CN103540752A

CN103540752A - 一种从硫酸法钛白废酸中富集钪、钛和钒及其废酸处理的方法

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Publication number: CN103540752A
Application number: CN201310478514.3A
Authority: CN
Inventors: 詹海鸿; 郭旦奇; 李赋屏; 何航军; 陈克勤; 梁焕龙; 樊艳金; 柯剑华; 罗思强; 凌振章; 黄泰元; 张湘玉; 满露梅; 刘泽; 黎宏鹏; 容继; 何厚华; 张建飞
Original assignee: GUANGXI RESEARCH INSTITUTE OF METALLURGY
Current assignee: GUANGXI RESEARCH INSTITUTE OF METALLURGY
Priority date: 2013-10-14
Filing date: 2013-10-14
Publication date: 2014-01-29
Anticipated expiration: 2033-10-14
Also published as: CN103540752B

Abstract

一种从硫酸法钛白废酸中富集钪、钛和钒及其废酸处理的方法，包括如下步骤：用碳酸钙对钛白废酸进行二段中和，得白石膏和富集了钪、钒钛的二段中和渣；二段中和渣用钛白废酸进行溶出，对溶出液进行钪的萃取和反萃，得到粗钪渣；萃钪余液进行钛的水解，得到高钛渣；水解滤液用碳酸钠进行中和沉钒，得钒渣，沉钒后液与二段中和滤液一并经曝气和进一步中和后达标排放。本发明能有效地从钛白废酸中富集钪、钛和钒，经处理后的废酸尾液达标排放。

Description

一种从硫酸法钛白废酸中富集钪、钛和钒及其废酸处理的方法

技术领域

本发明涉及一种从硫酸法钛白废酸中富集钪、钛和钒及其废酸处理的方法。

背景技术

目前，硫酸法钛白废酸的治理方法主要有白云石升流膨胀中和法、石灰中和法，世界范围的硫酸法钛白粉厂主要采用类似石灰中和的方法。另外，国内外许多生产厂家及科研人员曾提出将废酸与矿石作用制硫酸锰、硫酸铝、硫酸锌等产品，但这些处理手段都存在矿石有效成分浸出率低、固液分离较难、产品质量差、造成二次污染等问题。

硫酸法钛白废酸中除含有大量硫酸和铁外，尚有钪、钒和钛等有价金属，在对废酸进行环保治理的同时进行钪、钒和钛的综合回收，符合工业废液治理以及资源化利用的原则。为了提取废酸中的氧化钪，前人已做了很多工作，但其工艺均为直接有机萃取法，但整体提取成本较高。在钛白废酸中提取钒方面，日本石原产业株式会社利用的是氨中和烧结浸取工艺制备偏钒酸铵，该套废酸治理工艺据报道已实现工业化，但是由于其工艺过程太过复杂，我国的中小型钛白粉厂很难仿效。而直接从钛白废酸中提取钛的研究目前未见有相关报道。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种从硫酸法钛白废酸中富集钪、钛和钒及其废酸处理的方法，该方法能有效地对钛白废酸进行环保治理，尾液达标排放，同时富集了其中钪、钒和钛等有价金属，既符合环保的要求也实现了钛白废酸的资源化利用，特别是改进了钪的提取工艺，降低了钪的提取成本。

本发明是通过如下技术方案来实现上述目的：一种从硫酸法钛白废酸中富集钪、钛和钒及其废酸处理的方法，包括下列步骤：

1、用碳酸钙对钛白废酸进行一段中和，反应终点pH值控制在1.0～2.0，过滤后得到一段中和滤液和白石膏。

2、再用碳酸钙对一段和滤液进行二段中和，反应终点pH值控制在4.0～5.0，经过滤得富集了钪、钒和钛的二段中和渣，二段中和滤液送至钛白粉厂的稀酸处理***进行曝气和进一步中和处理，尾液达GB8978-1996排放。

