CN112337132A - 硫酸法钛白生产的硫酸亚铁结晶分离处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种硫酸法钛白生产的硫酸亚铁结晶分离处理方法，包括：S1、通待冷钛液，热交换管道通入冷循环液，结晶，分离；S2、通待冷钛液，热交换管道通入55‑75℃的循环液，至硫酸亚铁结晶溶解，热交换管道再通冷循环液，结晶，分离；重复S2步骤；所述冷循环液为水，包括温度为20‑30℃的水和温度为8‑15℃的水；具体操作为，先在热交换管道中通20‑30℃的水，使待冷钛液降温至30‑40℃，再向热交换管道中通8‑15℃的水，使待冷钛液继续降温至20‑25℃。本发明具有的有益效果是，节约了人力，降低了生产成本，避免了人工清洗过程中酸性洗涤液的飞溅，同时提高了冷冻结晶环节二氧化钛的回收率。

Description

硫酸法钛白生产的硫酸亚铁结晶分离处理方法

技术领域

本发明涉及硫酸法钛白生产技术领域。更具体地说，本发明涉及一种硫酸法钛白生产的硫酸亚铁结晶分离处理方法。

背景技术

在硫酸法钛白生产中，钛液中的硫酸亚铁结晶主要有冷冻结晶和真空结晶两种工艺，其中行业内采用冷冻结晶分离硫酸亚铁的普遍方法是：经沉降干净的约50℃钛液打入带热交换盘管和机械搅拌的冷冻锅，待入锅的钛液达到规定的液位，即停止进料，正常开启机械搅拌；往热交换盘管中通入12℃左右的冷水将冷冻锅中的钛液冷却到约22℃；在连续的搅拌下，大量的硫酸亚铁结晶析出与钛液形成均匀的固液混合物，达到了硫酸亚铁结晶分离的要求；冷冻锅中的钛液与硫酸亚铁结晶的固液混合物排出，流入离心机进行固液分离，硫酸亚铁固体经适量冷水洗涤干净成为副产品包装待销，含钛的洗涤液混入分离出的钛液中送入下一道工序加工，完成整个硫酸亚铁的结晶分离作业。

在上述冷冻结晶分离硫酸亚铁的过程中，放完钛液和硫酸亚铁结晶固液混合物的冷冻锅，其热交换盘管外壁牢固地粘结着一层致密的硫酸亚铁结晶，是热传导的阻碍层，需清洗干净才能恢复盘管的良好换热性能。现有技术中，对盘管及锅壁的清洗作业主要包括两大步骤，一是用少量的冷水淋洒盘管的亚铁和锅壁回收其粘附的钛成份直接混入待分离的冷却钛液中，这个环节可增加钛回收率，但也降低待分离钛液中二氧化钛浓度；二是用0.25MPa压力的清水，清洗牢固粘结在盘管上的致密的硫酸亚铁结晶，这个作业平均每生产一吨TiO₂要耗时10分钟，消耗水量0.6m³，增加七水硫酸亚铁的排放量100kg，同时损失二氧化钛回收率；清洗干净盘管，把各种阀门调整到要求的状况，重新打入经沉降干净的钛液，又开启新一轮的冷冻结晶作业。清洗的方式降低了待分离钛液中二氧化钛的含量，丢失了盘管上硫酸亚铁晶体粘附的二氧化钛而降低了二氧化钛回收率，飞溅的洗涤酸水容易伤人并腐蚀周边的设备构建物，酸雾呛人，污染物排放量增加，操作人员的劳动强度大等问题。但到目前为止，还未见过有关的解决方案或办法的报道或公开。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供一种硫酸法钛白生产的硫酸亚铁结晶分离处理方法，其在待冷钛液冷却后可方便、快速去除热交换盘管外壁上粘结的一层硫酸亚铁结晶，完全省略了传统靠人工清洗冷冻锅热交换盘管来恢复其热交换性能的作业，节约了人力，降低了生产成本，提高了冷冻结晶环节的二氧化钛回收率，避免了人工清洗过程中酸性洗涤液的飞溅，极大地减轻了冷冻锅周边的设备及构件物的腐蚀，消除了酸性洗涤水飞溅伤人的事故发生。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种硫酸法钛白生产的硫酸亚铁结晶分离处理方法，包括：

