史利濤 趙海鵬 何江華 李婉茹
摘 ? 要:鈦白粉在用硫酸法生產(chǎn)過(guò)程中所產(chǎn)生酸解廢渣廢物數(shù)量較大,若直接排放不僅造成資源浪費(fèi),還對(duì)環(huán)境造成污染,因此, 如何處理這些廢渣并從中回收有價(jià)值的鈦礦,成為白粉生產(chǎn)過(guò)程中一個(gè)亟待解決的難題。本文在對(duì)鈦白酸解廢渣回收工藝進(jìn)行篩選、實(shí)驗(yàn)分析的基礎(chǔ)上,提出利用氯化除雜工藝,以提高酸解礦渣中鈦的含量,從而實(shí)現(xiàn)廢物的綜合利用,達(dá)到環(huán)保與經(jīng)濟(jì)效益的雙贏。
關(guān)鍵詞:鈦白酸解廢渣 ?氯化除雜 ? 回收鈦
中圖分類(lèi)號(hào):X705 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào):1674-098X(2020)05(a)-0120-02
鈦白粉廣泛應(yīng)用于油漆、塑料、造紙等行業(yè),但在其生產(chǎn)過(guò)程中的酸解廢渣(俗稱黑泥),產(chǎn)生數(shù)量較大,據(jù)統(tǒng)計(jì)[1]每生產(chǎn)1t鈦白,要排出0.2~0.3t不溶性黑色廢渣。經(jīng)實(shí)驗(yàn)分析表明,這些黑色廢渣中TiO2的含量在17%左右,將其作為廢料棄置,這不僅揮霍了其中的有價(jià)資源,降低產(chǎn)品的利潤(rùn),而且排放的廢渣堆存會(huì)對(duì)環(huán)境造成危害。如何處理這些廢渣并從中回收有價(jià)值的鈦礦,成為鈦白粉生產(chǎn)過(guò)程中一個(gè)亟待解決的難題。利用氯化除雜工藝,提高礦渣中鈦含量達(dá)33%以上,含鈦礦渣作為原料再次運(yùn)用到生產(chǎn)工藝上,在提高經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)也達(dá)到了環(huán)保要求[2],實(shí)現(xiàn)了環(huán)保與經(jīng)濟(jì)效益的雙贏。
1 ?酸解廢渣回收試驗(yàn)方案
回收工藝方案設(shè)計(jì)可從以下幾方面著手:一是在酸解廢渣(黑泥)中加入不同比例的水進(jìn)行研磨,二是在酸解廢渣中直接加入HCl對(duì)酸解廢渣進(jìn)行選擇性溶解,三是先對(duì)酸解廢渣進(jìn)行研磨粗選,然后再在粗選后的泥渣中加入HCl對(duì)酸解廢渣進(jìn)行選擇性溶解,去除鐵、鎂等雜質(zhì)。通過(guò)不同的回收工藝,測(cè)定TiO2的含量,進(jìn)而確定重選回收鈦的最佳條件及方法。
2 ?鹽酸除雜理論依據(jù)
鹽酸除雜的反應(yīng)原理為:酸解廢渣中存在很多不溶于水卻溶于鹽酸的物質(zhì),加入鹽酸可有效去除這些物質(zhì),從而提高鈦含量,其反應(yīng)包括FeO+HCl→FeCl3+H2O、MgO+HCl→MgCl2+H2O等。正常條件下,鹽酸濃度的不同對(duì)酸解廢渣中金屬元素浸出率產(chǎn)生的影響也不同,通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析[3],高濃度鹽酸雖然會(huì)提高金屬氧化物的浸出率,但是一些有用的鈦化合物也會(huì)被一同浸出,而且也會(huì)提高酸的成本;而采用低濃度鹽酸不僅保證了對(duì)鐵、鎂等金屬氧化物的浸出率,也有效保留了鈦化合物,所以在酸解廢渣的回收中建議采用低濃度鹽酸浸取[4]。此外,還應(yīng)考慮溫度、時(shí)間和固液比等因素對(duì)鹽酸除雜工藝的影響,以獲得最優(yōu)反應(yīng)條件。
3 ?回收試驗(yàn)
3.1 儀器、試樣與藥劑
主要儀器:攪拌器;干燥箱;三角燒瓶。
試樣:鈦白酸解廢渣,經(jīng)分析試樣中TiO2含量為17%(干基)(含可溶性鈦);泥餅含水量為29.8%;其他物質(zhì)主要是CaSO4、MgSO4、SiO2、Fe2+等,含量66%(濕基)。
藥劑:鹽酸。
3.2 回收方法的篩選
