CN109987588A - 利用焦磷酸钠处理废硫酸溶液的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于废酸溶液处理技术领域，具体涉及利用焦磷酸钠处理废硫酸溶液的方法。本发明所要解决的技术问题是现有处理废硫酸溶液的方法成本较高。本发明公开了利用焦磷酸钠处理废硫酸溶液的方法，包括如下步骤：将焦磷酸钠与废硫酸溶液在常温下分开放置于同一密闭容器中，直至废硫酸溶液中硫酸的质量浓度为50～55％，得到处理后硫酸溶液和含水焦磷酸钠。采用本发明方法提高了废硫酸溶液的浓度，有效地利用了废原料，而且减轻了环境造成的压力，并且降低了成本。
Description
技术领域
本发明属于废酸溶液处理技术领域，具体涉及利用焦磷酸钠处理废硫酸溶液的方法。
背景技术
钛白粉是一种优良的白色颜料，目前被广泛应用于油漆、涂料、造纸、塑料及电焊条等行业。
目前，生产钛白粉的工艺主要有硫酸法和氯化法，两种工艺并存，并且产能及产量均十分庞大。然而，这两种生产工艺都具有一定的环境压力。对于硫酸法生产工艺来说，生产过程中将产生大量的水解废酸以及含有七个结晶水的绿矾(FeSO4·7H2O)。当以钛精矿(主要成分为偏钛酸铁FeTiO3，其中二氧化钛的含量为45-50重量％)为原料时，一般生产1吨钛白粉将产出3.5～4吨七水绿矾，同时产生7～8吨含20％硫酸的水解废酸。
欧洲国家考虑到大量绿矾存在处理困难的问题，因此转向氯化法生产来避免。此外，采用高钛渣为原料进行硫酸法生产，虽可避免绿矾的问题，但是水解废硫酸的利用仍然存在。
由于采用硫酸法制备钛白粉副产的废硫酸溶液产出量太大，并且含有一定量的硫酸亚铁，使得在其他使用稀硫酸的领域中并不能利用这种废硫酸溶液。目前，通常采用石灰石进行中和生成硫酸钙的方法对这种废硫酸溶液进行处理。然而，得到的硫酸钙没有利用价值而只能堆存，不仅没有很好地利用原料，而且还会给环境造成较大的压力。
现有技术还有先通过蒸发使废硫酸溶液的浓度提高到30％～40％，分离出硫酸亚铁，再进一步蒸发使废硫酸溶液的浓度提高到50％以上，返回酸解作业，供连续酸解使用，从而得到完全利用。但是，硫酸溶液在高温下腐蚀性极强，要求价值较高的石墨材料，同时，蒸发浓缩需要大容量的蒸气锅炉，使得该方法的设备投资极高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有处理废硫酸溶液的方法成本较高。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是提供了利用焦磷酸钠处理废硫酸溶液的方法。包括如下步骤：将焦磷酸钠与废硫酸溶液在常温下分开放置于同一密闭容器中，直至废硫酸溶液中硫酸的质量浓度为50～55％，得到处理后硫酸溶液和含水焦磷酸钠。
其中，在上述利用焦磷酸钠处理废硫酸溶液的方法中，所述废硫酸溶液每100重量份，使用焦磷酸钠89～183重量份。
进一步地，在上述利用焦磷酸钠处理废硫酸溶液的方法中，所述废硫酸溶液每100重量份，使用焦磷酸钠178～183重量份。
进一步地，在上述利用焦磷酸钠处理废硫酸溶液的方法中，所述放置的时间为半周～1周。
其中，在上述利用焦磷酸钠处理废硫酸溶液的方法中，所述废硫酸溶液是由硫酸法制备钛白粉产生的副产物。
进一步地，所述废硫酸溶液中含有硫酸和硫酸亚铁，以废硫酸溶液的总重量为基准，所述废硫酸溶液中硫酸的浓度不高于20％。
进一步地，所述废硫酸溶液中硫酸的浓度为17～20％，硫酸亚铁的浓度为2～3％。
其中，在上述利用焦磷酸钠处理废硫酸溶液的方法中，所述含水焦磷酸钠在100～105℃干燥得到焦磷酸钠，焦磷酸钠继续使用处理废硫酸溶液。
进一步地，所述含水焦磷酸钠包括五水焦磷酸钠和十水焦磷酸钠。
其中，在上述利用焦磷酸钠处理废硫酸溶液的方法中，所述处理后硫酸溶液用于溶解钛精矿以制备钛白粉。
其中，在上述利用焦磷酸钠处理废硫酸溶液的方法中，当所得含水焦磷酸钠未达到吸水饱和状态时，将含水焦磷酸钠与新的废硫酸溶液分开放置于同一密闭容器中，直至全部转变为十水焦磷酸钠，取出十水焦磷酸钠进行干燥，循环使用；密闭容器中剩余的废硫酸溶液继续与未吸水的焦磷酸钠放置，直至硫酸浓度达到50％以上，返回硫酸法钛白的酸解工序使用。
本发明的有益效果是：
本发明方法完全避免了锅炉及蒸发器的使用，避免了昂贵的耐腐蚀材料的使用，从而降低固定投资，而且操作均在常温的条件下进行，这样极大地改善了工作条件，也使得废硫酸浓缩的经济性得到提高。本发明提供的废酸处理方法不仅有效地利用了钛白生产所产生的废弃原料，而且还能够减轻对环境造成的压力，改善了作业环境，极具工业应用前景。
具体实施方式
