[发明专利]一种去除钛白废酸中亚铁及其它金属盐的方法

说明书

一、技术领域

本发明是一种回收利用工业废酸的方法，确切地说是回收钛白废酸用于生产钛白所进行的去除钛白废酸中亚铁及其它金属盐的方法。

二、背景技术

硫酸法生产钛白首先用90％以上的浓硫酸处理精钛矿或高钛渣，将原料中的氧化钛(TiO₂)转变为可溶性硫酸氧钛(TiOSO₄)以实现分离，然后对经过净化、浓缩后的TiOSO₄进行水解，析出偏钛酸(TiO₂·H₂O)同时生成硫酸，如下式所示：

TiOSO₄+2H₂O→TiO₂·H₂O↓+H₂SO₄

析出的TiO₂.H₂O用于生产钛白，滤液便是钛白废酸。生产1吨钛白约生成7～9吨20％左右的废硫酸，之所以称为废酸是因为其中含有大量的来自原料中其他金属盐，特别是亚铁盐(FeSO₄)含量高达10％左右，此外还有Mg、Al、Mn等盐类，总含量1.5～2.0％。

为保护环境，如此大量的废酸需要处理。

用石灰中和是最简单的处理方法。这种方法只是将废酸转化为废渣(粗石膏)，未解决根本问题，而且浪费了硫资源。

用钛白废酸处理磷灰石、钛铁矿等生产其他产品，但只能生产用途有限的初级产品。

将钛白废酸处理后再返回生产钛白是最节约资源、最环保的治理方案。所述的处理包括提高硫酸浓度和除去盐渣。现有的处理方法是两者同步进行，即通过浓缩提高硫酸浓度同时沉淀盐渣。这种方法的弊端是在浓缩过程中，随着酸浓度的提高，盐类特别是亚铁盐便不断地析出，使设备和管道严重堵塞，为保障正常运行需频繁地停车清洗，且周期愈来愈短，最后甚至开车运行时间没有停车清洗时间长，设备利用率低，运行成本高，劳动强度大，操作十分麻烦。

三、发明内容

本发明旨在回收钛白废酸(下简称废酸)用于钛白生产，所要解决的技术问题是避免在浓缩过程中大量析出金属盐。

用于生产钛白的回收废酸要求其硫酸浓度＞65％(重量百分比，下同)。若能在浓缩之前除去废酸中大部分金属盐、特别是亚铁盐，则将有效避免在后续的浓缩过程中频繁清渣之累，简化浓缩工艺。

溶解度是物质的固有属性。申请人认真地研究了亚铁盐在硫酸溶液中的溶解度与硫酸浓度之间的关系，发现溶解度与浓度之间有对应关系，当硫酸浓度在35～60％范围内时，亚铁盐溶解度趋于最小。这就是说若将初始废酸的硫酸浓度调整至35～60％时，亚铁盐便呈过饱和状态。所述的浓度调整可用浓硫酸进行调配。所谓原始废酸就是偏钛酸析出(即水解)、水洗等过程中产生的并收集在一起的废酸，浓度20％左右。所述的调配用浓硫酸，首次开车时可用98％的浓硫酸，此后就可用废酸浓缩后得到的浓硫酸。

本方法正是基于上述研究的结果，对浓度为20％左右的原始废酸进行去除亚铁盐的处理，包括酸浓度调整、静置结晶和分离，其关键是用浓硫酸将原始废酸浓度调整至35～60％，优选40～55％，然后静置，让亚铁盐充分结晶析出，最后过滤除渣，滤液送后续装置进行浓缩。

实验表明，过饱和的亚铁盐在结晶时与温度有关系，当控制在50～70℃条件下静置时其结晶析出将更加充分。

测试结果表明，本方法可将原始废酸中的亚铁盐去除85％以上，其浓度由原来的10％左右降至1.5％以下，其他盐类由于盐析和共沉淀作用也同时被去除75％以上，其总浓度由原来的2％降至0.5％以下。废酸中盐类浓度大大降低，这就保证了后续的浓缩过程中无需清渣。

四、具体实施方式

现以隔膜水洗设备回收的废酸为例，非限定实施例叙述如下：

废酸中酸浓度20％，FeSO₄含量9.46％，其他盐总含量1.7％。

1、将废酸投入结晶釜中，用98％浓硫酸调整酸浓度达到50～60％，同时控制温度50～70℃，静置，让亚铁等金属盐充分结晶析出，最后过滤分离、除去盐渣。废酸中亚铁盐含量降至1.4％，其他盐总含量降至0.43％，滤液经浓缩使酸浓度达70％左右，返回钛白生产车间。

2、将废酸投入结晶釜中，用70％浓硫酸调整酸浓度达到35～45％，同时控制温度50～70℃，静置，让亚铁等金属盐充分结晶析出，最后过滤分离、除去盐渣。废酸中亚铁盐含量降至1.3％，其他盐总含量降至0.4％，滤液经浓缩使酸浓度达72％左右，返回钛白生产车间。