[发明专利]偏钛酸漂白母液的循环利用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种硫酸法钛白粉生产工艺，尤其是一种硫酸法钛白粉生产中副产物的处理方法。

背景技术

二氧化钛是一种重要的无机化工原料，无毒、对健康无害，是最重要的白色颜料，占全部白色颜料使用量的80％，广泛应用于涂料、塑料、造纸、印刷油墨、化纤、橡胶、化妆品、食品等行业。我国目前钛白粉生产总量已达180万吨，钛白粉生产工艺主要有硫酸法和氯化法两种，我国生产工艺以硫酸法为主。其典型生产工艺流程可概括如下：

(1)用钛精矿或酸溶性钛渣与硫酸进行酸解反应，得到硫酸氧钛溶液；

(2)水解硫酸氧钛溶液得到粗偏钛酸料浆；

(3)对粗偏钛酸料浆进行水洗、盐处理，得预处理偏钛酸；

(4)预处理偏钛酸送入转窑煅烧产出TiO₂产品。

其中，对粗偏钛酸料浆进行水洗的工艺具体为：

(1)一次水洗：对粗偏钛酸料浆进行固液分离，得到一次滤饼；对一次滤饼进行水洗以去除其中铁离子，得到一洗偏钛酸饼；一洗偏钛酸饼加水打浆，得到一洗偏钛酸料浆；

(2)漂白还原：往一洗偏钛酸料浆中加入漂白剂和还原剂进行漂白，并加入煅烧晶种，得到漂白料浆；

(3)二次水洗：对漂白料浆进行固液分离，得到二次滤饼；对二次滤饼进行水洗以进一步去除其中铁离子，得到二洗偏钛酸饼；二洗偏钛酸饼加水打浆，得到二洗偏钛酸料浆。

在硫酸法钛白粉生产过程中，一次水洗后的偏钛酸中的铁杂质随着水洗时间的延长、酸度降低，逐渐被氧化，以固体高铁的形式存在，通过水洗已经无法进行去除，折算成Fe/TiO₂的比例在500～1000ppm左右。偏钛酸中的痕量铁经过高温煅烧后，生成红色的三氧化二铁，混入金红石晶格，引起晶格变形，产生晶格缺陷，形成发色活性点，使得产品白度和消色力下降，影响到钛白粉的光学性质，使产品金红石钛白粉呈现黄色。因此生产金红石钛白粉时，必须对一次水洗偏钛酸进行漂白还原后，再通过二次水洗去除夹杂在偏钛酸中的杂质铁。目前通用的方法是采用硫酸进行漂白，然后采用三价钛试剂进行还原，二次水洗后可使Fe/TiO₂降低至0～30ppm，得到成品钛白粉的白度显著的提高。

偏钛酸漂白还原的原理：经一次水洗的偏钛酸中的铁杂质是以三价铁离子水解生成的极为细小的固体氢氧化铁的形式存在的。漂白还原就是先将固体氢氧化铁转化为可溶性的硫酸盐，然后用化学活泼性强的金属或金属离子将其还原为低价的硫酸盐，最终通过二次水洗进一步除去。发生的化学反应是氢氧化铁大量转化为硫酸铁，硫酸高铁在还原剂的作用下被还原成硫酸亚铁。

上述漂白料浆在二次水洗的过程中会产生约4吨滤液/吨产品，该滤液的主要成分是质量浓度4.0～10.0％的硫酸，氯化钠，0.1～1.0g/L的三价钛溶液及少量的硫酸亚铁和硫酸氧钛溶液，我们称之为偏钛酸漂白母液。由于偏钛酸漂白母液中杂质含量很高,因此难以回收，目前业内通常直接进行污水中和产生大量钛石膏后堆存，运行成本较高，且具有较大的环保隐患。

发明内容

为了对偏钛酸漂白母液进行回收利用，本发明提供了一种偏钛酸漂白母液的循环利用方法。

本发明所采用的技术方案是：偏钛酸漂白母液的循环利用方法，包括以下步骤：

A、沉降分离去除偏钛酸漂白母液中的悬浮物，得到澄清母液；

B、向澄清母液中加入计量的萃取试剂以萃取澄清母液中的硫酸，所述萃取试剂由三异辛胺、仲辛醇、航空煤油组成，萃取完成后得到萃取液；

C、对萃取液进行反萃取，得到反萃水相和反萃试剂，反萃试剂返回步骤B中作为萃取试剂进行重复萃取；

D、重复B、C步骤数次，直至反萃水相中的硫酸浓度达到目标浓度以上，得到目标溶液；

E、将目标溶液与计量的硫酸溶液混合用于一洗偏钛酸料浆的漂白。

在研究中发明人提出，可设法将偏钛酸漂白母液中的硫酸分离出来，反过来用于一洗偏钛酸料浆的漂白，如此循环，进而降低整个漂白还原工序中硫酸的消耗量，降低生产成本；并由于硫酸消耗的降低，可使得污水中和费用及堆渣也相应减少。

在对偏钛酸漂白母液成分进行分析和实验的基础上，发明人认为可考虑通过萃取的方法从含大量杂质的偏态酸漂白母液中分离出纯净硫酸溶液。萃取法回收偏态酸漂白母液中的硫酸这一方案的重点是找到一种可选择性地萃取硫酸而亚铁、三价钛、四价钛、氯化钠等杂质离子均不被萃取的萃取试剂与料液充分接触，使硫酸从水相转入有机相，从而被分离回收。