3、将二段中和渣用H⁺浓度为4.0～6.0g/L的钛白废酸进行溶出，液固体积与重量比为1.0～3.0，经过滤得到溶出液和红石膏。

4、对溶出液进行钪的萃取操作，萃取剂成分为P204+TBP+磺化煤油，O/A=1:5～1:10，萃取时间5～10min，逆流萃取，萃取级数为2级。钪萃取率为95%～99%。

5、对负钪有机相进行反萃操作，反萃剂用浓度为1.5～2.5mol/L的NaOH，反萃时间为20～30min，反萃级数为1级，钪的反萃率为98%～100%。反萃后所得的粗钪渣中Sc₂O₃含量为1～5%。

6、对萃钪余液进行加热水解钛，在搅拌过程中加入晶种，保持溶液沸腾状态2.0～3.0h，过滤后得到高钛渣和水解滤液。高钛渣中TiO₂含量为80%～90%。

7、对水解滤液用碳酸钠进行中和沉钒，反应终点pH值为4.0～5.0，过滤后得钒渣和沉钒后的溶液，沉钒后的溶液汇至二段中和滤液一并处理。钒渣中V₂O₅的含量为1～3%。

本发明与现有技术相比具有如下有益效果：

1、经本发明处理后的硫酸法钛白废酸pH值接近中性，再利用各钛白粉厂的稀酸处理***进行简单的曝气和进一步中和处理后即可达标排放，实现了对硫酸法钛白废酸的彻底环保治理。

2、钛白废酸中的钪、钒和钛被富集了4～6倍，为硫酸法钛白废酸中钪、钒和钛的低成本综合回收创造了条件。

3、钪由于在原酸溶液中经富集后再提取，与传统的直接萃取法相比，降低了提取成本。

4、产生的副产物为白石膏和少量红石膏，白石膏通过脱水和改性处理后可广泛用作水泥工业使用的石膏原料或建材原料，少量红石膏可用作建材原料。

附图说明

图1是本发明所述的从硫酸法钛白废酸中富集钪、钛和钒及其废酸处理的方法的工艺流程图。

图2是本发明所述的从硫酸法钛白废酸中富集钪、钛和钒及其废酸处理的方法的二段中和渣提取钪、钒和钛的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的技术方案作进一步的描述。

实施例1

如图1、图2所示，本发明所述的从硫酸法钛白废酸中富集钪、钛和钒及其废酸处理的方法，包括以下步骤：

在200L的反应罐中加入H⁺浓度为5.92mol/L的钛白废酸100L，其中Sc₂O₃含量为32.8mg/L，V₂O₅含量为1.00g/L，TiO₂含量为7.00g/L，加入30kg碳酸钙进行一段中和，反应终点pH值为1.0～2.0，经压滤和两次水洗后得到一段中和滤液和白石膏，一段中和滤液中Sc₂O₃含量为16.74mg/L，V₂O₅含量为0.52g/L，TiO₂含量为3.7g/L。该步骤Sc₂O₃、V₂O₅和TiO₂的回收率分别为86.76%、88.4%和89.86%。

在一段中和滤液中加入3kg碳酸钙进行二段中和，反应终点pH值为4.0～5.0，经压滤后得二段中和渣和二段中和滤液，二段中和渣中Sc₂O₃含量为0.04%，V₂O₅含量为1.24%，TiO₂含量为8.7%。二段中和滤液经曝气和进一步中和处理后达GB8978-1996排放。该步骤Sc₂O₃、V₂O₅和TiO₂的回收率分别为97.93%、97.73%和96.36%。

将二段中和渣用H⁺浓度为5.92mol/L的钛白废酸进行溶解，经压滤和两次酸洗后得到溶出液和红石膏。溶出液中Sc₂O₃含量为156mg/L，V₂O₅含量为4.78g/L，TiO₂含量为34.12g/L。该步骤Sc₂O₃、V₂O₅和TiO₂的回收率分别为97.26%、96.26%和98.44%。

