CN115536073A

CN115536073A - 一种钛白氯化收尘渣铁资源回收工艺

Info

Publication number: CN115536073A
Application number: CN202211185787.4A
Authority: CN
Inventors: 张伟; 李鑫洋; 和奔流; 刘红星; 刘峰; 金蓓; 赵杰涛; 赵波
Original assignee: Longbai Lufeng Titanium Industry Co ltd
Current assignee: Longbai Lufeng Titanium Industry Co ltd
Priority date: 2022-09-27
Filing date: 2022-09-27
Publication date: 2022-12-30

Abstract

本发明公开了一种钛白氯化收尘渣铁资源回收工艺，属于钛白粉生产技术领域。包括1、将收尘渣、水和HCl送入制浆罐中制得收尘渣浆液；2、对收尘渣浆液进行压滤，得到惰性渣和金属氯化液，并对金属氯化液进行降温结晶；3、结晶完毕后进行离心分离得到FeCl2·4H2O和结晶余液；4、向结晶余液中加入碱液，将pH调至3.5～4，压滤得到滤渣和滤液，滤渣送入渣堆中储存；5、向步骤4中的滤液中加入碱液，pH调至6～7，压滤得到铁泥和滤液；6、向步骤5中的液中加入碱液，pH调至10～11，压滤得到滤液和滤渣，滤渣送入渣堆中储存，滤液经处理后进入氯碱工艺回收。本发明实现了铁资源回收，且中和量减少了一半，堆渣量降低70％，为企业降本增效。

Description

一种钛白氯化收尘渣铁资源回收工艺

技术领域

本发明属于钛白粉生产技术领域，具体涉及一种钛白氯化收尘渣铁资源回收工艺。

背景技术

目前钛白氯化法生产过程中产生大量收尘渣，企业采用加水溶解的方式，分离出金属氯化物与未完全反应的高钛渣与石油焦，金属氯化物中主要为亚铁、镁、锰、铝、钛、钒等多种氯化形式，金属氯化物一般采用氢氧化钠、氢氧化钙等碱性物质进行中和反应，再进过压滤进行固液分离。

该工艺产生大量金属盐泥渣，这部分渣堆存困难，由于对地下水会造成二次污染，所以企业必须花费巨资为其打造专门的收容场所，该工艺无法分离各金属元素造成资源浪费。

金属氯化物中氯化亚铁含量居首，目前氯化亚铁盐的废酸处理有以下方法：

①高温焙烧法：氯化亚铁在高温下分解生成氧化铁和氯化氢，该法能耗较高，投资大；

②蒸发结晶法：多效蒸发将水以蒸汽的方式除去，铁盐以晶体形式析出，该法能耗高，资源化利用不彻底；

由于金属氯化物中物料丰富，企业无法直接采用现有工艺进行收尘渣中铁资源的回收，因此，需要一种全新的工艺来突破上述难题。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种钛白氯化收尘渣铁资源回收工艺，其目的在于：使收尘渣制浆的金属氯化液能够实现部分物料分离，回收铁资源，降低金属盐泥渣产生量，解决中和成本高、堆渣困难、环保压力大等问题，提高企业的可持续发展能力。

本发明采用的技术方案如下：

一种钛白氯化收尘渣铁资源回收工艺，包括以下步骤：

步骤1：将收尘渣加热后送入密闭的制浆罐中，然后向制浆罐中通入水和HCl混合均匀，得到收尘渣浆液，控制收尘渣浆液温度60～70℃，酸度7～8％；此步骤是将收尘渣中的物料分为固液两态，将未反应完全的矿、焦分离回用，将酸度控制在7～8％一方面抑制渣中TiCl₄水解，另一方面为后续FeCl₂·4H₂O析出结晶提供额外氯离子；温度控制在60～70℃保证浆料中各离子浓度，防止亚铁浓度过高后结晶堵塞系统；

步骤2：对收尘渣浆液进行压滤，得到惰性渣和金属氯化液，金属氯化液返回制浆罐中用于制浆，当金属氯化液中的亚铁离子浓度达到135～145g/L时停止返浆(浓度过低不结晶，浓度过高温度降低后在管道内结晶会堵塞系统)，并对金属氯化液进行降温结晶；惰性渣中含有未反应的石油焦和金红石，这部分物料可经选矿回用；

步骤3：结晶完毕后进行离心分离得到FeCl2·4H2O和结晶余液；此步骤首次将铁资源以FeCl₂·4H₂O形式分离，降低中和量，使用碱将剩余的各金属离子进行分离，采用本方案，结晶亚铁回收率78％，晶体杂质10％，结晶余液中留有50～60g/L的亚铁，结晶余液进入中和阶段；

步骤4：向结晶余液中加入碱液，将结晶余液的pH调至3.5～4，使结晶余液中的稀有金属和Al离子沉淀，压滤得到滤渣和滤液，滤渣送入渣堆中储存；

步骤5：向步骤4中得到的滤液中加入碱液，将滤液的pH调至6～7，使滤液中的亚铁离子沉淀，压滤得到铁泥和滤液；

步骤6：向步骤5中得到的液中加入碱液，将滤液的pH调至10～11，使滤液中的Mg离子和Mn离子沉淀，压滤得到滤液和滤渣，滤渣送入渣堆中储存，滤液经处理后进入氯碱工艺回收。

