[发明专利]一种硫酸法酸解钛矿的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种硫酸法酸解钛矿的改进方法，特别是将硫酸法钛白粉生产 过程中产生的废硫酸返用于硫酸法钛白粉酸解工序的生产方法。

技术背景

钛白粉是一种优质的白色颜料，广泛用于涂料、塑料、造纸、油墨、化纤、 食品、电子等领域，2006年全世界的产量超过500万吨，是一种重要的无机 化工产品。钛白生产通常使用硫酸法和氯化法两种生产工艺，硫酸法钛白工艺 始于上世纪二十年代前后，由于原料容易取得，技术比较成熟而在国内广泛使 用，但硫酸法钛白生产过程中产生的含大量杂质的稀废酸(浓度25％左右) 的综合利用一直是硫酸法钛白生产的难题。早期，欧美国家曾经将稀废酸排入 公海，目前，大部分厂家用石灰或电石渣中和后，进行堆渣处理，既浪费了资 源，又污染了环境。

很多企业一直致力于稀废酸的综合利用，部分企业利用废酸制造磷肥等产 品。当然，将废酸直接用于硫酸法钛白的生产也有多个途径，传统酸解操作是： 酸解前采用预稀释后的浓硫酸和矿粉在酸解锅中预混合，矿粉与浓硫酸充分混 合后，再向酸解锅中加入稀废酸，废酸中的水与硫酸发生作用而大量生热，再 用蒸汽加热引起主反应。该操作过程存在以下问题：首先，为了便于浓硫酸对 钛矿粉的浸润，浓硫酸必须进行预稀释，在将部分或全部的浓硫酸进行预稀释 (一般稀释到88-93％的浓度)后，即配酸，应进一步将稀释后的浓硫酸冷却 才能和全部的矿粉进行预混合，步骤复杂。其次，因为浓硫酸与矿粉进行的是 固液反应，为使固液反应取得好的效果，提高后续酸解工艺的酸解率，必须将 固液充分预混，但由于担心88-93％的硫酸和矿粉预混时发生酸解主反应，一 般将预混合强度和预混合时间都控制在较低的范围内，这样就影响了预混效 果，不利于得到高的酸解率，即使在此较低的混合强度下，稍有不慎，例如矿 粉被磨得过细、钛矿的反应活性高或者预混用的硫酸没有被充分冷却等偶然因 素都会导致在预混阶段提前引发酸解主反应，造成事故。而且，这种方案是将 稀废酸代替酸解反应的引发水或酸解反应后固相物的浸取水，此方法由于稀废 酸未经浓缩和除杂，在酸解反应要求较高硫酸浓度的前提下，不能大量使用， 并且带进的大量杂质也会影响后续工序操作和产品质量，因此，目前钛白生产 系统产生的稀废酸只有极少部分能够直接返回到钛白生产系统中循环利用。

针对上述问题，专利CN1376635A、CN1171777C等公开了一些对硫酸法 钛白稀废酸进行浓缩、除杂的方法，如先喷雾浓缩、冷却、分离除杂后的废酸 与93％-98％的浓硫酸(一般为98％的商品酸)混配，从而将浓硫酸稀释为 90％-93％，并冷却到45℃以下，再将稀释后的混配酸与矿粉进行混合，预混 后的浆料加入酸解锅后，加入适当的水，引发酸解主反应。废酸浓缩到48％ 以上后，大部分杂质会结晶析出，进一步浓缩则能提高废酸的返用量，浓缩后 酸浓越高，废酸的利用量也越大，成本也越高，一般情况下，将稀废酸浓缩到 70％以上，才能将所产废酸全部返回酸解系统与补充的新鲜浓硫酸混合后循环 使用。

该已有浓缩废酸返用的流程依然无法克服以下缺点：1)由于要求投入酸 解锅的硫酸浓度高于酸解反应的起始浓度，一般要求大于酸解反应起始浓度 4％以上，以确保加入引发水后产生足够的稀释热引发主反应，因此，稀废酸 在利用过程中，为满足工艺需要，先后经历了浓缩和稀释、冷却和加热过程， 造成能耗高，工艺复杂；2)由于在预混阶段使用的硫酸浓度较高的不安全问 题没有得到解决，因此在预混过程中，如果酸浓和酸温偏高或者过度搅拌、预 混时间过长，都会在预混过程中引发酸解主反应而发生事故，为防止事故发生， 需要在配酸和预混过程中对硫酸和料浆进行冷却，并要控制混合强度和时间， 预混强度和时间不充分往往影响预混效果，因而影响后续酸解过程的酸解率； 3)酸浓度较高的预混料浆不便用泵输送，以防产生过度搅拌，引发酸解主反 应，所以必须将预混槽设置在高于酸解锅的位置，便于将预混料浆直接放入酸 解锅，然而，将干矿粉输入较高位置的预混槽的投资大、能耗高。

发明内容

本发明旨在克服上述背景技术的缺点，提供一种硫酸法酸解钛矿的改进方 法，提高返用废酸使用量，节约成本，简化工艺，且避免事故，方便操作。