采用现有方法对废硫酸溶液进行处理，不仅不能有效利用原料，而且还会给环境造成较大的压力。虽然采用积极的蒸发浓缩方法，可以将废硫酸溶液返回酸解进行使用，但是在高温蒸发过程中硫酸溶液腐蚀性极高，要求蒸发设备具备极高的耐腐蚀性能，蒸发设备一般价格较高，造成废硫酸溶液的处理成本提高，并且，蒸发设备的使用寿命较短。因此，发明人经过研究，采用本发明技术方案不需要昂贵的设备即可处理得到可以返回酸解使用的硫酸溶液。
具体的，本发明提供了利用焦磷酸钠处理废硫酸溶液的方法，包括如下步骤：
将焦磷酸钠与废硫酸溶液在常温下分开放置于同一密闭容器中，直至废硫酸溶液中硫酸的质量浓度为50～55％，得到处理后硫酸溶液和含水焦磷酸钠。
本发明使用的废硫酸溶液中硫酸的浓度为17～20％，硫酸亚铁的浓度为2～3％。
在本发明中，使用的废硫酸溶液每100重量份，使用焦磷酸钠89～183重量份。焦磷酸钠的用量与浓缩的时间是相互关联的，焦磷酸钠的用量多，则浓缩时间短，焦磷酸钠的用量少，则浓缩时间长，为了使浓缩时间减小一倍，废硫酸溶液每100重量份，可使用焦磷酸钠178～183重量份。
以往对废硫酸的处理，就是用石灰中和生成硫酸钙堆存，由于带有废酸，污染环境。随着环保政策日趋严格，采用蒸发浓缩来处理，而硫酸在较高温度下的腐蚀性极强，一般要采用石墨板、管，加上蒸汽锅炉等，投资高维护费用也较大。因此，本发明方法的经济性非常明显。
下面将结合实施例对本发明的方案进行解释。本领域技术人员将会理解，下面的实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
下面将通过具体的实施例对本发明作进一步地详细阐述。
在本发明中，所有浓度均为质量百分数。
实施例1
将100g含浓度为20％的硫酸，2～3％的硫酸亚铁的废硫酸溶液和89g焦磷酸钠在常温下分开放置于同一密闭容器中1周后得到浓度为50％的硫酸溶液和十水焦磷酸钠，将50％的硫酸溶液返回硫酸法制备钛白粉的步骤中使用，将十水焦磷酸钠在100～105℃进行干燥脱除结晶水，继续用于处理废硫酸溶液。
实施例2
将100g含浓度为20％的硫酸，2～3％的硫酸亚铁的废硫酸溶液和178g焦磷酸钠在常温下分开放置于密闭容器中3.5天后得到浓度为50％的硫酸溶液和五水焦磷酸钠，将50％的硫酸溶液返回硫酸法制备钛白粉的步骤中使用，将五水焦磷酸钠在100～105℃进行干燥脱除结晶水，继续用于处理废硫酸溶液。
实施例3
为了提高焦磷酸钠的使用率，可以采用“逆流”的操作方式。
将实施例2得到的五水焦磷酸钠和100g含浓度为20％的硫酸，2～3％的硫酸亚铁的废硫酸溶液在常温下分开放置于同一密闭容器中，1周后得到浓度为50％的硫酸溶液和十水焦磷酸钠，将十水焦磷酸钠在100～105℃进行干燥脱除结晶水，得到焦磷酸钠，继续用于处理废硫酸溶液。
浓度为50％的硫酸溶液继续与焦磷酸钠在常温下分开放置于密闭容器中，半周后得到浓度为55％的硫酸溶液，返回硫酸法制备钛白粉的步骤中使用。
固相焦磷酸钠仍有吸水的空间，让其继续与新的废硫酸溶液在密闭容器中分开放置，直至焦磷酸钠饱和为十水焦磷酸钠，将十水焦磷酸钠在100～105℃干燥脱除结晶水得到焦磷酸钠继续用于处理废硫酸溶液。将废硫酸溶液继续与新的焦磷酸钠作用，直至硫酸浓度达到55％止。
Claims (7)
1.利用焦磷酸钠处理废硫酸溶液的方法，其特征在于：包括如下步骤：将焦磷酸钠与废硫酸溶液在常温下分开放置于同一密闭容器中，直至废硫酸溶液中硫酸的质量浓度为50～55％，得到处理后硫酸溶液和含水焦磷酸钠。
2.根据权利要求1所述的利用焦磷酸钠处理废硫酸溶液的方法，其特征在于：所述废硫酸溶液每100重量份，使用焦磷酸钠89～183重量份。
3.根据权利要求2所述的利用焦磷酸钠处理废硫酸溶液的方法，其特征在于：所述废硫酸溶液每100重量份，使用焦磷酸钠178～183重量份。
4.根据权利要求1所述的利用焦磷酸钠处理废硫酸溶液的方法，其特征在于：所述废硫酸溶液是由硫酸法制备钛白粉产生的副产物。
5.根据权利要求1所述的利用焦磷酸钠处理废硫酸溶液的方法，其特征在于：所述含水焦磷酸钠在100～105℃干燥得到焦磷酸钠，焦磷酸钠继续使用处理废硫酸溶液。
6.根据权利要求1～5任一项所述的利用焦磷酸钠处理废硫酸溶液的方法，其特征在于：所述处理后硫酸溶液用于溶解钛精矿以制备钛白粉。
7.根据权利要求1所述的利用焦磷酸钠处理废硫酸溶液的方法，其特征在于：当所得含水焦磷酸钠未达到吸水饱和状态时，将含水焦磷酸钠与新的废硫酸溶液分开放置于同一密闭容器中，直至全部转变为十水焦磷酸钠，取出十水焦磷酸钠进行干燥，循环使用；密闭容器中剩余的废硫酸溶液继续与未吸水的焦磷酸钠放置，直至硫酸浓度达到50％以上，返回硫酸法钛白的酸解工序使用。
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