将P204+TBP+磺化煤油的有机相和溶出液以相比为O/A=1:5～1:10通过萃取槽进行钪的2级逆流萃取操作，分相后得到负载钪的有机相和萃钪余液。负载钪的有机相用浓度为2.0mol/L的NaOH进行1级反萃操作，得到Sc₂O₃含量为2.02%的粗钪渣。该步骤钪的萃取率为98.86%，反萃率为98.5%。

将萃钪余液加热至沸腾并保温2～3h，过滤后得到水解滤液和高钛渣。高钛渣中TiO₂含量为85%，水解滤液中V₂O₅含量为4.55g/L，TiO₂含量为1.22g/L。该步骤钛的水解率为96.19%。

加入碳酸钠对水解滤液进行中和至pH4.0～5.0，过滤后得到钒渣和沉钒后液，钒渣中V₂O₅含量为2.26%，沉钒后液汇至二段中和滤液一并处理后达标准排放。该步骤钒的回收率为98.68%。

该方法处理钛白废酸至粗钪渣、钒渣和高钛渣，Sc₂O₃、V₂O₅和TiO₂的直收率分别为80.9%、76.78%和74.74%。

实施例2

在200L的反应罐中加入H+浓度为5.51mol/L的钛白废酸100L，其中Sc₂O₃含量为24.5mg/L，V₂O₅含量为0.87g/L，TiO₂含量为6.76g/L，加入27kg碳酸钙进行一段中和，反应终点pH值为1.0～2.0，经压滤和两次水洗后得到一段中和滤液和白石膏，一段中和滤液中Sc₂O₃含量为12.52mg/L，V₂O₅含量为0.46g/L，TiO₂含量为3.52g/L。该步骤Sc₂O₃、V₂O₅和TiO₂的回收率分别为88.67%、89.89%和88.52%。

在一段中和滤液中加入2.7kg碳酸钙进行二段中和，反应终点pH值为4.0～5.0，经压滤后得二段中和渣和二段中和滤液，二段中和渣中Sc₂O₃含量为0.032%，V₂O₅含量为1.17%，TiO₂含量为8.9%。二段中和滤液经曝气和进一步中和处理后达GB8978-1996排放。该步骤Sc₂O₃、V₂O₅和TiO₂的回收率分别为97.52%、97.05%和96.47%。

将二段中和渣用H+浓度为5.51mol/L的钛白废酸进行溶解，经压滤和两次酸洗后得到溶出液和红石膏。溶出液中Sc₂O₃含量为132mg/L，V₂O₅含量为4.72g/L，TiO₂含量为36.8g/L。该步骤Sc₂O₃、V₂O₅和TiO₂的回收率分别为98.4%、96.39%和98.87%。

将P204+TBP+磺化煤油的有机相和溶出液以相比为O/A=1:5～1:10通过萃取槽进行钪的2级逆流萃取操作，分相后得到负载钪的有机相和萃钪余液。负载钪的有机相用浓度为2.0mol/L的NaOH进行1级反萃操作，得到Sc₂O₃含量为1.75%的粗钪渣。该步骤钪的萃取率为98.8%，反萃率为97.9%。

将萃钪余液加热至沸腾并保温2～3h，过滤后得到水解滤液和高钛渣。高钛渣中TiO₂含量为86%，水解滤液中V₂O₅含量为4.43g/L，TiO₂含量为1.1g/L。该步骤钛的水解率为96.81%。

加入碳酸钠对水解滤液进行中和至pH4.0～5.0，过滤后得到钒渣和沉钒后液，钒渣中V₂O₅含量为2.16%，沉钒后液汇至二段中和滤液一并处理后达标准排放。该步骤钒的回收率为98.87%。

该方法处理钛白废酸至粗钪渣、钒渣和高钛渣，Sc₂O₃、V₂O₅和TiO₂的直收率分别为80.01%、76.66%和74.87%。

实施例3

在200L的反应罐中加入H⁺浓度为4.49mol/L的钛白废酸100L，其中Sc₂O₃含量为13.5mg/L，V₂O₅含量为0.6g/L，TiO₂含量为3.9g/L，加入22kg碳酸钙进行一段中和，反应终点pH值为1.0～2.0，经压滤和两次水洗后得到一段中和滤液和白石膏，一段中和滤液中Sc₂O₃含量为6.95mg/L，V₂O₅含量为0.31g/L，TiO₂含量为2.0g/L。该步骤Sc₂O₃、V₂O₅和TiO₂的回收率分别为87.52%、87.83%和87.18%。

