[发明专利]一种低反应酸浓度的酸解方法

说明书

本发明提供了一种低反应酸浓度的酸解方法，包括以下步骤：步骤一：将具有325目全通过的钛铁矿粉与浓硫酸在预混罐内进行预混合；步骤二：混合均匀后放入酸解罐内，加入废酸作为启动酸，将硫酸浓度稀释，与此同时，用低压蒸汽直接加热，控制酸解反应温度；步骤三：反应进行一段时间后，再次加入废酸进一步进行熟化；步骤四：当物料冷却到一定温度时，加入淡废酸、小度水进行浸取；步骤五：浸取过程中加入计量的铁粉进行还原，即得到含有一定三价钛的硫酸氧钛溶液。本发明提供一种低反应酸浓度的酸解方法，通过采用二价铁含量高、矿粉粒径细，以及添加助磨剂等方法，在基本不降低酸解反应收率的条件下，提高钛白废酸的回用量。

技术领域

本发明属于硫酸法钛白粉酸解领域，涉及一种低反应酸浓度的酸解方法。

背景技术

硫酸法钛白粉生产过程中，酸解反应是一个复杂的液 - 固非均相反应，反应生成的固相物的组成和结构具有多变性和复杂性。对固相物的物相研究表明，酸解反应过程中当反应温度低于220℃时，反应生成的固相物主要是以FeSO4·H2O为骨架的包体化合物，这种包体化合物是易溶于水的，当反应温度高于220℃时，反应生成的固相物主要是以无水TiOSO4为骨架的包体化合物，这种包体化合物是较难溶于水的。因此，酸解反应过程中应严格控制反应温度，避免反应过于剧烈使SO3和水分大量挥发生成难溶的化合物或包体化合物。

酸解反应温度——即反应过程中达到的最高温度可以用下式来表示：

T = T引 + △T反应 = T始 + △T稀释 +△T反应

即反应温度等于反应引发温度加上化学反应热使反应体系的温度升高值。△T反应主要决定于反应速度，反应速度越快，放热越集中，△T反应越高。动力学研究表明，酸解反应控制步骤为矿物表面化学反应，符合收缩未反应核模型，反应速度主要受温度、反应酸浓度的影响，其中温度是最主要的影响因素。

目前应用最多的酸解工艺是：将具有一定细度的钛铁矿粉与浓硫酸放入酸解罐内，再加入一定量的废酸作为启动酸，将硫酸浓度调配成一定的反应酸浓度，与此同时，由于废酸中的水与浓硫酸发生水合作用而产生大量的热用以引发反应，若稀释热过低，再用低压蒸汽直接加热，提供引发酸解主反应所需要的热量。主反应结束后，经过一段时间的固相熟化，当物料冷却到一定的温度时，即加入工艺水、淡废酸、小度水进行浸取，浸取过程中加入计量的铁粉进行还原，即得到含有一定三价钛的硫酸氧钛液。将酸解钛液泵送到沉清槽，同时按比例计量加入配制好的絮凝剂，用压缩空气搅拌均匀，静置沉降一段时间后得到澄清的钛液，酸解工艺结束。现有的酸解利用反应酸的浓度约为83～88%，得到固相多孔产物，再用稀酸及水浸取得到含钛溶液，此方法反应快且剧烈，但伴随反应，排放出大量含SO2、SO3等酸性气体，废酸、废气排放带来的环境问题，已经影响到硫酸法钛白工艺的存亡。

发明内容

1、所要解决的技术问题：

当前酸解反应普遍采用固相法，利用反应酸的浓度低约为83～88%，此方法反应快且剧烈，且伴随反应排放出大量含SO2、SO3等酸性气体，废酸、废气排放带来的环境问题。

2、技术方案：

为了解决以上问题，本发明提供了一种低反应酸浓度的酸解方法，包括以下步骤：步骤一：将具有325目全通过的钛铁矿粉与浓硫酸在预混罐内进行预混合；步骤二：混合均匀后放入酸解罐内，加入废酸作为启动酸，将硫酸浓度稀释，与此同时，用低压蒸汽直接加热，控制酸解反应温度；步骤三：反应进行一段时间后，再次加入废酸进一步进行熟化；步骤四：当物料冷却到一定温度时，加入淡废酸、小度水进行浸取，；步骤五：浸取过程中加入计量的铁粉进行还原，即得到含有一定三价钛的硫酸氧钛溶液。

所述325目全通过的钛铁矿粉的制备方法为：将二价铁含量大于35%的钛铁矿粗矿送入球磨机，同时加入助磨剂，钛铁矿在球磨机内粉碎干燥，经过选粉机，粒径合格的钛铁矿粉随干燥气流进入旋风分离器，收集得到325目全通过的钛铁矿粉。