[发明专利]钛厂尾气处理方法、用其生产的二氧化钛及生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及污染物综合治理领域，特别是涉及一种利用钛厂尾气回收制备金红石二氧化钛的产品及制备方法。

背景技术

金属钛广泛应用于航空、航天及多种工业领域，海绵钛由金红石或高钛渣经氯化制成四氯化钛再经还原而制备。氯化工序产生较大量的含氯尾气，而其中TiCl₄占到60～80%，国外一般采用NaOH吸收处理，国内一般采用多级水逆流吸收制取副产品盐酸进行环保处理，由于钛等杂质含量较高，再加上副产品盐酸的市场季节性需求较为明显，环保装置并不能保持常年稳定运行，成为国内海绵钛行业普遍存在的共性问题。

金红石二氯化钛主要应用于电子、油墨、纤维、涂料等行业，一般由氯化法或硫酸法工艺生产，目前尚未见烟气回收制备方面的报道。

目前一般采用多级水吸收制备副产品盐酸加以处理，由于Ti4+等杂质含量高，副产品盐酸应用受到限制，并且没有利用宝贵的钛资源。

氯化钡为大宗材料，主要应用于电解制备行业，常规生产方法有硫化钡——盐酸法，碳酸钡——盐酸法等，利用烟气HCl制备BaCl₂·2H₂O具有能耗低的优点。（硫化钡法、碳酸钡法加入盐酸后均需要蒸发大量的HCl中带入的水份，能耗高）

发明内容

本发明解决的技术问题是对钛厂尾气进行处理，同时利用钛厂尾气生产金红石二氧化钛的方法。

本发明是通过对钛厂尾气进行吸收处理生产金红石二氧化钛产品。本发明采用纯净水吸收钛厂氯化工序含氯尾气，经洗涤、净化再加入晶种进行水解制备金红石二氧化钛，水解过程产生HCl气体进行回收利用，例如可以使用碳酸钡吸收，制取工业氯化钡产品，解决了钛厂含氯尾气的环保问题，同时回收了宝贵的钛资源。

具体来说，本发明通过如下技术方案解决上述技术问题的：

本发明提供一种利用钛厂尾气制备金红石二氧化钛的方法，包括如下步骤：

（1）钛厂尾气吸收：用水吸收钛厂尾气形成溶液，当溶液中[H⁺]≥8.0mol/L时停止用该溶液吸收尾气得到吸收液，优选当溶液中[H⁺]为8.0-10.0mol/L时停止用该溶液吸收尾气得到吸收液；后用水继续吸收尾气；优选吸收过程中保持吸收液温度小于40℃，优选保持温度为35-40℃；

（2）过滤净化；将步骤（1）得到吸收液进行固液分离得到固体和溶液，控制测定溶液中Ti⁴⁺的浓度为1.000-2.000mol/L；优选向步骤（1）得到的吸收液中加入活性炭后进行固液分离得到固体和溶液；

（3）水解：向步骤（2）得到的溶液中按照120～170L/m³的比例加入加入浓度为0.126-0.198mol/L的H₂TiO₃晶种，后升温至72～76℃反应，再升温至90～95℃反应，得到浆料；

（4）固液分离：将步骤（3）得到浆料冷却至40℃以下，优选冷却至30-40℃，后固液分离得到固体和溶液；以及

（5）煅烧粉碎：将步骤（4）得到的固体进行煅烧和粉碎得到金红石二氧化钛产品。

其中，步骤（3）所述的H₂TiO₃晶种是通过如下方法制备得到：将TiCl₄制成Ti⁴⁺浓度为1.80-2.20mol/L的溶液，将该溶液按照70-90ml/L的比例加入到90～95℃的水中，搅拌陈化；优选陈化时间为55-65分钟。

其中，步骤（3）所述升温至72～76℃搅拌反应60～80分钟，再升温至90～95℃搅拌反应120～150分钟，优选步骤（3）所述升温反应过程中产生的HCl气体用碳酸钡进行吸收用于制备氯化钡。

其中，步骤（2）中按照2～3kg/m³比例将活性炭加入到吸收液中；优选搅拌反应时间为30-60分钟。

其中，步骤（1）尾气吸收过程中，气液比例为10～12L/m³。

其中，步骤（3）和步骤（5）中产生的HCl气体用碳酸钡进行吸收用于制备氯化钡。

其中，步骤（4）中溶液的处理方式为加入碱或碱性氧化物处理至溶液pH7.0～7.5，优选加入CaO处理至溶液pH7.0～7.5；后进行沉降和排放。

本发明还提供了一种利用钛厂尾气制备金红石二氧化钛的方法制备得到的金红石二氧化钛。