在一段中和滤液中加入2.2kg碳酸钙进行二段中和，反应终点pH值为4.0～5.0，经压滤后得二段中和渣和二段中和滤液，二段中和渣中Sc₂O₃含量为0.0219%，V₂O₅含量为0.98%，TiO₂含量为6.3%。二段中和滤液经曝气和进一步中和处理后达GB8978-1996排放。该步骤Sc₂O₃、V₂O₅和TiO₂的回收率分别为97.97%、98.28%和97.93%。

将二段中和渣用H⁺浓度为4.49mol/L的钛白废酸进行溶解，经压滤和两次酸洗后得到溶出液和红石膏。溶出液中Sc₂O₃含量为79.2mg/L，V₂O₅含量为3.55g/L，TiO₂含量为23.4g/L。该步骤Sc₂O₃、V₂O₅和TiO₂的回收率分别为96.49%、96.82%和99.56%。

将P204+TBP+磺化煤油的有机相和溶出液以相比为O/A=1:5～1:10通过萃取槽进行钪的2级逆流萃取操作，分相后得到负载钪的有机相和萃钪余液。负载钪的有机相用浓度为2.0mol/L的NaOH进行1级反萃操作，得到Sc₂O₃含量为1.67%的粗钪渣。该步骤钪的萃取率为98.26%，反萃率为98.4%。

将萃钪余液加热至沸腾并保温2～3h，过滤后得到水解滤液和高钛渣。高钛渣中TiO₂含量为84.3%，水解滤液中V₂O₅含量为3.35g/L，TiO₂含量为0.95g/L。该步骤钛的水解率为95.68%。

加入碳酸钠对水解滤液进行中和至pH4.0～5.0，过滤后得到钒渣和沉钒后液，钒渣中V₂O₅含量为1.58%，沉钒后液汇至二段中和滤液一并处理后达标准排放。该步骤钒的回收率为99.1%。

该方法处理钛白废酸至粗钪渣、钒渣和高钛渣，Sc₂O₃、V₂O₅和TiO₂的直收率分别为80.9%、77.07%和74.76%。

Claims

1.一种从硫酸法钛白废酸中富集钪、钛和钒及其废酸处理的方法，其特征在于，包括下列步骤：

（1）用碳酸钙对钛白废酸进行一段中和，反应终点pH值控制在1.0～2.0，过滤后得到一段中和滤液和白石膏；

（2）用碳酸钙对一段和滤液进行二段中和，反应终点pH值控制在4.0～5.0，经过滤得到富集了钪、钒和钛的二段中和渣和二段中和滤液，二段中和滤液送至钛白粉厂的稀酸处理***进行曝气和进一步中和处理，尾液达标GB8978-1996排放；

(3)将二段中和渣用H⁺浓度为4.0～6.0g/L的钛白废酸进行溶出，液固体积与重量比为1.0～3.0，经过滤得到溶出液和红石膏；

(4)对溶出液进行萃取钪，萃取剂为P204+TBP+磺化煤油，相比为O/A=1:5～1:10，萃取时间5～10min，逆流萃取，萃取级数为2级；

(5)对负载钪的有机相进行反萃，反萃剂用浓度为1.5～2.5mol/L的NaOH，反萃时间为20～30min，反萃级数为1级；

(6)对萃钪余液进行加热水解钛，在搅拌过程中加入晶种，保持溶液沸腾状态2.0～3.0h，过滤后得到高钛渣和水解滤液；

(7)对水解滤液用碳酸钠进行中和沉钒，反应终点pH值为4.0～5.0，过滤后得钒渣和沉钒后的溶液，沉钒后的溶液与二段中和滤液一并处理。