CN115159566A - 一种黑钛液结晶浓缩一体化的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉钛白粉制造领域，具体是公开一种黑钛液结晶浓缩一体化方法，先通过实验测得当总钛满足水解要求时，饱和七水硫酸亚铁钛液中的铁钛比也合格所对应的操作温度，然后在此温度下进行蒸发水份，使黑钛液中硫酸氧钛浓度提高，由于硫酸氧钛溶解度比硫酸亚铁大很多，根据同离子效应，硫酸亚铁会大量析出，由于硫酸氧钛浓度提高，而硫酸亚铁又大量析出，因此黑钛液中的铁钛比下降，当总钛浓度达到要求时，七水硫酸亚铁在此温度下饱和，并且铁钛比也合格，此时分离出七水硫酸亚铁结晶物即可同时保证总钛和铁钛比同时满足水解要求。既可以减少降温和升温幅度，又同时可以满足总钛和铁钛比需求，从而可以节省大量的投资和运行成本。
Description
技术领域
本发明涉及硫酸法钛白粉生产技术领域，特别是涉及一种黑钛液结晶浓缩一体化的方法。
背景技术
硫酸法是目前钛白粉生产普遍使用的技术。在硫酸法钛白粉生产过程中，使用硫酸对钛铁矿或者高钛渣进行消解，所得消解液再进行杂质的去除以及提浓等一系列后处理，即得到主要含有硫酸氧钛、硫酸亚铁以及硫酸的黑钛液；再对黑钛液进行水解即可得到钛白粉。
黑钛液中的硫酸亚铁作为一种可溶性杂质需要部分去除，其除去方法通常是利用硫酸亚铁的溶解度受温度影响比较大的特性，将黑钛液降温，使硫酸亚铁以七水合硫酸亚铁结晶的形式析出并得到分离。行业内普遍采用间歇闪蒸结晶工艺或间歇冷却结晶工艺。所得到的结晶母液中的铁钛比指标要求控制在0.35以下，目前国内行业水平普遍在 0.28～0.33。
硫酸法钛白生产过程中，浸取后的黑钛液一般温度为60℃，总钛为125g/L左右,铁钛比为0.8左右，为满足水解工序生产要求，需要将黑钛液温度由60℃左右降至18-20℃，使硫酸亚铁结晶析出，将铁钛比降至0.3左右。然后，再对黑钛液进行升温浓缩，将总钛提升至195g/L（外加晶种）或235g/L（自生晶种），再进水解工段升温至110℃以上，进行水解。这一过程是由两个工段完成的，第一工段是结晶，需要降温，特别是黑钛液的温度从35℃降至20℃以下，要花费较高的成本，装置投资也很大。第二工段是浓缩，一般需要将温度由20℃再升回至60℃以上，通过蒸发水份，使总钛浓度上升，浓缩段只蒸发水份，铁钛比是固定不变的。这两段生产过程归纳起来，就是先降温，分离出亚铁，使铁钛比满足水解要求，再升温浓缩，使总钛满足水解要求。
现工艺存在的问题是，结晶段需要对黑钛液降温，分离亚铁后，又需要对黑钛液进行升温，无论降温还是升温都需要消耗巨大的能量，投资也很大，而且结晶时间长，限制了生产效率的提高。
发明内容
本发明提供一种黑钛液结晶浓缩一体化的方法，既可以减少降温和升温幅度，又同时可以满足总钛和铁钛比需求，从而可以节省大量的投资和运行成本。
本发明采用的技术方案如下：
一种黑钛液结晶浓缩一体化的方法，包括如下步骤：
S-1.测定操作温度，测定方法为：先将黑钛液在50-75℃条件下浓缩，使黑钛液中总钛浓度达到水解所需的浓度，然后降低温度，使硫酸亚铁结晶析出，降低黑钛液中的亚铁含量，使铁钛比降低，自50℃时开始检测铁钛比值，每降1度时测一次，直到铁钛比达到所需的铁钛比时，记录下此时的温度即为操作温度。
S-2.在操作温度下对黑钛液进行水分蒸发，使黑钛液中硫酸氧钛浓度提高至总钛浓度达到水解所需要的目标浓度。
本发明的上述方案中，先通过实验测得当总钛满足水解要求时，饱和七水硫酸亚铁黑钛液中的铁钛比也合格所对应的操作温度，然后在此温度下进行蒸发水份，使黑钛液中硫酸氧钛浓度提高，由于硫酸氧钛溶解度比硫酸亚铁大很多，根据同离子效应，硫酸亚铁会大量析出，由于硫酸氧钛浓度提高，而硫酸亚铁又大量析出，因此黑钛液中的铁钛比下降，当总钛浓度达到要求时，七水硫酸亚铁在此温度下饱和，并且铁钛比也合格，此时分离出七水硫酸亚铁结晶物即可同时保证总钛和铁钛比同时满足水解要求。
上述操作方法，可以在一次温度调节，实现黑钛液的结晶浓缩一体化，不仅操作简便，而且整个过程，相比先降温，后升温的处理方式，投资成本更低，更适用于工业化推广。
