一種硫酸法鈦白工藝酸解渣中鈦資源的高效回收方法和裝置的制造方法
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及化工設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，是一種硫酸法鈦白工藝酸解渣中鈦資源的高效回收方法和裝置。
【【背景技術(shù)】】
[0002]鈦白，學名二氧化鈦，分子式為Ti02，相對分子質(zhì)量79.90g/mol，化學性質(zhì)比較穩(wěn)定，可溶于濃硫酸、氫氟酸和堿，不溶于水、不溶于有機酸和弱無機酸。鈦白粉以優(yōu)越的白度、良好的遮蓋力、著色力、耐熱性及耐候性等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于涂料、橡膠、塑料、日化等行業(yè)，成為僅次于合成氨和磷化工的第三大無機化工產(chǎn)品。鈦白工藝有:氯化法、硫酸法、REPTILE工藝、ERMS-SR工藝、鹽酸法Altair工藝等。工業(yè)中廣泛應(yīng)用的是氯化法和硫酸法。
[0003]我國是全球第一大鈦白粉生產(chǎn)和消費大國，2014年鈦白粉產(chǎn)量達243.5萬噸，其中98%以上的企業(yè)采用硫酸法生產(chǎn)鈦白粉。硫酸法鈦白生產(chǎn)過程中，由于原料品位低、雜質(zhì)多而復(fù)雜，酸解后會產(chǎn)生大量的酸解尾渣，同時酸解反應(yīng)受到溫度、濕度、礦物粒度等因素影響，酸解反應(yīng)不完全，導(dǎo)致尾渣中含有大量未反應(yīng)的鈦鐵精礦。目前酸解尾渣堆積超過千萬噸，造成嚴重的資源浪費和環(huán)境污染。
[0004]酸解尾渣是硫酸法鈦白生產(chǎn)過程中的主要固體廢棄物，隨著鈦白生產(chǎn)工業(yè)的高速發(fā)展，酸性黑色廢渣的積累越來越多，資源浪費與環(huán)境污染問題日顯突出，如何合理地處理這些廢渣，成為一個亟需解決的問題。
[0005]目前，有關(guān)鈦白行業(yè)酸解渣的綜合利用發(fā)明專利有以下幾種:CN102602990B提出了一種在采用硫酸法生產(chǎn)鈦白粉工藝中酸解渣的回收利用方法，工藝具體分為(1)加水打漿、(2)分離以及(3)回收三個步驟，有效回收鈦精礦、可溶性鈦以及酸解渣中其他有用成分。發(fā)明中主要采用高效水力旋流技術(shù)來分離酸解渣中的有效鈦成分，利用水力旋流器回收鈦鐵礦，該方法雖然可以回收一部分鈦鐵礦，但是酸解渣中小顆粒中的鈦鐵礦無法回收。CN102336433A公布了酸解渣再利用制備鈦白粉時的預(yù)處理方法。該發(fā)明公開了的預(yù)處理方法包括將干燥后的酸解渣粉碎好，按酸礦混合原料，升溫進行酸解反應(yīng)，熟化反應(yīng)生成的固相混合物，加水浸取，混合沉降，得所需產(chǎn)物；采用該發(fā)明的技術(shù)方案，能夠很好實現(xiàn)鈦白生產(chǎn)過程中酸解渣及廢酸的再利用，使酸解渣所含二氧化鈦的酸解率達到80%以上。
【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0006]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種硫酸法鈦白工藝酸解渣中鈦資源的高效回收方法和裝置。
[0007]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的:
[0008]—種硫酸法鈦白工藝酸解渣中鈦資源的高效回收裝置，其包含溢流器；其特征在于，溢流器中心設(shè)置導(dǎo)流設(shè)備，導(dǎo)流設(shè)備內(nèi)部設(shè)置攪拌裝置，導(dǎo)流設(shè)備和外部圓柱之間設(shè)置流場優(yōu)化裝置。
[0009]所述的導(dǎo)流設(shè)備呈圓柱形或者錐形，同時上下開口，和溢流器外部圓柱同心固定，其直徑為外部圓柱直徑的0.5?0.9倍。在此種導(dǎo)流設(shè)備形狀下，可以保證溢流器內(nèi)部流場沒有死區(qū)，溢流器流動通量達到最佳值。
[0010]所述的攪拌裝置，攪拌裝置的槳型可以為軸流槳、直葉槳、斜葉槳或者推進槳中的一種。攪拌裝置可以有效達到高效混合，在加上合適的攪拌槳安裝高度，可以達到能耗低、攪拌效果好。
[0011]所述的攪拌裝置的攪拌槳直徑為導(dǎo)流設(shè)備直徑的0.3?0.9倍，安裝高度為導(dǎo)流設(shè)備高度的0.1?0.9倍。