S1、通待冷钛液，热交换管道通入冷循环液，结晶，分离；

S2、通待冷钛液，热交换管道通入55-75℃的循环液，至硫酸亚铁结晶溶解，热交换管道再通冷循环液，结晶，分离；

重复上述S2步骤。

优选的是，所述冷循环液的温度为8-15℃。

优选的是，所述冷循环液为水。

优选的是，所述冷循环液包括：温度为20-30℃的水和温度为8-15℃的水；具体操作为，先在热交换管道中通20-30℃的水，使待冷钛液降温至30-40℃，再向热交换管道中通8-15℃的水，使待冷钛液继续降温至20-25℃，析出硫酸亚铁结晶。

优选的是，所述热交换管道为盘管。

优选的是，所述冷循环液的流速为：4.0-4.8m/s。

优选的是，所述55-75℃的循环液的流速为：5.0-6.0m/s。

优选的是，通入的待冷钛液中硫酸亚铁的含量不超过400g/L。

优选的是，所述盘管每一层之间的高度为80mm。

优选的是，所述S1和所述S2步骤在冷冻锅中进行，所述冷冻锅包括：

锅体，所述锅体顶部设有进液口，底部设有出液口；

盘管，其设在所述锅体内，所述盘管一端向上伸出所述锅体外并与所述锅体转动连接，另一端连接一出水管且与所述出水管转动密封连接；所述盘管伸出所述锅体外的一端转动密封连接有一进水管，所述出水管穿过所述锅体顶部伸出所述锅体外；

电机组件，其设在所述冷冻锅上方，包括竖直的电机、与所述电机输出轴同轴固接的第一齿轮、与所述第一齿轮啮合的水平的第二齿轮，所述第二齿轮与所述盘管位于所述锅体外的一端同轴固接；

刮料组件，其设在所述锅体内，包括竖直的刮板以及分设在所述刮板上下两侧的一对支杆；所述刮板位于所述盘管外并靠近所述盘管外壁，所述刮板的高度大于所述盘管的高度；所述支杆一端穿过所述锅体并与所述锅体转动连接，另一端与一竖直支板转动连接，所述竖直支板的顶部与所述锅体顶部内壁固接，每一支杆外壁上设有螺纹，所述螺纹上同轴螺接有滑块，一对滑块相对的一面均与所述刮板的一对应端部固接。

本发明至少包括以下有益效果：

第一，本发明通过在冷冻锅内加入待冷钛液以及在热交换盘管内通入循环热水，能将热交换盘管上粘结的硫酸亚铁结晶溶解，提高了热交换盘管的热交换效率和其使用寿命，完全省略了传统靠人工清洗冷冻锅热交换盘管来恢复其热交换性能的作业，节约了人力，降低了生产成本；避免了人工清洗过程中酸性洗涤液的飞溅，极大地减轻了冷冻锅周边的设备及构件物的腐蚀，消除了酸性洗涤水飞溅伤人的事故发生。

第二、本发明通过先用20-30℃的循环水第一次降温，再用8-15℃的循环冷水第二次降温，节约了循环水用量，降低了生产成本。

第三、本发明采用通入待冷钛液和循环热水溶解粘结在热交换盘管上的硫酸亚铁结晶，与之前清洗冷冻锅热交换盘管去除硫酸亚铁结晶的方法相比，避免了清洗盘管上的硫酸亚铁晶体回收其粘附的钛而造成待分离钛液的稀释，从而降低了待分离钛液中的二氧化钛浓度降低的情况，同时提高了冷冻结晶环节的二氧化钛回收率。

第四、本发明中不需要清洗冷冻锅热交换盘管，也就不存在清洗溶解热交换盘管外壁的硫酸亚铁排往环保处理，增加环保处理消耗的问题。

第五、本发明通过设计电机组件、盘管，通过电机组件带动盘管旋转，可使盘管起搅拌作用，对冷冻锅内的钛液进行搅拌，加速其热交换；通过设计刮料组件，可在钛液降温或去除盘管上硫酸亚铁结晶时，利用盘管的旋转，让刮板刮除盘管外壁上的硫酸亚铁结晶，可节省操作时间，提高盘管的热交换效率。

第六、本发明通过在支杆上设计螺纹和滑块，可根据实际生产情况，调整刮板和盘管外壁之间的距离，提高其刮料效果。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明的其中一种技术方案所述冷冻锅的结构示意图；

