硫酸法钛白生产中钛铁矿液相酸解反应的实验研究

低浓度硫酸液相酸解钛铁矿可以大幅度减少硫酸法钛白生产中的废酸、废气排放。通过在高液固比R强搅拌下进行的实验研究表明，65%~80%硫酸液相酸解仍具有很好的反应活性。工业酸矿比条件下，采用反应过程中不断加入稀酸或水稀释的方法，增加料浆的流动性能和搅拌性能，可以实现液相酸解操作。液—固相酸解的对比实验表明，工业条件下固体产物层对酸解率有很大影响；通过SEM、EDS等表征，发现液相法酸解矿粒表面产物层比固相法要薄，分布更疏松。液相酸解工艺条件优化结果表明，在酸矿比1.4下，用65%~75%硫酸，150~160°，120min，酸解率高于85%。可以得到总钛浓度116 kg/m3，F值2左右的合格钛液，操作周期缩短到2~3h。万客化工在线 q5u,UPN'F&j3Z

利用硫酸法生产锐钛型钛白仍然占钛白生产的50%左右，生产1t钛白不仅需要4.5t 98%的工业硫酸，同时要排出8~10t左右的废酸。目前工业上用硫酸酸解钛铁矿普遍采用固相法，利用85%~90%浓度的硫酸与钛铁矿反应生产固相多孔膏状产物，再用稀酸及水浸取得到含钛的盐溶液，间歇操作方式周期为8~10h。固相法酸解操作反应快并且剧烈，可以在几分钟内完成，酸解率高。但是伴随固相法酸解反应要排出大量含SO2、SO3的酸雾气体。废酸、 废气排放带来的环境问题已经影响到硫酸法钛白工艺的存亡，实现硫资源回用，减少排放是非常重要的研究课题。

利用稀酸酸解钛铁矿的优点是明显的，钛白生产中消耗的硫酸有1/3进入硫酸亚铁排掉，另外2/3进入废酸。如果将废酸回用，利用废酸与补充的98%新酸混合得到的低浓度混和酸酸解钛铁矿，不仅可以减少废酸排放，节约新酸用量，同时还可以缓解酸解反应的剧烈程度和减少反应过程中的酸雾排放。美国NL公司提出利用20%~65%稀酸在带搅拌桨的反应釜中分段酸解钛铁矿，反应时间为48h， 钛铁矿酸解率85%。低酸浓度可以最大限度回用废酸， 当酸解酸浓度降到45%时，理论上可以实现废酸的零排放。但低浓度酸解时反应时间长，容易造成钛液早期水解等问题，同时，酸解率低，未反应的钛精矿必须增加分离装置加以回收。佘宗华等采用稀酸在串级流化柱中进行了连续酸解的试验，所得钛液酸度值较高（F>3.0），酸解率也较低。万客化工在线)\u"?az

钛精矿酸解反应速率随反应条件变化很大。Han等对南美和泰国钛铁矿及徐舜等对攀枝花钛铁矿酸解的动力学研究认为，反应在高酸矿比（500：3）、98~118°实验条件下，反应受矿粒表面的化学反应速率控制，反应速率随温度变化大。张成刚等在100~198度、酸矿比500：15、硫酸浓度85%条件下对攀枝花钛精矿酸解动力学进行了研究，认为随硫酸浓度增加、反应酸矿比降低，钛精矿表面生成的产物层扩散将对反应过程有重要影响。

本研究将采用65%~75%中等反应酸浓度，在130~160度研究工业酸矿比条件下的反应特性，研究反应过程中传质与反应过程对总反应速率的影响规律。根据反应实验结果，在满足钛白生产后续生产工段要求的情况下尽量降低酸解反应酸浓度，探索实现连续酸解反应操作的工艺条件，为液相酸解反应过程的工业化提供基础数据。
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1.1.原 料万客化工在线"J*M9w]p(R*`

    攀枝花钛铁矿经磨制，98%以上通过320目标准筛，主要化学组成见表1。酸解中使用的废酸取自工厂现场，组成为：H2SO4186.6 kg/m3，Fe2+64.05 kg/m3，TiO26.64 kg/m3。万客化工在线;\G7EG~%}cpM2@
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1.2实 验万客化工在线cu} _:G3r*Zp"p!j

酸解反应容器采用一1000mL圆底4口烧瓶，烧瓶置于恒温油浴中。除一作加料口外，其余3口分别插有水银温度计、冷凝回流管、搅拌器。一定量的硫酸按实验要求的浓度加入4口烧瓶中，控制升温至设定温度后，搅拌情况下根据计量需要加入矿粉，反应过程中定时取样分析。万客化工在线-[8sG3j%YP)oe

1.3分析方法万客化工在线N+W c/t5~

分析采用氧化还原滴定法，取2 mL试样用100 mL 10%稀硫酸溶解后，充分洗涤、抽滤分离。滤液定容后，定量取样分析。在盐酸存在下用铝片将4价钛还原成3价钛，然后再用高铁氨盐标准溶液滴定3价钛至全部转化为4价钛，过量1滴时Fe3+与指示剂硫氰酸根形成红色络合物以指示终点。万客化工在线+fC~T\-Y

滤渣在焦硫酸钾存在下高温熔融、冷却，然后用10%稀硫酸加热转移，之后分析方法同上。通过二者消耗的高铁氨盐标准溶液的体积数值计算反应分解率。根据重复性实验结果，分析的相对偏差小于2.0%。

硫酸法钛白生产中钛铁矿液相酸解反应的实验研究(二)

硫酸法钛白生产中钛铁矿液相酸解反应的实验研究(三)万客化工在线RT/^A5p

硫酸法钛白生产中钛铁矿液相酸解反应的实验研究(四)

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