[0012]所述的流場優(yōu)化裝置可以為圓柱形、流線型、圓錐形或者圓臺型中的一種，該流場優(yōu)化裝置與溢流器同心安裝，其直徑為導(dǎo)流設(shè)備直徑的1.1?2.0倍。依據(jù)溢流器內(nèi)部的流場結(jié)構(gòu)，設(shè)計了以上幾種流場優(yōu)化裝置，這些裝置可以使大小粒子得到順利分離而不產(chǎn)生流動死區(qū)。
[0013]所述的溢流器上部為圓柱形，下部為圓錐形，圓柱圓錐同心連接，圓錐錐角在0?60°，圓錐底部開口，作為排礦口。
[0014]所述的溢流器圓柱形上部敞口，并設(shè)置環(huán)形溢流堰，防止液體流出，同時側(cè)邊開溢流口，利于鈦鐵礦回收，溢流口在0.1?0.5圓柱高處。
[0015]所述的排礦口設(shè)置在溢流器的最底部，和圓錐底部相切，直徑范圍在0.01?0.5溢流器外圍直徑。
[0016]—種硫酸法鈦白工藝酸解渣中鈦資源的高效回收方法，其具體步驟為:
[0017](1)將酸解尾渣與2%?8%稀硫酸溶液配制成質(zhì)量分數(shù)為5?20%的酸解渣漿料，在打漿桶中進行攪拌打漿；
[0018](2)待顆粒分散均勻后，關(guān)閉溢流分離器排礦口開關(guān)，打開栗開始進料；同時開啟溢流分離器內(nèi)的攪拌；
[0019](3)料漿加滿溢流分離器后，溢流口開始出料時，打開排礦口閥門，經(jīng)過5?lOmin后，礦泥等微細雜質(zhì)顆粒從溢流口排除，排礦口收集大顆粒未反應(yīng)的鈦鐵礦。
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的積極效果是:
[0021]1)鈦資源的回收率高，可以達到70%以上；
[0022]2)分離過程中不在添加其他物質(zhì)，對鈦鐵礦無污染；
[0023]3)設(shè)備簡單易加工，成本低，經(jīng)濟性好；
[0024]4)針對我國鈦白行業(yè)90%以上的硫酸法鈦白工藝，該溢流器易于推廣，產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用較容易。
【【附圖說明】】
[0025]圖1本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]附圖中的標記為:1溢流口，2沉降區(qū)，3排礦口，4導(dǎo)流設(shè)備，5攪拌槳，6流場優(yōu)化裝置，7混合區(qū)。
【【具體實施方式】】
[0027]以下提供本發(fā)明一種硫酸法鈦白工藝酸解渣中鈦資源的高效回收方法和裝置的【具體實施方式】。
[0028]實施例1
[0029]請參見附圖1，一種硫酸法鈦白工藝酸解渣中鈦資源的高效回收裝置，其包含溢流器；其特征在于，溢流器中心設(shè)置導(dǎo)流設(shè)備，導(dǎo)流設(shè)備內(nèi)部設(shè)置攪拌裝置，導(dǎo)流設(shè)備和外部圓柱之間設(shè)置流場優(yōu)化裝置。
[0030]所述的導(dǎo)流設(shè)備呈圓柱形或者錐形，同時上下開口，和溢流器外部圓柱同心固定，其直徑為外部圓柱直徑的0.5?0.9倍。
[0031]所述的攪拌裝置，攪拌裝置的槳型可以為軸流槳、直葉槳、斜葉槳或者推進槳中的一種。
[0032]所述的攪拌裝置的攪拌槳直徑為導(dǎo)流設(shè)備直徑的0.3?0.9倍，安裝高度為導(dǎo)流設(shè)備高度的0.1?0.9倍。
[0033]所述的流場優(yōu)化裝置可以為圓柱形、流線型、圓錐形或者圓臺型中的一種，該流場優(yōu)化裝置與溢流器同心安裝，其直徑為導(dǎo)流設(shè)備直徑的1.1?2.0倍。
[0034]所述的溢流器上部為圓柱形，下部為圓錐形，圓柱圓錐同心連接，圓錐錐角在0?60°，圓錐底部開口，作為排礦口。
[0035]所述的溢流器圓柱形上部敞口，并設(shè)置環(huán)形溢流堰，防止液體流出，同時側(cè)邊開溢流口，利于鈦鐵礦回收，溢流口 1在0.1?0.5圓柱高處。
[0036]所述的排礦口設(shè)計在溢流器的最底部，和圓錐底部相切，直徑范圍在0.01?0.5溢流器外圍直徑。
[0037]針對國內(nèi)某廠酸解渣，設(shè)計了主體直徑為200mm的溢流分離器，溢流分離器的結(jié)構(gòu)尺寸如圖1所示，溢流器高為240mm，上部分為圓柱體，直徑為200mm，中間為圓臺，底部為圓缺，內(nèi)有導(dǎo)流設(shè)備4，流場優(yōu)化設(shè)備6。其中導(dǎo)流設(shè)備4直徑為70mm，高為170mm，離底高為70mm ;流場優(yōu)化設(shè)備6直徑為100mm，高為140mm，離底高為100mm。攪拌槳5直徑為30mm，軸為6mm。側(cè)出口擋板高度為30mm，直徑為190mm。