作为上述技术方案的优选，在步骤S-2中，边浓缩边分离七水硫酸亚铁结晶。
作为上述技术方案的优选，在步骤S-2中，待总钛浓度达到水解要求时再过滤分离七水硫酸亚铁结晶物，滤液送入水解工序。
作为本发明另一可能的实施方案，如下：
一种黑钛液结晶浓缩一体化的方法，包括如下步骤：
S-1.测定操作温度，测定方法为：先将黑钛液在50-75℃条件下浓缩，使黑钛液中总钛浓度达到水解所需的浓度，然后降低温度，使硫酸亚铁结晶析出，降低黑钛液中的亚铁含量，使铁钛比降低，自50℃时开始检测铁钛比值，每降1度时测一次，直到铁钛比达到所需的铁钛比时，记录下此时的温度即为黑钛液的降低温度。
S-2.在高于操作温度的条件下对黑钛液进行水分蒸发，使黑钛液中硫酸氧钛浓度提高；
S-3.在总钛浓度接近水解所需的浓度，将温度降至操作温度，继续进行水分蒸发至待总钛浓度达到水解要求浓度。
作为上述技术方案的优选，在步骤S-2中，边浓缩边分离七水硫酸亚铁结晶。
作为上述技术方案的优选，在步骤S-3中，待总钛浓度达到水解要求时再过滤分离七水硫酸亚铁结晶物，滤液送入水解工序。
通过实施上述技术方案，本发明具有如下的有益效果：
本发明先通过实验测得当总钛满足水解要求时，饱和七水硫酸亚铁黑钛液中的铁钛比也合格所对应的操作温度，然后在此温度下进行蒸发水份，使黑钛液中硫酸氧钛浓度提高，由于硫酸氧钛溶解度比硫酸亚铁大很多，根据同离子效应，硫酸亚铁会大量析出，由于硫酸氧钛浓度提高，而硫酸亚铁又大量析出，因此黑钛液中的铁钛比下降，当总钛浓度达到要求时，七水硫酸亚铁在此温度下饱和，并且铁钛比也合格，此时分离出七水硫酸亚铁结晶物即可同时保证总钛和铁钛比同时满足水解要求。既可以减少降温和升温幅度，又同时可以满足总钛和铁钛比需求，从而可以节省大量的投资和运行成本。
具体实施方式
需要说明的是，以下实施案例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施案例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施案例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施案例技术方案的范围。
实施例1
一种黑钛液的后处理方法，包括如下的步骤：
1.取黑钛液200升，黑钛液取自硫酸法钛白粉生产现场沉降后所得，该黑钛液温度为60℃，总钛为125g/L,铁钛比为0.8。
2.测定操作温度：水解要求总钛为195g/L，铁钛比为0.3。经实验测得：硫酸亚铁在总钛为195g/L的黑钛液中，38℃时的溶解度为58g/L，对应的铁钛比为0.3，故可以先将黑钛液温度降至38℃。具体检测方法是，先将黑钛液在50-75℃条件下浓缩，使黑钛液中总钛浓度达到195克/升，然后降低温度，使硫酸亚铁结晶析出，降低黑钛液中的亚铁含量，使铁钛比降低，自50℃时开始检测铁钛比值，每降1度时测一次，直到铁钛比达到0.3时，记录下此时的温度即可。
3.在38℃温度条件下对黑钛液进行水分蒸发，当黑钛液中硫酸氧钛浓度提高至195g/L，过滤分离出硫化亚铁晶体，此时，滤液的铁钛比为0.3，滤液送入水解工序。
实施例2
一种黑钛液的后处理方法，包括如下的步骤：
1.取黑钛液200升，黑钛液取自硫酸法钛白粉生产现场沉降后所得，该黑钛液温度为60℃，总钛为125g/L,铁钛比为0.8。
2.测定操作温度：水解要求总钛为195g/L，铁钛比为0.3。经实验测得：硫酸亚铁在总钛为195g/L的黑钛液中，38℃时的溶解度为58g/L，对应的铁钛比为0.3，故可以先将黑钛液温度降至38℃。具体检测方法是，先将黑钛液在50-75℃条件下浓缩，使黑钛液中总钛浓度达到195克/升，然后降低温度，使硫酸亚铁结晶析出，降低黑钛液中的亚铁含量，使铁钛比降低，自50℃时开始检测铁钛比值，每降1度时测一次，直到铁钛比达到0.3时，记录下此时的温度即可。
3.在38℃温度条件下对黑钛液进行水分蒸发，边蒸发边分离七水硫酸亚铁结晶，当黑钛液中硫酸氧钛浓度提高至195g/L，过滤分离出硫化亚铁晶体，此时，滤液的铁钛比为0.3，滤液送入水解工序。
实施例3
一种黑钛液的后处理方法，包括如下的步骤：