回收方法及具體步驟:一種方法是直接取濕泥渣置于干燥內(nèi)干燥2h,溫度設(shè)為110℃,再稱200g分別加入4倍水、5倍水分別進(jìn)行研磨,再靜止一段時(shí)間后過(guò)濾,將濾餅置于干燥箱內(nèi)干燥2h,溫度設(shè)為110℃,并稱其重量,分析濾餅組成,測(cè)定各類(lèi)雜質(zhì)的去除率;另一種方法是直接稱取烘干后的泥渣200g,轉(zhuǎn)移到三須燒瓶中,并加入稀鹽酸,啟動(dòng)攪拌器,加熱100℃反應(yīng)一定時(shí)間,反應(yīng)結(jié)束后過(guò)濾,并用水洗滌濾餅;將濾餅置于干燥箱內(nèi)干燥2h,溫度設(shè)為110℃,并稱其重量,分析濾餅組成,測(cè)定TiO2%的產(chǎn)率及礦渣回收率。第三種方法是先按第一種方法加水進(jìn)行研磨粗選成濾餅。然后再在粗選后的濾餅中加入等倍的10%HCl,按第二種方法進(jìn)行加熱反應(yīng),進(jìn)行選擇性溶解去除鐵、鎂等雜質(zhì),過(guò)濾烘干成濾餅。分析濾拼組成,測(cè)定各類(lèi)雜質(zhì)的去除率。其回收鈦產(chǎn)品中TiO2含量的測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表1。
因此,回收技術(shù)路線為:酸解泥渣(濕泥渣)先進(jìn)行粗選,再用鹽酸選擇性溶解去除鐵、鎂等雜質(zhì),以提高酸解礦渣中鈦的含量。
3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
3.3.1 回收率的計(jì)算
礦渣回收率是指精礦中鈦的數(shù)量與原礦中鈦的數(shù)量的百分比。它反映了選礦過(guò)程中鈦的回收程度,選礦技術(shù)水平以及選礦工作質(zhì)量。其實(shí)際回收率計(jì)算方法如下:
回收率=[實(shí)際的精礦數(shù)量(噸)×精礦品位]/[ 原礦處理量(噸)×原礦品位]×100%
3.3.2 產(chǎn)率計(jì)算
在選礦過(guò)程中,得到的某一產(chǎn)品的重量與原礦重量的百分比,稱為該產(chǎn)品的產(chǎn)率。
產(chǎn)率計(jì)算式如下:
精礦產(chǎn)率γ=Q1/Q×100%
式中Q——原礦重量,t;
Q1——精礦重量,t;
3.3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
根據(jù)不同的回收方法處理泥渣,其TiO2%的產(chǎn)率、礦渣回收率等指標(biāo)見(jiàn)表1。
從以上試驗(yàn)可以斷定:這四種方法相比,最后一種方法,將打好的泥漿粗選后加入等倍的10%HCl加熱100℃反應(yīng)0.5h后,TiO2%的產(chǎn)率最高,達(dá)33.4%。由此可見(jiàn),泥渣先粗選后再經(jīng)過(guò)氯化除雜,可提高礦渣中的含鈦量。
4 ?效益分析
根據(jù)生產(chǎn)情況,每生產(chǎn)1t鈦白粉產(chǎn)生0.3t酸解礦渣(干基),按公司鈦白粉生產(chǎn)量100t/d,酸解泥渣量為30t/d,每月按30天計(jì)算,產(chǎn)泥渣900t,可提取33.4%鈦礦粉300.6噸,按鈦白生產(chǎn)系統(tǒng)回收率85%計(jì)算,可回收鈦白粉255.51t,按每噸售價(jià)1000元,可銷(xiāo)售收入255510元。每提取1t33%礦渣大約費(fèi)用71元,則提取300.6t33%礦渣,需花費(fèi)21342.6元,因此,回收230.86t鈦白粉純利潤(rùn)為255510元-21342.6=234167.4元。
5 ?實(shí)驗(yàn)結(jié)論
通過(guò)酸解廢渣回收實(shí)驗(yàn),廢渣粗選后經(jīng)過(guò)氯化除鐵、鎂等雜質(zhì),礦渣中的含鈦量是相對(duì)增加,提純后的礦渣鈦含量能達(dá)到33%以上,具有一定的經(jīng)濟(jì)效益,含鈦礦渣作為原料再次運(yùn)用到生產(chǎn)工藝上,避免了廢渣堆存會(huì)對(duì)環(huán)境造成危害,實(shí)現(xiàn)了廢物的綜合利用,達(dá)到了環(huán)境與經(jīng)濟(jì)效益的雙贏。
為公司節(jié)約了成本,提高了經(jīng)濟(jì)效益,避免了廢渣堆存會(huì)對(duì)環(huán)境造成危害,實(shí)現(xiàn)了環(huán)保與經(jīng)濟(jì)效益的雙贏。
參考文獻(xiàn)
[1] 李景勝,陳曉青,薛曉娟,等.浮選法從鈦白酸解廢渣中回收Ti02的研究[J].稀有金屬與硬質(zhì)合金,2006(1).
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[3] 丁正廳.鈦白粉工業(yè)酸解廢渣回收的研究[J].科學(xué)與財(cái)富,2015(3):387.
[4] 楊子良,于鴻錦,岳波,等.鈦白粉廠酸解泥渣的豁免管理研究[J].環(huán)境工程技術(shù)學(xué)報(bào),2013,10(1):22-27.