进一步的，步骤1中，收尘渣的加热温度为180～220℃。采用该方案可避免四氯化钛等物质低于沸点后与渣混合堵塞系统。

进一步的，向制浆罐中通入水的流量为8～10m³/h，向制浆罐中通入HCl的流量为0.2～0.3m³/h。采用该方案可以控制打浆温度，避免四氯化钛水解。

进一步的，步骤2中，金属氯化液经过换热器降温至30～40℃后再返回制浆罐中用于制浆。此步骤控制亚铁浓度达到过饱和状态在温度10℃下结晶析出，浓度低时经换热器降温至30～40℃返浆，可避免制浆温度过高损害设备或导致HCl溢出。

进一步的，步骤2中结晶温度为10℃。

进一步的，步骤4中至步骤6中，所述碱液为Ca(OH)₂溶液、NaOH溶液、氨水、CaO中的一种或多种。

进一步的，步骤6中，滤液经处理后进入氯碱工艺回收具体为：向滤液加入Na₂SO₄和Na₂CO₃，得到CaSO₄、CaCO₃沉淀和NaCl溶液，然后将NaCl溶液送入氯碱工艺回收。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1.本发明通过控制收尘渣制浆温度、酸度、巧妙使用FeCl₂在金属氯化液复杂体系下的结晶关系进行物料分离，生产的FeCl₂·4H₂O纯度高，避免了传统蒸发工艺带来的高能耗问题，企业外卖更具优势；结晶剩余的FeCl₂采用三级分步中和，利用各物料不同的沉淀pH进行分离，产生的铁泥全铁品位能达到40％，可以外卖球团厂；

2.本发明与钛白行业传统处理工艺相比，不仅实现了铁资源回收，在环保方面同样更具优势：中和量减少一半，堆渣量降低70％；分离的惰性渣可回用，中和水处理后进入氯碱工业循环，为企业降本增效。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是本发明的工艺流程图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

下面结合图1对本发明作详细说明。

实施例1

一种钛白氯化收尘渣铁资源回收工艺，包括以下步骤：

步骤1：将收尘渣加热至190±10℃后送入密闭的制浆罐中，然后向制浆罐中通入水和HCl混合均匀，得到收尘渣浆液，以8～10m³/h水，0.2～0.3m³/h HCl控制收尘渣浆液温度62±2℃，酸度7％～7.5％。

步骤2：对收尘渣浆液进行压滤，得到惰性渣和金属氯化液，金属氯化液经过换热器降温至32±2℃后返回制浆罐中用于制浆，当金属氯化液中的亚铁离子浓度达到135～140g/L时停止返浆，并将金属氯化液送入结晶器进行降温结晶，本实施例中结晶温度为10℃。金属氯化液的主要成分见表1。

表1金属氯化液主要成分

在金属氯化液体系中亚铁结晶浓度与温度、酸度的关系见表2，从该表中可以看出，在酸度为7％～8％范围内，浓度为140g/L停止返浆并降温到10℃后过饱和可以析出晶体。

表2金属氯化液中亚铁结晶浓度

步骤3：结晶完毕后进行离心分离得到FeCl2·4H2O和结晶余液；本实施例中，结晶亚铁回收率78％，晶体杂质10％，结晶余液中留有50g/L的亚铁。

步骤4：一步中和。向结晶余液中加入碱液，将结晶余液的pH调至3.5，使结晶余液中的稀有金属和Al离子沉淀，压滤得到滤渣和滤液，滤渣送入渣堆中储存；本实施例采用Ca(OH)₂溶液作为碱液。主要的化学反应式如下：

3Ca(OH)₂+2AlCl₃＝2Al(OH)₃↓+3CaCl₂

稀有金属和Al离子与氢氧根离子反应产生沉淀，然后通过压滤形成滤渣从结晶余液中去除，然后送到堆渣场储存。

步骤5：二步中和。向步骤4中得到的滤液中加入碱液，将滤液的pH调至6，使滤液中的亚铁离子沉淀，压滤得到铁泥和滤液；本实施例采用Ca(OH)₂溶液作为碱液。主要的化学反应式如下：

FeCl₂+Ca(OH)₂＝Fe(OH)₂↓+CaCl₂

该步骤主要将亚铁离子以Fe(OH)₂沉淀的形式分离出来，同时也会有少量的Mn、Mg离子沉淀出来。产生的铁泥全铁品位达到40％，用于球团厂炼铁。

步骤6：三步中和。向步骤5中得到的液中加入碱液，将滤液的pH调至10，使滤液中的Mg离子和Mn离子沉淀，压滤得到滤液和滤渣，滤渣送入渣堆中储存，滤液经处理后进入氯碱工艺回收。本实施例中采用Ca(OH)₂溶液作为碱液。主要的化学反应式如下：