图2为图1中A-A的俯视图。

附图标记：1-锅体；2-盘管；3-进液管；4-出水管；5-进水管；6-出液管；7-电机；8-第一齿轮；9-第二齿轮；10-支架；11-支板；12-支杆；13-螺纹；14-滑块；15-刮板。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

<实施例1>

S1、通待冷钛液，热交换管道通入冷循环液，结晶，分离；

S2、通待冷钛液，热交换管道通入55-75℃的循环液，至硫酸亚铁结晶溶解，热交换管道再通冷循环液，结晶，分离；

重复上述S2步骤；

具体的，待冷钛液的温度为50℃，经沉降干净的钛液通入带热交换盘管和机械搅拌的冷冻锅内，待入锅的钛液达到规定的液位，即停止进料，正常开启机械搅拌，这里，待冷钛液的体积为13立方米；往热交换盘管中通入12℃的冷循环水，使冷冻锅中的钛液冷却至22℃，在连续搅拌下，冷冻锅中析出大量硫酸亚铁结晶，大量的硫酸亚铁结晶与冷却的钛液形成均匀的固液混合物，达到了硫酸亚铁结晶分离的要求；冷冻锅中的钛液与硫酸亚铁结晶的固液混合物排出，流入离心机进行固液分离，硫酸亚铁固体经适量冷水洗涤干净成为副产品包装待销，含钛的洗涤液混入分离出的钛液中得到中间产品钛液，中间产品钛液送入下一道工序加工，此处，洗涤硫酸亚铁固体用的冷水体积为分离出的钛液体积的1.2-1.8％，中间产品钛液的体积为10立方米；向排空的冷冻锅内通过待冷钛液至待冷钛液达到正常液位，开启搅拌，并往热交换盘管中通入55-75℃的循环液，具体地，所述循环液的种类可以是水或一些中性离子液，本实施例中，循环液为热循环水，所述热循环水的温度为70℃，在连续搅拌的情况下持续通入70℃的热循环水至热交换盘管上的硫酸亚铁结晶溶解；停止通入热循环水，使热交换盘管中的热水和冷冻锅内的钛液温度平衡，切换阀门向热交换盘管中通入12℃的冷循环水，开始新一轮冷冻结晶作业；

其中，所述热交换盘管每一层之间的高度为80mm，所述冷循环水的流速为4.0-4.8m/s，所述热循环水的流速为5.0-6.0m/s，所述待冷钛液中硫酸亚铁的含量不超过400g/L。

<实施例2>

S1、通待冷钛液，热交换管道通入冷循环液，结晶，分离；

S2、通待冷钛液，热交换管道通入55-75℃的循环液，至硫酸亚铁结晶溶解，热交换管道再通冷循环液，结晶，分离；

重复上述S2步骤；

具体的，待冷钛液的温度为50℃，经沉降干净的钛液通入带热交换盘管和机械搅拌的冷冻锅内，待入锅的钛液达到规定的液位，即停止进料，正常开启机械搅拌，这里，待冷钛液的体积为13立方米；往热交换盘管中通入12℃的冷循环水，使冷冻锅中的钛液冷却至22℃，在连续搅拌下，冷冻锅中析出大量硫酸亚铁结晶，大量的硫酸亚铁结晶与冷却的钛液形成均匀的固液混合物，达到了硫酸亚铁结晶分离的要求；冷冻锅中的钛液与硫酸亚铁结晶的固液混合物排出，流入离心机进行固液分离，硫酸亚铁固体经适量冷水洗涤干净成为副产品包装待销，含钛的洗涤液混入分离出的钛液中得到中间产品钛液，中间产品钛液送入下一道工序加工，此处，洗涤硫酸亚铁固体用的冷水体积为分离出的钛液体积的1.2-1.8％，中间产品钛液的体积为10立方米；向排空的冷冻锅内通过待冷钛液至待冷钛液达到正常液位，开启搅拌，并往热交换盘管中通入55-75℃的循环液，具体地，所述循环液的种类可以是水或一些中性离子液，本实施例中，循环液为热循环水，所述热循环水的温度为60℃，在连续搅拌的情况下持续通入60℃的热循环水至热交换盘管上的硫酸亚铁结晶溶解；停止通入热循环水，使热交换盘管中的热水和冷冻锅内的钛液温度平衡，切换阀门向热交换盘管中通入12℃的冷循环水，开始新一轮冷冻结晶作业；

