基于硫铁钛联产法的二氧化钛制造方法及系统与流程

技术特征：
1.一种基于硫铁钛联产法的二氧化钛制造方法，其特征在于，所述二氧化钛制造方法包括：预处理：将钛铁矿石进行研磨，以得到钛铁矿石粉末；硫酸法钛白生产：将钛铁矿石粉末和硫酸在炭黑尾气的气氛下进行硫酸法钛白生产，并对产物进行分离以得到二氧化钛、黑泥、酸性废水、废硫酸和七水硫酸亚铁；石膏生产：将黑泥与石灰进行中和反应，以得到石膏；将酸性废水与石灰充分反应，以得到石膏和废水，部分废水重回至硫酸法钛白生产过程中再利用，其余废水达标排放；聚合硫酸铁生产：将部分七水硫酸亚铁导入废硫酸中进行溶解搅拌，并在氧气气氛中发生催化氧化反应以产生聚合硫酸铁。2.根据权利要求1所述的基于硫铁钛联产法的二氧化钛制造方法，其特征在于，所述硫酸法钛白生产的方法包括：酸解：在炭黑尾气的气氛下，将钛铁矿石粉末倒入浓度不低于90％的硫酸中进行反应得到酸解溶液，其中炭黑尾气为蒸汽；沉降；在酸解液体中加入改性聚丙烯酰胺，以20～30r/min的速度搅拌10～30分钟，过滤，得到黑泥和钛液；结晶：对钛液进行真空结晶，析出七水硫酸亚铁，分离七水硫酸亚铁以得到纯钛液；浓缩水解：对纯钛液进行薄膜蒸发，以使纯钛液成为浓度为200g/l的浓缩钛液；在75～105℃、压力为0.12～0.18mpa的环境下将浓缩钛液与碱液充分混合熟化，以得到偏钛酸溶液；水洗漂白：用硫酸和三价钛对偏钛酸溶液进行漂白，以得到漂白后的偏钛酸溶液和废硫酸；二次水洗盐处理：用45～85℃的蒸馏水水洗漂白后的偏钛酸溶液，以得到二次水洗后的偏钛酸溶液和酸性废水；在二次水洗后的偏钛酸溶液中加入弱酸盐和促进剂，以得到盐处理后的偏钛酸和酸性废水；煅烧：在氧气气氛下，将偏钛酸加热至630～930摄氏度以得到二氧化钛。3.根据权利要求2所述的基于硫铁钛联产法的二氧化钛制造方法，其特征在于，所述酸解的方法包括：在0.09～0.12mpa压力的炭黑尾气下，将钛铁矿石粉末倒入浓度不低于90％的硫酸中，加热至185～220℃，保持温度并搅拌8～12分钟，以得到酸解溶液和酸解尾气；利用碱液喷淋所述酸解尾气，以使酸解尾气中和后达标排放。4.根据权利要求2所述的基于硫铁钛联产法的二氧化钛制造方法，其特征在于，在所述结晶前，所述硫酸法钛白生产的方法还包括：过滤：在钛液中加入助滤剂，搅拌10～15分钟，静置30～45分钟，过滤以得到过滤后的钛液和黑泥；其中助滤剂为木炭、硅藻土和/或明矾。5.根据权利要求2所述的基于硫铁钛联产法的二氧化钛制造方法，其特征在于，所述熟化的方法包括：在75～85℃下，将浓缩钛液与碱液充分混合后，在搅拌混合溶液的同时加热混合溶液至98℃以上，其中，搅拌速度为15～30r/min，升温至98℃的时间控制在12～25分钟；保温2～3小时，以得到偏钛酸溶液。
6.根据权利要求2所述的基于硫铁钛联产法的二氧化钛制造方法，其特征在于，水洗漂白用的三价钛的获得方法包括：取部分偏钛酸溶液；在偏钛酸溶液中加入硫酸，并加热至135～170℃进行酸解5～10分钟；在酸解后的溶液中加入纳米铝粉进行还原反应以得到三价钛溶液。7.根据权利要求2所述的基于硫铁钛联产法的二氧化钛制造方法，其特征在于，盐处理所用的弱酸盐为磷酸盐和/或碳酸盐，促进剂为氧化锌或氧化铝。8.根据权利要求1所述的基于硫铁钛联产法的二氧化钛制造方法，其特征在于，所述石膏生产的方法包括：在黑泥和酸性废水中加入氢氧化钙，并充分搅拌，以得到一级废液；压滤一级废液，获得白石膏和二级废液；在二级废液中加入氢氧化钙，并进行曝气，以得到三级废液；压滤三级废液，获得红石膏和废水；对废水达标监测，若达到排放标准，则将废水总量的30％重回至硫酸法钛白生产过程中再利用，剩余70％达标排放；若没有达到排放标准，则重回二级废液中。