[发明专利]一种从酸性溶液中分离回收二氧化钛的方法

说明书

本发明公开了一种从酸性溶液中分离回收二氧化钛的方法，在实现酸性溶液无害化处理的同时，将钛、铝、铁、钙、硅等组分分离提取为二氧化钛、净水剂、石膏和硅胶等高附加值产品，实现了酸性溶液的高效回收利用。该方法主要包括以下步骤：a)向酸性溶液中加入硫酸至沉淀完全，过滤得到石膏和一次滤液；b)将滤液加热陈化，过滤得到硅胶和二次滤液，将硅胶洗涤，得到纯净硅胶；c)向二次滤液中加入硫酸，水解并过滤得到偏钛酸沉淀和三次滤液，将偏钛酸沉淀干燥煅烧得到二氧化钛；d)将三次滤液加入酸性溶液中混合，并重复步骤a‑c至其中的硫酸铝铁达到饱和，浓缩结晶，过滤得到硫酸铝铁结晶；e)将硫酸铝铁结晶聚合，得到净水剂。

技术领域

本发明涉及钢铁、冶金等行业的酸性溶液处理技术领域，具体涉及一种从酸性溶液中分离回收二氧化钛的方法。

背景技术

随着我国经济的快速发展，钢铁、冶金和钛白粉等行业的产量急剧增加，以粗钢为例，我国粗钢产量已由2005年的3.45亿吨增加至2019年的9.96亿吨，而炼制1吨粗钢需消耗16吨的水，并排放大量的酸性溶液(张兰英等，2020；陆平军，2019；韩雪，2019；李佩林，2020)。据统计，1985年-2008年，我国酸性溶液排放量平均每年增加10万亿吨，且仍在持续增加，这些酸性溶液的pH值一般在1-4之间，直接排放不仅造成严重的环境污染、资源浪费，而且对人体健康造成极大威胁(焦亚楠，2020；李治强等，2012)。

目前酸性溶液的处理方法有沉淀法、吸附法和膜处理法等，其中石灰中和法工艺技术最为成熟、应用最为广泛，但石灰中和法不仅产泥量大，而且处理效果一般(焦亚楠，2020)。因此，亟需开发一套高效、经济、环保的酸性溶液处理方法，该方法不仅可回收酸性溶液中有效组分，而且能够有效减少酸性溶液的排放。

发明内容

本发明的目的在于提供一种从酸性溶液中分离提取二氧化钛的方法，对酸性溶液采用沉淀分离、陈化、水解、混合、循环沉淀、煅烧等工艺步骤，可将酸性溶液中的钛、钙、硅、铝、铁元素分离回收为二氧化钛、石膏、硅胶和净水剂等高附加值产品，解决了酸性溶液污染环境、处理排放难的问题，实现了酸性溶液的无害化处理，有助于酸性溶液的综合利用研究，具有重要的现实意义。

为实现上述目的，本发明公开了以下技术方案：

一种从酸性溶液中分离回收二氧化钛的方法，包括下列步骤：

步骤1：向酸性溶液中加入硫酸至出现沉淀完全，并过滤得到滤液A和第一沉淀物；

步骤2：将步骤1获得的滤液A加热陈化并过滤得到滤液B和第二沉淀物；

步骤3：向步骤2获得的滤液B中加入硫酸，水解并过滤得到第三沉淀物和滤液C，再将第三沉淀物干燥煅烧得到二氧化钛；

步骤4：按照体积比为1:1～10的比例，将步骤3得到的滤液C加入酸性溶液中混合，并重复步骤1—步骤3至滤液C中的硫酸铝铁达到饱和后停止循环。

进一步的，还包括：

步骤5：将步骤4停止循环后得到的滤液C浓缩、降温结晶并过滤得到硫酸铝铁结晶；

步骤6：将步骤5得到的硫酸铝铁结晶：去离子水按照固液比为1:1.5～10g/ml的比例溶解，再调整溶液pH值至1.0～5.0，并过滤得到滤液D，将滤液D水浴搅拌，得到聚合硫酸铝铁净水剂。

优选的，步骤5中：将步骤4停止循环后得到的滤液C浓缩其体积至原体积的30％～60％，并在10℃～20℃下使其自然结晶，800目—900目过滤得到硫酸铝铁结晶。