其中，所述热交换盘管每一层之间的高度为80mm，所述冷循环水的流速为4.0-4.8m/s，所述热循环水的流速为5.0-6.0m/s，所述待冷钛液中硫酸亚铁的含量不超过400g/L。

<实施例3>

S1、通待冷钛液，热交换管道通入冷循环液，结晶，分离；所述冷循环液包括：温度为20-30℃的水和温度为8-15℃的水；具体操作为，先在热交换管道中通20-30℃的水，使待冷钛液降温至30-40℃，再向热交换管道中通8-15℃的水，使待冷钛液继续降温至20-25℃，析出硫酸亚铁结晶；

S2、通待冷钛液，热交换管道通入55-75℃的循环液，至硫酸亚铁结晶溶解，热交换管道再通冷循环液，结晶，分离；

重复上述S2步骤；

具体的，待冷钛液的温度为50℃，经沉降干净的钛液通入带热交换盘管和机械搅拌的冷冻锅内，待入锅的钛液达到规定的液位，即停止进料，正常开启机械搅拌，这里，待冷钛液的体积为13立方米；往热交换盘管中通入25℃的水，即常温水，使待冷钛液降温至36℃，然后切换阀门，往热交换盘管中通入12℃的冷循环水，使冷冻锅中的钛液冷却至22℃，在连续搅拌下，冷冻锅中析出大量硫酸亚铁结晶，大量的硫酸亚铁结晶与冷却的钛液形成均匀的固液混合物，达到了硫酸亚铁结晶分离的要求；冷冻锅中的钛液与硫酸亚铁结晶的固液混合物排出，流入离心机进行固液分离，硫酸亚铁固体经适量冷水洗涤干净成为副产品包装待销，含钛的洗涤液混入分离出的钛液中得到中间产品钛液，中间产品钛液送入下一道工序加工，此处，洗涤硫酸亚铁固体用的冷水体积为分离出的钛液体积的1.2-1.8％，中间产品钛液的体积为10立方米；向排空的冷冻锅内通过待冷钛液至待冷钛液达到正常液位，开启搅拌，并往热交换盘管中通入55-75℃的循环液，具体地，所述循环液的种类可以是水或一些中性离子液，本实施例中，循环液为热循环水，所述热循环水的温度为70℃，在连续搅拌的情况下持续通入70℃的热循环水至热交换盘管上的硫酸亚铁结晶溶解；停止通入热循环水，使热交换盘管中的热水和冷冻锅内的钛液温度平衡，切换阀门向热交换盘管中通入12℃的冷循环水，开始新一轮冷冻结晶作业；

所述热交换盘管每一层之间的高度为80mm，所述冷循环水的流速为4.0-4.8m/s，所述热循环水的流速为5.0-6.0m/s，所述待冷钛液中硫酸亚铁的含量不超过400g/L；

使用该技术方案，得到的有益效果是，先利用20-30℃的水，即常温水使待冷钛液降温至30-40℃，再向热交换管道中通8-15℃的水，使待冷钛液继续降温至20-25℃，析出硫酸亚铁结晶，可有效降低冷循环水的使用量，降低了成本。

<实施例4>

S1、通待冷钛液，热交换管道通入冷循环液，结晶，分离；

S2、通待冷钛液，热交换管道通入55-75℃的循环液，至硫酸亚铁结晶溶解，热交换管道再通冷循环液，结晶，分离；

重复上述S2步骤；

具体的，待冷钛液的温度为50℃，经沉降干净的钛液通入带热交换盘管和机械搅拌的冷冻锅内，待入锅的钛液达到规定的液位，即停止进料，正常开启机械搅拌，这里，待冷钛液的体积为13立方米；往热交换盘管中通入25℃的水，即常温水，使待冷钛液降温至36℃，然后切换阀门，往热交换盘管中通入12℃的冷循环水，使冷冻锅中的钛液冷却至22℃，在连续搅拌下，冷冻锅中析出大量硫酸亚铁结晶，大量的硫酸亚铁结晶与冷却的钛液形成均匀的固液混合物，达到了硫酸亚铁结晶分离的要求；冷冻锅中的钛液与硫酸亚铁结晶的固液混合物排出，流入离心机进行固液分离，硫酸亚铁固体经适量冷水洗涤干净成为副产品包装待销，含钛的洗涤液混入分离出的钛液中得到中间产品钛液，中间产品钛液送入下一道工序加工，此处洗涤硫酸亚铁固体用的冷水用量为分离出的钛液体积的1.2％-1.8％，中间产品钛液的体积为10立方米；向排空的冷冻锅内通入待冷钛液至待冷钛液达到正常液位，开启搅拌，并往热交换盘管中通入55-75℃的循环液，具体地，所述循环液为热循环水，所述热循环水的温度为70℃，在连续搅拌的情况下持续通入70℃的热循环水至热交换盘管上的硫酸亚铁结晶溶解；停止通入热循环水，使热交换盘管中的热水和冷冻锅内的钛液温度平衡，切换阀门向热交换盘管中通入12℃的冷循环水，开始新一轮冷冻结晶作业；