9.根据权利要求1所述的基于硫铁钛联产法的二氧化钛制造方法，其特征在于，所述聚合硫酸铁生产的方法包括：将废硫酸总量的45％回用至硫酸法钛白生产，其余55％用于聚合硫酸铁的制备；将七水硫酸亚铁总量的60％导入废硫酸总量的55％中进行溶解搅拌，搅拌速度为30～45r/min，搅拌时间为20～40分钟；在溶液中通入氧气，加热至80～150℃，搅拌直至水分消失以得到聚合硫酸铁，其中搅拌的速度为10～20r/min。10.一种基于硫铁钛联产法的二氧化钛制造系统，用于进行如权利要求1～9任一项所述的基于硫铁钛联产法的二氧化钛制造方法，其特征在于，所述二氧化钛制造系统包括硫酸法钛白生产线、石膏生产线和聚合硫酸铁生产线；所述硫酸法钛白生产线用以利用硫酸法钛白生产工艺生产二氧化钛，并分离得到黑泥、酸性废水、废硫酸和七水硫酸亚铁；所述石膏生产线用以利用黑泥和酸性废水得到石膏并使废水达到排放标准；所述聚合硫酸铁生产线用以将七水硫酸亚铁和废硫酸进行反应以得到聚合硫酸铁。11.根据权利要求10所述的基于硫铁钛联产法的二氧化钛制造系统，其特征在于，所述硫酸法钛白生产线包括顺次设置的磨机、酸解罐、沉降槽、真空结晶设备、圆盘分离机、薄膜蒸发器、水解槽、压滤机、漂白罐、盐处理罐和煅烧窑；所述磨机用于将钛铁矿石进行研磨以得到钛铁矿石粉末；所述酸解罐用于对钛铁矿石粉末进行酸解以得到酸解溶液和废硫酸；所述沉降槽用于对所述酸解溶液进行沉降过滤以得到黑泥和钛液；所述真空结晶设备用于对钛液进行真空结晶；所述圆盘分离机用于对真空结晶后的产物进行分离得到七水硫酸亚铁和纯钛液；所述薄膜蒸发器用于对纯钛液进行浓缩以得到浓缩钛液；所述水解槽用于对浓缩钛液进行水解以得到偏钛酸溶液；所述压滤机用于对偏钛酸溶液进行水洗；所述漂白罐用于对偏钛酸溶液进行漂白，以得到漂白后的偏钛酸溶液和废硫酸；所述盐处理罐用于对偏钛酸溶液进行盐处理以得到盐处理后的偏钛酸和酸性废水；所述煅烧窑用于对偏钛酸进行煅烧以得到二氧化钛。
12.根据权利要求10所述的基于硫铁钛联产法的二氧化钛制造系统，其特征在于，所述石膏生产线包括顺次设置的一级中和池、一级压滤机、二级中和池、二级压滤机和缓冲池；所述一级中和池用于混合黑泥和酸性废水，并与氢氧化钙进行中和反应得到一级废液；所述以及压滤机用于对一级废液进行压滤以得到白石膏和二级废液；所述二级中和池用于将二级废液与氢氧化钙反应以得到三级废液；所述二级压滤机用于对三级废液进行压滤以得到红石膏和废水；所述缓冲池用于对废水进行达标监测。13.根据权利要求10所述的基于硫铁钛联产法的二氧化钛制造系统，其特征在于，所述聚合硫酸铁生产线包括顺次设置的溶解池、反应池和灌装设备；所述溶解池用于将废硫酸与七水硫酸亚铁进行混合溶解；所述反应池用于对混合后的液体进行催化氧化反应和聚合反应；所述灌装设备用于对聚合硫酸铁进行灌装。

技术总结
本发明提供一种基于硫铁钛联产法的二氧化钛制造方法及系统，包括：在炭黑尾气下进行硫酸法钛白生产，并对产物进行分离以得到二氧化钛、黑泥、酸性废水、废硫酸和七水硫酸亚铁；将黑泥、酸性废水与石灰进行中和反应以得到石膏和废水；将部分七水硫酸亚铁导入废硫酸中以产生聚合硫酸铁。通过联产法生产二氧化钛，使得在制造二氧化钛的过程中产生的副产物全部得以利用；生产所用的气氛为炭黑尾气，减少了尾气污染；副产物制造过程中产生的废气、废水等均对环境无害，且无废渣的产生，解决了如何对硫酸法钛白生产过程中产生的副产品进行有效回收利用的问题。效回收利用的问题。效回收利用的问题。


技术研发人员：王勇涛 陈志坚 马文彩 席浩 黄亚茹
受保护的技术使用者：苏州市宏丰钛业有限公司
技术研发日：2021.08.04
技术公布日：2021/9/17