參照圖1，本發明的鈦白粉廢酸回收利用方法，包括如下步驟
① 將10% ~ 25%的鈦白廢酸酸液在-35 ~ -20°C下冷凍6 ~ 30小時，酸 液中硫酸亞鐵和水份逐步冷凍結晶成冰塊；
② 將冰塊與廢酸分離；
③ 對冰塊進行固液分離；
④ 將以上步驟②、步驟③得到的酸液混和，製得濃度為27%~38%
的^;克酸濃縮液。
分離後所得到的濃度為27% ~ 38%的硫酸濃縮液可直接進行工業使 用或進一步再濃縮應用。分離後所得到的硫酸亞鐵晶體可用濃度為5%的 稀硫酸洗滌淨化，得到純度大於90%的硫酸亞鐵副產品，可直接採用焙 燒工藝生產鐵紅產品，以進一步提高鈦白廢酸處理的經濟效益。
所述步驟③中，可採用抽濾、壓濾、離心等方式對冰塊固液分離，以 分離和回收吸附於其上的酸液。從更適宜工業化生產方面考慮，宜優選地 採用離心機進行固液分離，分離時間為30s,離心機的轉速為3000 4000rpm。
考慮到實際工業生產中能源的綜合利用，本發明同時提出了利用冷卻 後酸液的冷源，將其與鈦白廢酸物料進行熱交換，即所述步驟①中，將鈦 白廢酸在0。C下預冷4小時後，在-35 -20。C條件下冷凍6~30小時，所 述步驟④製得的硫酸濃縮液與預冷中的鈦白粉廢酸進行熱交換。
本發明綜合考察了冷凍溫度、冷凍時間、離心分離方式和離心機轉速 對硫酸濃度提高的影響。
1 .冷凍溫度對廢酸中硫酸濃度提高的影響
取500 g濃度為17%的鈦白廢酸(含硫酸亞鐵7.5%),分別於-15。C、 -20°C、 -25°C、 -35r冷凍8h，將酸液與固體部分(結冰和結晶)分離後， 滴定酸液的^i酸濃度，並測定FeS+含量。參照圖2，冷凍溫度越低，越有 利於硫酸亞鐵的結晶和水的結冰，所得到的硫酸濃度也越高。
2.冷凍時間對廢酸中硫酸濃度提高的影響
取500 g濃度為17%的鈦白廢酸(含硫酸亞鐵7.5%)，於-35。C分別冷 凍6、 10、 14、 18、 22、 26、 30h後，將酸液與固體部分(結冰和結晶)分離後，滴定酸液的硫酸濃度。參照圖3，可以看出，隨冷凍時間增長，
廢酸中硫酸濃度逐漸提高，6-14小時增量較大，18h後增勢趨於平緩，24h 後硫酸濃度的變化較小，趨於穩態。硫酸可濃縮至27%~38%。
此外，測定硫酸濃度為27.2%的回收廢酸液中的鐵離子含量，FeS04 質量濃度為~0.5%,大大降低了雜質鐵離子的含量，完全達到可以回收 利用的水平。
3. 離心分離對廢酸中的^e克酸回收的影響
取500 g濃度為17%的鈦白廢酸，於-35'C冷凍12h，將結冰部分分別 取出約50g兩份， 一份在常溫下融化後滴定硫酸含量；另一份立即放入離 心機中3000rpm離心30s,取冰層融化後滴定At酸含量。參照圖4,結果 顯示，對冷凍結晶和結冰後的廢酸，固液離心分離對硫酸的回收有極大的幫助。
4. 離心轉速對廢酸中的硫酸回收的影響
取500 g濃度為17%的鈦白廢酸，於-35"C冷凍12h,將結水部分取約50g 分別在lOOOrpm、 2000rpm、 3000rpm、 4000rpm條件下離心30s，取離心 後的冰，待融化後滴定，硫酸含量分別為6.7%, 4.1%, 3.3%, 3.0%。顯 而易見，不達到一定的轉速，酸與冰的分離不會完全，會有部分酸附著在 冰層表面或孔隙裡，不能完全回收。轉速達到3000rpm以上比較理想。
權利要求
1. 鈦白粉廢酸回收利用方法，包括如下步驟①將10％～25％的鈦白廢酸酸液在-35～-20℃下冷凍6～30小時，酸液中硫酸亞鐵和水份逐步冷凍結晶成冰塊；②將冰塊與廢酸分離；③對冰塊進行固液分離；④將以上步驟②、步驟③得到的酸液混和，製得濃度為27％～38％的硫酸濃縮液。
2. 如權利要求1所述的鈦白粉廢酸回收利用方法，其特徵在於所述 步驟③中，採用離心機進行固液分離，分離時間為30s,離心機的轉速為 3000 棚0rpm。
3. 如權利要求1所述的鈦白粉廢酸回收利用方法，其特徵在於所 述步驟①中，將鈦白廢酸在0。C下預冷4小時後，在-35 -20。C條件下冷 凍6~30小時。
4. 如權利要求3所述的鈦白粉廢酸回收利用方法，其特徵在於所述 步驟④製得的硫酸濃縮液與預冷中的鈦白粉廢酸進行熱交換。
全文摘要
本發明公開了一種鈦白粉廢酸回收利用方法，該方法能有效地將廢酸中的硫酸濃縮，並使鐵及其它重金屬離子雜質得以大量地除去，使廢酸和鐵都得以回收利用，避免了環境汙染。該方法包括如下步驟①將10％～25％的鈦白廢酸酸液在-35～-20℃下冷凍6～30小時，酸液中硫酸亞鐵和水份逐步冷凍結晶成冰塊；②將冰塊與廢酸分離；③對冰塊進行固液分離；④將以上步驟②、步驟③得到的酸液混和，製得濃度為27％～38％的硫酸濃縮液。
文檔編號C01B17/90GK101486448SQ200910058450
公開日2009年7月22日 申請日期2009年2月27日 優先權日2009年2月27日
發明者周在德, 強 王, 雋 王, 丹 肖, 勇 郭 申請人:四川大學;四川省攀化科技有限公司