所述热交换盘管每一层之间的高度为80mm，所述冷循环水的流速为4.0-4.8m/s，所述热循环水的流速为5.0-6.0m/s，所述待冷钛液中硫酸亚铁的含量不超过400g/L；

所述S1和所述S2步骤在冷冻锅中进行，所述冷冻锅包括：

锅体1，所述锅体1顶部设有进液口，底部设有出液口；进液口处同轴连接有进液管3，出液口处同轴连接有出液管6；

盘管2，其设在所述锅体1内，所述盘管2一端向上伸出所述锅体1外并与所述锅体1转动连接，另一端连接一出水管4且与所述出水管4转动密封连接；所述盘管2伸出所述锅体1外的一端转动密封连接有一进水管5，所述出水管4穿过所述锅体1顶部伸出所述锅体1外；其中，所述盘管2位于所述冷冻锅内中心处；

电机组件，其设在所述冷冻锅上方，包括竖直的电机7、与所述电机7输出轴同轴固接的第一齿轮8、与所述第一齿轮8啮合的水平的第二齿轮9，所述第二齿轮9与所述盘管2位于所述锅体1外的一端同轴固接，电机7驱动带动第一齿轮8、第二齿轮9以及盘管2旋转；其中，所述电机7通过一H型支架10固定在冷冻锅顶部，所述电机7固定安装在H型支架的水平板上；

刮料组件，其设在所述锅体1内，包括竖直的刮板15以及分设在所述刮板15上下两侧的一对支杆12；所述刮板15位于所述盘管2外并靠近所述盘管2外壁，所述刮板15的高度大于所述盘管2的高度，方便刮板15刮除盘管2外壁上的硫酸亚铁结晶；所述支杆12一端穿过所述锅体1并与所述锅体1转动连接，另一端与一竖直支板11转动连接，所述竖直支板11的顶部与所述锅体1顶部内壁固接，支撑支杆12转动；每一支杆12外壁上设有螺纹13，所述螺纹13上同轴螺接有滑块14，一对滑块14相对的一面均与所述刮板15的一对应端部固接，旋转支杆12，即可使支杆12上的滑块14前进或后退，进而带动刮板15前进或后退，可调节刮板15与盘管2外壁之间的距离，在实际使用过程中，可根据情况调节刮板15与盘管2之间的距离；

在本实施例中，具体使用过程中，根据实际使用情况，旋转支杆12，使刮板15与盘管2外壁之间的距离调节到适合位置，然后向冷冻锅中加入待冷钛液至规定液位，开启电机7，驱动盘管2旋转，然后向盘管2中通入冷循环水，待冷钛液中逐渐析出硫酸亚铁结晶；采用该技术方案的，得到的有益效果是，通过设计电机7组件、盘管2，通过电机7组件带动盘管2旋转，可使盘管2起搅拌作用，对冷冻锅内的钛液进行搅拌，加速其热交换；通过设计刮料组件，可在钛液降温或去除盘管2上硫酸亚铁结晶时，利用盘管2的旋转，让刮板15刮除盘管2外壁上的硫酸亚铁结晶，可节省操作时间，提高盘管2的热交换效率；通过在支杆12上设计螺纹13和滑块14，可根据实际生产情况，调整刮板15和盘管2外壁之间的距离，提高其刮料效果，进而提高热交换效率。

<对比例1>

采用传统的清洗方式清除热交换盘管上的硫酸亚铁结晶，具体步骤如下：

S1、经沉降干净的约50℃待冷钛液打入带热交换盘管和机械搅拌的冷冻锅，待入锅的钛液达到规定的液位，即停止进料，正常开启机械搅拌，此处待冷钛液的体积为13立方米；

S2、往热交换盘管中通入12℃左右的循环冷水将冷冻锅中的钛液冷却到约22℃；在连续的搅拌下，大量的硫酸亚铁离子结晶析出与钛液形成均匀的固液混合物，达到了亚铁结晶分离的要求，得到分离的钛液；

