铁黑生产所用钛白副产绿矾中二氧化钛的回收再利用研究

来源:用户上传      作者: 马国忠 李豹成

　　 摘要：铁黑生产所用原料为绿钒，而绿钒是硫酸法钛白的副产品，绿钒中钛含量的高低直接影响铁黑产品的质量，通过研究绿钒中钛的回收再利用，既保证了铁黑产品的质量又回收了二氧化钛，取得了较为满意的经济效益。
　　关键词：铁黑 绿钒 二氧化钛 回收 再利用
　　0 引言
　　近几年随着我国钛白工业的迅猛发展，特别是硫酸法钛白的不断扩产，其副产绿矾(化学名称为七水硫酸亚铁)的综合利用就成为了一个亟待解决的问题。我们河南佰利联化学股份有限公司是一家以硫酸法生产金红石钛白粉的精细化工企业，年产金红石钛白粉12万吨，同时副产绿矾42万吨（按3.5吨绿矾/吨钛白计）。为处理这些副产品，变废为宝，公司自主设计开发了一条1万吨/年氧化铁黑生产线，年消耗绿矾4万吨（按4吨绿矾/吨铁黑计）。我们公司的绿钒是经圆盘真空过滤机分离后用皮带送至仓库再经微量水洗后才被再利用，即使这样处理，分析其钛含量仍在0.2%左右（以TiO2计），而铁黑生产所用原料绿钒中钛（以钛的硫酸盐形式存在）含量应不大于0.05%（以TiO2计），如果将绿钒直接用于铁黑生产，将对铁黑成品的筛余有较明显的影响，粒度分布也较宽，均一性差，着色力低，所以必须对绿钒进行再处理，达到铁黑所用原料的要求，才能生产出合格的铁黑产品。我们通过不断地试验和摸索，终于找到了绿钒中二氧化钛的回收再利用方法，这样既保证了铁黑产品的质量，钛又得到回收利用，取得了较为满意的经济效益。
　　1 实验部分
　　1.1 绿钒中二氧化钛的回收
　　将钛白副产品绿钒溶于水，制成一定浓度的溶液（它在80℃的溶解度为59.6），在搅拌下用水浴锅加热至80℃并保持2h，则钛水解为偏钛酸沉淀析出。乘热加入0.3%～0.5%的聚丙烯酰胺，搅拌5～10min，沉淀物迅速沉降。用真空泵及布氏漏斗两层滤纸抽滤，将所得滤液进行分析，二氧化钛含量不大于0.05%，这样的实验我们进行了多次，结果每次均理想。将此小试方法用于大生产中，是用压滤机进行压滤，对滤液进行分析符合生产要求。
　　1.2 回收二氧化钛的再利用
　　将回收的粗偏钛酸烘干粉碎后，仿生产酸解和按比例加锅仿生产酸解小试，验证偏钛酸的酸解利用情况。
　　1.2.1 仿生产酸解小试
　　①酸解基础数据
　　粗偏钛酸烘干料：67g TiO2%：75.85 酸料比：2.6：1
　　原酸浓：93.83% 比重：1.8308 反应酸浓：84%
　　加酸量：0.067×2.6／93.83%×1.8308＝101.4mL
　　加水量：0.067×2.6／84%－0.067×2.6／93.83%＝21.73mL
　　②反应过程及现象
　　仿生产反应过程，反应最高温度166℃，料液由稀变稠，反应1小时后，料变的特稠，几乎搅不动，等温度降至60℃时加水200mL,加热使料液温度保持在70℃左右，从反应至搅拌结束共2小时。
　　③分析计算
　　料液体积：210mL TiO2浓度：184.36g／l
　　酸解率计算：（0.21×184.36/67×0.7585）×100%=76.18%
　　由上面实验分析说明从绿钒中回收的粗偏钛酸大部分能被硫酸分解利用。
　　1.2.2 按钛矿比例的10%将烘干料粉碎加锅进行酸解小试
　　①基础数据
　　钛矿：1200g 钛矿TiO2%：48.5 粗偏钛酸烘干料：120g 烘干料TiO2%：75.85 酸矿比：1.59：1
　　原酸浓：93.83% 比重：1.8308 反应酸浓：84%
　　加酸量：1.32×1.59/93.83%×1.8308=1221.8mL
　　加稀释水量：1.32×1.59/84%-1.32×1.59/93.83%=261.8mL
　　②反应过程及放锅沉降后现象
　　反应过程及现象与正常酸解反应相似，放锅后洗锅时发现锅底有少量白色细渣，说明亚铁回收料没反应完全。
　　③分析与计算
　　TiO2：169.89g/L F值：1.80 酸解率%：92.77
　　料液体积：3700mL
　　钛矿中TiO2质量：1200×48.5%=582g
　　亚铁回收料中TiO2质量：120×75.8%=91.02g
　　料液中TiO2含量：3.7×169.89=628.59g
　　钛矿酸解反应的酸解率一般按95%，则回收料中反应的TiO2量为：628.59 582×95%=75.69g，回收料中偏钛酸（TiO2）分解率为：（75.69/91.02）×100%=83.2%。
　　由上面试验分析可知，从绿钒回收的粗偏钛酸料能在酸解生产中被大部分分解利用。
　　2 经济效益分析估算
　　铁黑年生产10000吨，年用绿钒40000吨，根据生产情况每天回收干基粗偏钛酸2吨，年回收720吨，粉碎过程中损失率为0.5%，我们的钛白生产中酸解净化收率为83%，水解率96%，水解收率97%，煅烧收率99.2%，所以年回收纯金红石型二氧化钛720×99.5%×75.85%×83.2%×96%×97%×99.2%=417.6吨，按初品二氧化钛含量98.5%计算，折合初品417.6/98.5%=423.9吨，根据现在市场行情初品每吨14000元，折合人民币423.9×14000=5934600元。
　　3 结语
　　从以上实验及生产应用上看，方案是完全可行的。企业的生产都讲求经济和效益，废料不回收利用，既是浪费又会造成环境污染，所以必须设法进行回收利用，力求降低产品成本。我们的实验还有不理想的地方，还在不断摸索中，今后我们将继续深入研究，指导好生产。
　　参考文献：
　　[1]唐振宁.钛白粉的生产与环境处理[M].北京：化学工业出版社.2000.
　　[2]裴瑞.硫酸法钛白生产[M].北京：化学工业出版社.1982.
　　[3]秦榕年.硫酸法钛白厂副产硫酸亚铁的综合利用[J].广西化工，1996，25（3）：25-28.化学股份有限公司）

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