[发明专利]利用钛白废酸进行低浓度钛液水解生产颜料钛白的方法

说明书

技术领域

本发明涉及钛白生产技术领域，具体来讲，涉及一种能够利用硫酸法钛白工艺的废酸并使用低浓度钛液来水解生产颜料钛白的方法。

背景技术

目前，国内外颜料钛白的工业生产主要采用硫酸法和氯化法，在国内仍以硫酸法为主，分为自生晶种热水解和外加晶种热水解工艺。决定颜料钛白质量的好坏关键因素之一就是水解条件和水解操作，自生晶种水解工艺中水解初期形成的晶种数量和质量对后续水解所得的偏钛酸结构、粒子大小及分布等起着决定性作用，进而影响产品的颜料性能。

然而，目前硫酸法钛白的生产中，自生晶种均是以TiO₂浓度在230g/l左右的钛液作为水解原料，外加晶种多是以TiO₂浓度190～210g/l的钛液作为水解原料，这些钛液是由钛精矿及钛渣酸解后，经浸取、净化、浓缩所得，浓缩段耗费大量的蒸汽，使生产成本增高，浓缩装置及配套管路系统的投入和维护也需要耗费大量的成本，浓缩段对应单吨钛白的浓缩成本约为250元左右。此外，蒸汽的生产将耗费大量的煤炭或其他燃料，排放物也将对环境造成污染。

另外，对于目前国内硫酸法钛白生产企业来讲，普遍存在的一个问题就是环保压力大，尤其是废酸处理，平均每生产1吨钛白则会产生5～7吨硫酸质量浓度为20%左右的废酸。

目前，国内外对钛白粉废酸的处理主要有如下四种方法：

扩散渗析法，即利用扩散渗析器对废酸进行分离，产生渗析液和渗透液，渗析液中含有15%左右的硫酸亚铁和5%左右的硫酸，渗透液中含有10%左右的硫酸和5%左右的硫酸亚铁。该方法主要存在渗析液和渗透液中均含有硫酸和硫酸亚铁的不足，渗透液利用度较低。

浓缩处理回用法，即利用水蒸气对废酸进行加热蒸发，去除废酸中的水分，冷却后进行浓缩结晶，固液分离后，浓缩液返回原工艺回用。该方法主要存在能源消耗大和处理成本高的不足，钛白废酸的浓缩处理成本约为1000元/吨钛白废酸。

石灰中和法，即采用石灰石对废酸进行中和，然后沉淀进行泥水分离。该方法主要存在将产生大量固体废弃物的不足，固体废弃物主要为硫酸钙和石灰石的残渣。石灰石中和法处理钛白废酸的成本也较高，约为800元/吨钛白废酸。

还有一种方法就是利用废酸和诸如氧化铜、氧化锌等碱性矿进行中和，从而浸取矿中有价元素的处理方法。该方法首先受限于碱性矿源的不易选择或与长途运输；其次受限于企业规模，若想获得高附加值的金属或其它物质，需要高额的投资。

由于钛白粉生产过程中钛液浓缩和废酸处理成本过高，提高了钛白生产企业的运行成本，本领域目前迫切需要降低钛白生产成本的技术和方法。

公开号为CN102627319A的专利文献公开了一种采用低浓度钛液水解生产颜料钛白的方法，其采用水和TiO₂计总钛浓度为220～240g/l的钛液反应生成晶种的基础上，立再加入170～189g/l低浓度钛液来进行水解。该方法并未综合利用钛白废酸，且其控制的钛液浓度较本发明偏高。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术存在的不足中的至少一项。

例如，本发明的目的之一在于利用硫酸法钛白工艺的废酸并使用低浓度钛液（例如，以TiO₂计为150～180g/l）来水解生产颜料钛白的方法。

根据本发明的一方面提供了一种利用钛白废酸进行低浓度钛液水解生产颜料钛白的方法。所述方法包括以下步骤：对硫酸法钛白生产所产生的废硫酸进行沉降澄清处理，得到上清液；向所述上清液中加入水，以得到质量浓度为8～23%的目标上清液；将按体积计10～25份的所述目标上清液作为底料加热至92℃至沸腾；向底料中加入按体积计90～110份的低浓度钛液，搅拌均匀，形成水解体系，并控制水解体系的温度为92～100℃，其中，所述低浓度钛液的浓度以TiO₂计为150～180g/l且其酸度系数F值为1.70～1.95；加热水解体系至第一沸点，保持水解体系处于微沸状态至水解反应结束，得到水解浆料；对所述水解浆料进行酸洗、漂白、水洗、盐处理、煅烧、粉碎后，得到锐钛矿型颜料钛白，或者对所述水解浆料进行酸洗、漂白、水洗、盐处理、煅烧、粉碎及后处理后，得到金红石型颜料钛白。