S3、分离的钛液与硫酸亚铁结晶的固液混合物排出，流入离心机进行固液分离，硫酸亚铁固体经适量冷水洗涤干净成为副产品包装待销，此处冷水的用量为分离的钛液的体积的1.2％-1.8％，含钛的洗涤液混入分离的钛液中，得到混合钛液，完成整个硫酸亚铁的结晶分离作业；

S4、放完分离的钛液同硫酸亚铁结晶固液混合物的冷冻锅，其热交换盘管外壁牢固地粘结着一层约5mm厚的致密的硫酸亚铁结晶，用少量冷水淋洒盘管上的硫酸亚铁结晶和锅壁回收其粘附的钛成份直接混入S3中的混合钛液中，得到中间产品钛液，中间产品钛液送入下一道工序加工，此处冷水的用量为分离的钛液的体积的1.5％，中间产品钛液的体积为10立方米；用0.25MPa压力的清水，清洗牢固粘结在盘管上的致密的硫酸亚铁结晶至热交换盘管上的硫酸亚铁结晶彻底去除，清洗产生的废液排往环保处；

S5、清洗干净盘管，把各种阀门调整到要求的状况，重新打入经沉降干净的待冷钛液，开启新一轮的冷冻结晶作业；

所述热交换盘管每一层之间的高度为80mm，所述循环冷水的流速为4.0-4.8m/s，所述待冷钛液中硫酸亚铁的含量不超过400g/L。

<对比例2>

只通入待冷钛液，不通入热循环水，其他与实施例1相同。

<实验例>

1、钛液中二氧化钛含量测定

采用的方法：采用铝片还原法和高铁盐氧化还原滴定法测定，具体如下：

碳酸氢钠饱和溶液：将约10g硫酸氢钠加入到90ml水中；

硫氰酸铵指示剂：将24.5g硫酸氢铵溶于80ml热水中，过滤，冷却至室温并稀释至100ml，贮存于密闭深色瓶中；

取10ml待测钛液，置于100ml容量瓶中，用蒸馏水稀释至刻度线；取定容后的试样10ml于500ml锥形瓶中，加20ml20％硫酸、30ml浓盐酸以及2g铝片，装上液封管，塞紧胶塞，在液封管中加入碳酸氢钠饱和溶液至液封管体积的三分之二左右，用电炉先小火加热，待反应剧烈时移开热源，至反应缓慢时继续加热，清除干净溶液中的氢气，溶液清澈时离开热源，用流水冷却至室温，在冷却过程中注意随时补加碳酸氢钠饱和溶液；冷却后移去液封管，迅速将液封管中的碳酸氢钠饱和溶液倒入锥形瓶中，立即用0.1mol/L的硫酸高铁铵标准溶液滴定至近无色时，加入40％的硫氰酸铵指示剂2ml，继续滴定至淡褐黄色为终点，记录硫酸高铁铵标准溶液的用量；

二氧化钛含量(g/L)＝1000×(N×V×0.0799×V₁)/(V₂×V₃)；

N-硫酸高铁铵标准溶液摩尔浓度；

V-硫酸高铁铵标准溶液消耗毫升数；

V₁-容量瓶体积毫升数；

V₂-稀释后试液毫升数；

V₃-原始溶液毫升数；

0.0799-二氧化钛毫摩尔质量。

样本：取实施例1-4以及对比例1-2中的待冷钛液以及中间产品钛液进行测定，每个实施例和对比例测定三次，取平均值，实验数据见表2和表3。

2、钛液中总铁含量测定

采用的方法：

(1)钛液中三价钛的测定

取10ml待测钛液，注入500ml锥形瓶中，用1:20硫酸稀释至50ml，加2ml 40％的硫氰酸铵指示剂，用0.1mol/L硫酸高铁铵标准溶液滴定至淡棕黄色为终点，记录消耗的硫酸高铁铵标准溶液的毫升数；

(2)采用高锰酸钾氧化还原滴定法进行测定硫酸亚铁含量

取10ml待测钛液，加入100ml容量瓶中，用蒸馏水稀释至刻度线；取定容后的试样1oml置于250ml锥形瓶中，加入20ml20％硫酸以及蒸馏水20ml，用0.2mol/L高锰酸钾标准溶液滴定至微粉红色，半分钟不消失即为终点；