[0038]本發(fā)明將酸解尾渣與5%稀硫酸溶液配制成約10%的酸解渣漿料，在打漿桶中進行攪拌打漿；攪拌一段時間，待顆粒分散均勻后，關(guān)閉溢流分離器排礦口開關(guān)，打開栗開始進料；同時開啟溢流分離器內(nèi)的攪拌槳5 ;漿料在攪拌槳的作用下在沉降區(qū)2進行沉降和分離，同時小顆粒物質(zhì)會通過導(dǎo)流設(shè)備4和流場優(yōu)化裝置6流向混合區(qū)7，最終從溢流口 1流出；料漿加滿溢流分離器后，溢流口 1開始出料時，打開排礦口 3的閥門，一定時間后，排礦口和溢流口的流量穩(wěn)定后，分別從排礦口和溢流口 1取樣分析。最終回收顆粒的體積平均粒徑為95.3 μm，鈦品位為26.76%,回收率為73.00%。
[0039]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種硫酸法鈦白工藝酸解渣中鈦資源的高效回收裝置，其包含溢流器；其特征在于，溢流器中心設(shè)置導(dǎo)流設(shè)備，導(dǎo)流設(shè)備內(nèi)部設(shè)置攪拌裝置，導(dǎo)流設(shè)備和外部圓柱之間設(shè)置流場優(yōu)化裝置。2.如權(quán)利要求1所述的一種硫酸法鈦白工藝酸解渣中鈦資源的高效回收裝置，其特征在于，所述的導(dǎo)流設(shè)備呈圓柱形或者錐形，同時上下開口，和溢流器外部圓柱同心固定，其直徑為外部圓柱直徑的0.5?0.9倍。3.如權(quán)利要求1所述的一種硫酸法鈦白工藝酸解渣中鈦資源的高效回收裝置，其特征在于，所述的攪拌裝置，攪拌裝置的槳型為軸流槳，直葉槳，斜葉槳或者推進槳中的一種。4.如權(quán)利要求1所述的一種硫酸法鈦白工藝酸解渣中鈦資源的高效回收裝置，其特征在于，所述的攪拌裝置的攪拌槳直徑為導(dǎo)流設(shè)備直徑的0.3?0.9倍，安裝高度為導(dǎo)流設(shè)備高度的0.1?0.9倍。5.如權(quán)利要求1所述的一種硫酸法鈦白工藝酸解渣中鈦資源的高效回收裝置，其特征在于，所述的流場優(yōu)化裝置為圓柱形、流線型、圓錐形或者圓臺型中的一種，該流場優(yōu)化裝置與溢流器同心安裝，其直徑為導(dǎo)流設(shè)備直徑的1.1?2.0倍。6.如權(quán)利要求1所述的一種硫酸法鈦白工藝酸解渣中鈦資源的高效回收裝置，其特征在于，所述的溢流器上部為圓柱形，下部為圓錐形，圓柱圓錐同心連接，圓錐錐角在0?60°，圓錐底部開口，作為排礦口。7.如權(quán)利要求1所述的一種硫酸法鈦白工藝酸解渣中鈦資源的高效回收裝置，其特征在于，所述的溢流器圓柱形上部敞口，并設(shè)置環(huán)形溢流堰，防止液體流出，同時側(cè)邊開溢流口，利于鈦鐵礦回收，溢流口在0.1?0.5圓柱高處。8.如權(quán)利要求1所述的一種硫酸法鈦白工藝酸解渣中鈦資源的高效回收裝置，其特征在于，所述的排礦口設(shè)置在溢流器的最底部，和圓錐底部相切，直徑范圍在0.01?0.5溢流器外圍直徑。9.一種硫酸法鈦白工藝酸解渣中鈦資源的高效回收方法，其特征在于，其具體步驟為: (1)將酸解尾渣與2%?8%稀硫酸溶液配制成質(zhì)量分數(shù)為5?20%的酸解渣漿料，在打漿桶中進行攪拌打漿； (2)待顆粒分散均勻后，關(guān)閉溢流分離器排礦口開關(guān)，打開栗開始進料；同時開啟溢流分離器內(nèi)的攪拌； (3)料漿加滿溢流分離器后，溢流口開始出料時，打開排礦口閥門，經(jīng)過5?lOmin后，礦泥等微細雜質(zhì)顆粒從溢流口排除，排礦口收集大顆粒未反應(yīng)的鈦鐵礦。
【專利摘要】本發(fā)明提供的一種硫酸法鈦白工藝酸解渣中鈦資源的高效回收裝置，采用新型溢流器分離回收鈦資源。依據(jù)硫酸法鈦白生產(chǎn)工藝鐘酸解渣礦物學分析，初步確定了酸解渣中鈦鐵礦的回收方法和設(shè)備形式。通過溢流實驗和理論計算，設(shè)計了酸解渣分離溢流器，形成了高效回收鈦鐵礦資源的分離設(shè)備，鈦資源回收率可以達到70％以上。
【IPC分類】C01G23/00
【公開號】CN105439195
【申請?zhí)枴緾N201510253850
【發(fā)明人】許妍霞, 宋興福, 于建國, 李宗云, 汪瑾
【申請人】華東理工大學
【公開日】2016年3月30日
【申請日】2015年5月18日