[發明專利]硫酸法生產鈦白粉工藝及其酸解鈦液還原裝置和方法

有效

• 申請號: 201310661724.6
• 申請日: 2013-12-09
• 公開（公告）號: CN103641164A
• 公開（公告）日: 2014-03-19
• 發明（設計）人: 王斌;杜劍橋;吳健春;任亞平;程曉哲;楊仰軍;秦興華
• 申請（專利權）人: 攀鋼集團研究院有限公司;攀鋼集團鈦業有限責任公司
• 主分類號: C01G23/053
• 分類號: C01G23/053
• 代理公司: 北京銘碩知識產權代理有限公司 11286
• 代理人: 譚昌馳;金玉蘭

技術領域

本發明涉及硫酸法生產鈦白粉工藝，更具體地講，涉及一種硫酸法生產鈦白粉工藝中的酸解鈦液還原裝置和方法。

背景技術

硫酸法生產鈦白是成熟的生產方法，使用的原料為鈦鐵礦或鈦渣等含鈦物料，其主要包括以下幾個工序：原礦準備；用硫酸分解含鈦物料制取硫酸鈦溶液；溶液凈化除鐵；由硫酸鈦溶液水解解析出偏鈦酸；偏鈦酸煅燒制得二氧化鈦以及后處理工序等。

在采用鈦鐵礦為原料時，由于鐵在鈦鐵礦中以二價和三價兩種不同狀態存在，因此在浸取的鈦液中既有硫酸亞鐵（FeS0₄），又有硫酸高鐵（Fe₂(S0₄)₃）。這兩種鐵鹽在一定條件下，會發生水解而生成沉淀。其中，硫酸亞鐵在酸性溶液中是穩定的，只有在pH值大于5時才開始水解生產氫氧化亞鐵沉淀，因此在鈦液水解過程中它始終保持溶解狀態，而在偏鈦酸洗滌時得以除去。而硫酸高鐵在pH值為2.5的酸性溶液中即開始水解，生產氫氧化鐵沉淀，在偏鈦酸洗滌時，它會變成沉淀而混雜于其中，煅燒時變成紅棕色的三氧化二鐵而污染鈦白成品。為了防止這種現象的發生，在鈦液中使鐵保持二價狀態至關重要，因此，應該將高價鐵還原為亞鐵。

還原的方法很多，其中工業上應用較多的是化學還原法，即加入還原劑將三價鐵離子還原為二價鐵離子。為了保證溶液中的三價鐵全部還原為二價鐵，還原反應應該略微過度，此時溶液中就有少部分四價鈦被還原為三價鈦。三價鈦的存在，可以保證三價鐵還原完全，這是因為，氧化還原反應有先后次序，三價鐵先還原為二價鐵，然后再是四價鈦還原為三價鈦。但在生產過程是經常遇到氧化條件，例如與空氣接觸或以壓縮空氣攪拌，因此還原要過量一些，保持一定數量的三價鈦，并且三價鈦的還原性較強，它比亞鐵先氧化，這樣就保證了二價鐵不被氧化。但過多的三價鈦存在是不利的，在正常水解情況下，三價鈦不會水解沉淀而留在溶液中，成為生產中的損失，直接影響水解率。一般地，還原溶液應保持三價鈦含量為2.5～4克/升（以TiO₂折算），三價鈦控制高低要視品種的不同和氣溫的高低而定。

目前，鈦液的制備通常在酸解鍋中進行，為了保證鈦液中不存在高價鐵，通常采用從酸解鍋頂部直接向酸解鈦液液面投加鐵粉并從酸解鍋底部通入壓縮空氣進行攪拌的方法。按現有的操作方法，鐵粉消耗量常常是理論消耗量的2倍以上，并且反應速度較慢，還原時間較長，由于需要采用從酸解鍋底部通入大量壓縮空氣進行攪拌，增加了空氣氧化造成的鐵皮消耗。因此，還原用鐵消耗量較高，噸鈦白還原用鐵粉消耗量在100Kg左右。

發明內容

針對現有技術中存在的不足，本發明的目的之一在于解決上述現有技術中存在的一個或多個問題。

本發明的目的之一在于提供一種在硫酸法生產鈦白粉工藝中能夠減少酸解鈦液還原時鐵粉消耗的裝置及方法。

本發明的一方面提供了一種硫酸法生產鈦白粉工藝中的酸解鈦液還原裝置。所述裝置包括壓縮空氣供給管、第一閥門、第二閥門、壓縮空氣閥門以及通過管道依次連接的混料釜、輸料泵和反應器，其中，所述混料釜用于將鐵質還原劑和水混合制成懸浮液，其包括釜體和設置在釜體內的攪拌器；所述第一閥門設置在所述管道的位于混料釜和輸料泵之間的第一部位上；所述第二閥門設置在所述管道的位于輸料泵和反應器之間的第二部位上；所述壓縮空氣供給管連接至所述管道的所述第二部位與反應器之間的第三部位上，以將壓縮空氣通過管道提供至反應器；所述壓縮空氣閥門設置在壓縮空氣供給管上；所述反應器內盛裝有待還原的酸解鈦液，其底部設置有壓縮空氣分布板；所述管道與反應器連接的一端延伸至反應器的底部并高于所述壓縮空氣分布板且位于酸解鈦液的液面之下。

根據本發明硫酸法生產鈦白粉工藝中的酸解鈦液還原裝置的一個實施例，所述管道延伸至反應器底部的一端與所述壓縮空氣分布板之間的距離在20cm以上。

根據本發明硫酸法生產鈦白粉工藝中的酸解鈦液還原裝置的一個實施例，所述管道位于反應器內的部分由直管段和錐形出口段構成，其中，所述錐形出口段的小口徑端與直管段連通。

根據本發明硫酸法生產鈦白粉工藝中的酸解鈦液還原裝置的一個實施例，所述錐形出口段的噴射角為45～150°，優選為90°。

根據本發明硫酸法生產鈦白粉工藝中的酸解鈦液還原裝置的一個實施例，所述攪拌器包括攪拌軸和安裝在所述攪拌軸一端上的攪拌葉片，所述攪拌軸的另一端與驅動單元連接，并且所述攪拌軸能夠在驅動單元驅動下帶動攪拌葉片旋轉，所述攪拌葉片伸入所述混料釜的釜體下部。