1.取黑钛液100升，黑钛液取自硫酸法钛白粉生产现场沉降后所得，该黑钛液温度为60℃，总钛为125g/L,铁钛比为0.8。
2.测定操作温度：水解要求总钛为195g/L，铁钛比为0.3。经实验测得：硫酸亚铁在总钛为195g/L的黑钛液中，38℃时的溶解度为58g/L，对应的铁钛比为0.3，故可以先将黑钛液温度降至38℃。具体检测方法是，先将黑钛液在50-75℃条件下浓缩，使黑钛液中总钛浓度达到195克/升，然后降低温度，使硫酸亚铁结晶析出，降低黑钛液中的亚铁含量，使铁钛比降低，自50℃时开始检测铁钛比值，每降1度时测一次，直到铁钛比达到0.3时，记录下此时的温度即可。
3.在45℃温度条件下对黑钛液进行水分蒸发；
4.当黑钛液中硫酸氧钛浓度提高至190g/L左右，将温度降至38℃，继续进行水分蒸发至待总钛浓度达到195g/L，过滤分离出硫化亚铁晶体。
利用本发明实施例3的技术，年产3万吨钛白粉的生产线，黑钛液温度由60℃降至38℃，仅需投资200万，运行成本约为15元/吨钛白粉。浓缩段投资约700万，运行成本约110元/吨钛白粉。
如某厂生产实例如下：年产钛白粉3万吨，时产钛白粉约为4.2吨。现有的生产工艺是：浸取后，黑钛液总钛125g/L，温度60℃，铁钛比0.8。然后采用VCE真空结晶，将黑钛液温度降至20℃，产出七水硫酸亚铁晶体，使黑钛液中铁钛比降至0.3，总钛提升至160g/L。此工段投资约为750万元，运行成本约为100元/吨钛白粉，其中85元/吨是用在温度从35℃降至20℃的环节上。
结晶后，再进行浓缩，先用蒸汽对黑钛液预热，使黑钛液温度由20℃升至60℃，吨钛白粉消耗蒸汽约0.4吨，折合成本约80元/吨钛白粉。采用MVR进行浓缩，此工段投资约为400万，运行成本约为140元/吨钛白粉，其中80元用于预热，60元用于蒸发水份，浓缩后，总钛升至195g/L,铁钛比仍为0.3。
与原生产工艺相比，无论投资在本还是生产成本都有大幅下降，对比表如下：
Claims (6)
1.一种黑钛液结晶浓缩一体化的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S-1.测定操作温度，测定方法为：先将黑钛液在50-75℃条件下浓缩，使黑钛液中总钛浓度达到水解所需的浓度，然后降低温度，使硫酸亚铁结晶析出，降低黑钛液中的亚铁含量，使铁钛比降低，自50℃时开始检测铁钛比值，每降1度时测一次，直到铁钛比达到水解所需的铁钛比时，记录下此时的温度即为操作温度；
S-2.在操作温度下对黑钛液进行水分蒸发，使黑钛液中硫酸氧钛浓度提高至总钛浓度达到水解所需要的目标浓度。
2.根据权利要求1所述的一种黑钛液结晶浓缩一体化的方法，其特征在于，在步骤S-2中，边浓缩边分离七水硫酸亚铁结晶。
3.根据权利要求1所述的一种黑钛液结晶浓缩一体化的方法，其特征在于，在步骤S-2中，待总钛浓度达到水解要求时再过滤分离七水硫酸亚铁结晶物，滤液送入水解工序。
4.一种黑钛液结晶浓缩一体化的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S-11.测定操作温度，测定方法为：先将黑钛液在50-75℃条件下浓缩，使黑钛液中总钛浓度达到水解所需的浓度，然后降低温度，使硫酸亚铁结晶析出，降低黑钛液中的亚铁含量，使铁钛比降低，自50℃时开始检测铁钛比值，间隔检测，直到铁钛比达到所需的铁钛比时，记录下此时的温度即为黑钛液的降低温度；
S-12.在高于操作温度的条件下对黑钛液进行水分蒸发，使黑钛液中硫酸氧钛浓度提高；
S-13.在总钛浓度接近水解所需的浓度，将温度降至操作温度，继续进行水分蒸发至待总钛浓度达到水解要求浓度。
5.根据权利要求4所述的一种黑钛液结晶浓缩一体化的方法，其特征在于，在步骤S-12中，边浓缩边分离七水硫酸亚铁结晶。
6.根据权利要求4所述的一种黑钛液结晶浓缩一体化的方法，其特征在于，在步骤S-13中，待总钛浓度达到水解要求时再过滤分离七水硫酸亚铁结晶物，滤液送入水解工序。
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