总铁含量(g/L)＝{1000×(N₁×V₁-N₂×V₂)×0.05585×V₃}/(V₄×V₅)；

N₁-高锰酸钾标准溶液的摩尔浓度；

V₁-消耗高锰酸钾溶液的毫升数；

N₂-滴定三价钛时所用硫酸高铁铵标准溶液的摩尔浓度；

V₂-滴定等量该试液中三价钛时所消耗硫酸高铁铵标准溶液的毫升数；

V₃-容量瓶体积毫升数；

V₄-稀释后试液的毫升数；

V₅-稀释前溶液的毫升数；

0.05585-铁的毫摩尔质量；

样本：取实施例1-4以及对比例1-2中的待冷钛液以及中间产品钛液进行测定，每个实施例和对比例测定三次，取平均值，实验数据见表2和表3。

3、钛液中铁钛比的测定：

采用的方法：铁钛比＝二氧化钛含量/总铁含量

样本：取实施例1-4以及对比例1-2中的测得的待冷钛液以及中间产品钛液中的二氧化钛含量和总铁含量，按照上述计算公式进行计算，每个实施例和对比例测定三次，取平均值，实验数据见表2和表3。

4、冷冻结晶环节二氧化钛的回收率测定

采用的方法：

(1)中间产品钛液中的二氧化钛质量测定

按照上述钛液中二氧化钛含量测定方法检测中间产品钛液中二氧化钛含量，记为C₁；

中间产品钛液的体积记为V₁；

中间产品钛液中的二氧化钛质量记为W1，则W1＝C₁×V₁；

(2)待冷钛液中二氧化钛质量测定

按照上述钛液中二氧化钛含量测定方法检测待冷钛液中的二氧化钛含量，记为C₂；

待冷钛液的体积记为V₂；

待冷钛液中的二氧化钛质量记为W₂，则W₂＝C₂×V₂；

(3)二氧化钛回收率(％)＝100×W₁/W₂

样本：取实施例1-4和对比例1-2中的待冷钛液和中间产品钛液进行测定，每个实施例和对比例测定三次，取平均值，实验数据见表3。

5、热交换盘管上硫酸亚铁晶体的去除效果

采用的方法：按照表1进行判断；

样本：观察实施例1-4和对比例1-2中的热交换盘管上的硫酸亚铁晶体去除情况，结果见表3。

表1盘管上硫酸亚铁结晶去除效果

盘管上硫酸亚铁结晶去除效果	等级
		完全去除	Ⅰ
有硫酸亚铁结晶残留，残留处不超过5处	Ⅱ
		有硫酸亚铁结晶残留，残留处大于5处	Ⅲ

表2待冷钛液的性能指标分析表

指标	待冷钛液
		二氧化钛含量(g/L)	125.00
总铁含量(g/L)	125.00
		铁钛比	1.0

表3各实施例和各对比例中中间产品钛液的各性能指标分析表

指标	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	对比例1	对比例2
							二氧化钛含量(g/L)	160.00	160.21	160.13	160.07	158.00	157.42
总铁含量(g/L)	53.72	53.07	53.12	53.21	53.04	53.46
							铁钛比	0.33	0.33	0.33	0.33	0.34	0.34
二氧化钛回收率(％)	98.46	98.59	98.54	98.50	97.23	96.87
							盘管上硫酸亚铁结晶去除效果	Ⅰ	Ⅰ	Ⅰ	Ⅰ	Ⅰ	Ⅲ

从表2中可以看出，跟传统的清洗方式即对比例1相比，实施例1-4中二氧化钛含量和回收率表现出明显的优势，这主要是由于采用本发明的方法，避免了用水清洗盘管上的硫酸亚铁晶体后水洗液直接混入待分离钛液中后稀释了待分离钛液而造成其二氧化钛含量降低，同时由于本发明方法没有清洗环节，故也就不会丢失传统清洗方式中清洗盘管后的废液，也就不会丢失废液中的二氧化钛，故跟传统清洗方式相比，本发明方法的冷冻结晶环节中二氧化钛回收率得到提高，同时也减轻了环保处的排放压力；