MgCl₂+Ca(OH)₂＝Mg(OH)₂↓+CaCl₂

MnCl₂+Ca(OH)₂＝Mn(OH)₂↓+CaCl₂

该步骤主要将剩余的Mn、Mg离子沉淀出来，然后通过压滤形成滤渣从结晶余液中去除，然后送到堆渣场储存。

本实施例中，滤液经处理后进入氯碱工艺回收具体为：向滤液加入Na₂SO₄和Na₂CO₃，化学反应式如下：

Na₂SO₄+CaCl₂＝CaSO₄↓+2NaCl

Na₂CO₃+CaCl₂═CaCO₃↓+2NaCl

该步骤主要将Ca离子沉淀出来，最后得到NaCl溶液，然后将NaCl溶液送入氯碱工艺回收。

实施例2

一种钛白氯化收尘渣铁资源回收工艺，包括以下步骤：

步骤1：将收尘渣加热至210±10℃后送入密闭的制浆罐中，然后向制浆罐中通入水和HCl混合均匀，得到收尘渣浆液，以8～10m³/h水，0.2～0.3m³/h HCl控制收尘渣浆液温度68±2℃，酸度7.5％～8％。

步骤2：对收尘渣浆液进行压滤，得到惰性渣和金属氯化液，金属氯化液经过换热器降温至38±2℃后返回制浆罐中用于制浆，当金属氯化液中的亚铁离子浓度达到140～145g/L时停止返浆，并将金属氯化液送入结晶器进行降温结晶，本实施例中结晶温度为10℃。

步骤3：结晶完毕后进行离心分离得到FeCl2·4H2O和结晶余液；本实施例中，结晶亚铁回收率76％，晶体杂质9％，结晶余液中留有60g/L的亚铁。

步骤4：一步中和。向结晶余液中加入碱液，将结晶余液的pH调至4，使结晶余液中的稀有金属和Al离子沉淀，压滤得到滤渣和滤液，滤渣送入渣堆中储存；本实施例采用NaOH溶液作为碱液。主要的化学反应式如下：

3NaOH+AlCl₃＝Al(OH)₃↓+3NaCl

步骤5：二步中和。向步骤4中得到的滤液中加入碱液，将滤液的pH调至7，使滤液中的亚铁离子沉淀，压滤得到铁泥和滤液；本实施例采用NaOH溶液作为碱液。主要的化学反应式如下：

FeCl₂+2NaOH＝Fe(OH)₂↓+2NaCl

步骤6：三步中和。向步骤5中得到的液中加入碱液，将滤液的pH调至11，使滤液中的Mg离子和Mn离子沉淀，压滤得到滤液和滤渣，滤渣送入渣堆中储存，滤液经处理后进入氯碱工艺回收。本实施例中采用NaOH溶液作为碱液。主要的化学反应式如下：

MgCl₂+2NaOH＝Mg(OH)₂↓+2NaCl

MnCl₂+2NaOH＝Mn(OH)₂↓+2NaCl

该步骤主要将剩余的Mn、Mg离子沉淀出来，然后通过压滤形成氢氧化物滤渣从结晶余液中去除，然后送到堆渣场储存。

本实施例中，滤液不需要进行处理即可进入氯碱工艺。

以上所述实施例仅表达了本申请的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术方案构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。

Claims

1.一种钛白氯化收尘渣铁资源回收工艺，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：将收尘渣加热后送入密闭的制浆罐中，然后向制浆罐中通入水和HCl混合均匀，得到收尘渣浆液，控制收尘渣浆液温度60～70℃，酸度7～8％；

步骤2：对收尘渣浆液进行压滤，得到惰性渣和金属氯化液，金属氯化液返回制浆罐中用于制浆，当金属氯化液中的亚铁离子浓度达到135～145g/L时停止返浆，并对金属氯化液进行降温结晶；

步骤3：结晶完毕后进行离心分离得到FeCl2·4H2O和结晶余液；

2.根据权利要求1所述的一种钛白氯化收尘渣铁资源回收工艺，其特征在于，步骤1中，收尘渣的加热温度为180～220℃。

3.根据权利要求1所述的一种钛白氯化收尘渣铁资源回收工艺，其特征在于，向制浆罐中通入水的流量为8～10m³/h，向制浆罐中通入HCl的流量为0.2～0.3m³/h。

4.根据权利要求1所述的一种钛白氯化收尘渣铁资源回收工艺，其特征在于，步骤2中，金属氯化液经过换热器降温至30～40℃后再返回制浆罐中用于制浆。

5.根据权利要求1所述的一种钛白氯化收尘渣铁资源回收工艺，其特征在于，步骤2中结晶温度为10℃。

6.根据权利要求1所述的一种钛白氯化收尘渣铁资源回收工艺，其特征在于，步骤4中至步骤6中，所述碱液为Ca(OH)₂溶液、NaOH溶液、氨水、CaO中的一种或多种。

7.根据权利要求1所述的一种钛白氯化收尘渣铁资源回收工艺，其特征在于，步骤6中，滤液经处理后进入氯碱工艺回收具体为：向滤液加入Na₂SO₄和Na₂CO₃，得到CaSO₄、CaCO₃沉淀和NaCl溶液，然后将NaCl溶液送入氯碱工艺回收。