跟对比例2相比，实施例1-4和对比例1在盘管上硫酸押题结晶的去除效果上表现出明显的优势，这主要是由于采用本发明中采用的双向加热，即在盘管内外分别通过50℃的钛液和55-75℃的热循环水进行双向加热，能迅速溶解盘管上粘附的硫酸亚铁晶体；而只在冷冻锅中通入50℃钛液时，由于一方面钛液温度较低，另一方面只能对盘管上的硫酸亚铁晶体单向加热，造成溶解效果不佳，硫酸亚铁晶体去除效果也就不佳；

总而言之，采用本发明的方法，一方面能完全去除盘管上粘附的硫酸亚铁晶体，恢复其良好的热交换性能；另一方面，提高了待分离钛液中的二氧化钛含量以及冷冻结晶环节的二氧化钛回收率，有利于待分离钛液后续的水解过程；整体上，节约了人力，降低了生产成本，提高了冷冻结晶环节的二氧化钛回收率，避免了人工清洗过程中酸性洗涤液的飞溅，极大地减轻了冷冻锅周边的设备及构件物的腐蚀，消除了酸性洗涤水飞溅伤人的事故发生。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (10)

1.硫酸法钛白生产的硫酸亚铁结晶分离处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、通待冷钛液，热交换管道通入冷循环液，结晶，分离；

S2、通待冷钛液，热交换管道通入55-75℃的循环液，至硫酸亚铁结晶溶解，热交换管道再通冷循环液，结晶，分离；

重复上述S2步骤。

2.如权利要求1所述的硫酸法钛白生产的硫酸亚铁结晶分离处理方法，所述冷循环液的温度为8-15℃。

3.如权利要求1所述的硫酸法钛白生产的硫酸亚铁结晶分离处理方法，所述冷循环液为水。

4.如权利要求3所述的硫酸法钛白生产的硫酸亚铁结晶分离处理方法，其特征在于，所述冷循环液包括：温度为20-30℃的水和温度为8-15℃的水；具体操作为，先在热交换管道中通20-30℃的水，使待冷钛液降温至30-40℃，再向热交换管道中通8-15℃的水，使待冷钛液继续降温至20-25℃，析出硫酸亚铁结晶。

5.如权利要求1所述的硫酸法钛白生产的硫酸亚铁结晶分离处理方法，其特征在于，所述热交换管道为盘管。

6.如权利要求1所述的硫酸法钛白生产的硫酸亚铁结晶分离处理方法，其特征在于，所述冷循环液的流速为：4.0-4.8m/s。

7.如权利要求1所述的硫酸法钛白生产的硫酸亚铁结晶分离处理方法，其特征在于，所述55-75℃的循环液的流速为：5.0-6.0m/s。

8.如权利要求1所述的硫酸法钛白生产的硫酸亚铁结晶分离处理方法，其特征在于，通入的待冷钛液中硫酸亚铁的含量不超过400g/L。

9.如权利要求5所述的硫酸法钛白生产的硫酸亚铁结晶分离处理方法，其特征在于，所述盘管每一层之间的高度为80mm。

10.如权利要求1所述的硫酸法钛白生产的硫酸亚铁结晶分离处理方法，其特征在于，所述S1和所述S2步骤在冷冻锅中进行，所述冷冻锅包括：

锅体，所述锅体顶部设有进液口，底部设有出液口；

盘管，其设在所述锅体内，所述盘管一端向上伸出所述锅体外并与所述锅体转动连接，另一端连接一出水管且与所述出水管转动密封连接；所述盘管伸出所述锅体外的一端转动密封连接有一进水管，所述出水管穿过所述锅体顶部伸出所述锅体外；

电机组件，其设在所述冷冻锅上方，包括竖直的电机、与所述电机输出轴同轴固接的第一齿轮、与所述第一齿轮啮合的水平的第二齿轮，所述第二齿轮与所述盘管位于所述锅体外的一端同轴固接；

刮料组件，其设在所述锅体内，包括竖直的刮板以及分设在所述刮板上下两侧的一对支杆；所述刮板位于所述盘管外并靠近所述盘管外壁，所述刮板的高度大于所述盘管的高度；所述支杆一端穿过所述锅体并与所述锅体转动连接，另一端与一竖直支板转动连接，所述竖直支板的顶部与所述锅体顶部内壁固接，每一支杆外壁上设有螺纹，所述螺纹上同轴螺接有滑块，一对滑块相对的一面均与所述刮板的一对应端部固接。

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