從鈦白酸解廢渣中回收TiO2技術研究

史利濤 趙海鵬 何江華 李婉茹

摘 ? 要：鈦白粉在用硫酸法生產過程中所產生酸解廢渣廢物數量較大，若直接排放不僅造成資源浪費，還對環(huán)境造成污染，因此， 如何處理這些廢渣并從中回收有價值的鈦礦，成為白粉生產過程中一個亟待解決的難題。本文在對鈦白酸解廢渣回收工藝進行篩選、實驗分析的基礎上，提出利用氯化除雜工藝，以提高酸解礦渣中鈦的含量，從而實現廢物的綜合利用，達到環(huán)保與經濟效益的雙贏。

關鍵詞：鈦白酸解廢渣 ?氯化除雜 ? 回收鈦

中圖分類號：X705 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2020）05（a）-0120-02

鈦白粉廣泛應用于油漆、塑料、造紙等行業(yè)，但在其生產過程中的酸解廢渣（俗稱黑泥），產生數量較大，據統(tǒng)計[1]每生產1t鈦白，要排出0.2～0.3t不溶性黑色廢渣。經實驗分析表明，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資源，降低產品的利潤，而且排放的廢渣堆存會對環(huán)境造成危害。如何處理這些廢渣并從中回收有價值的鈦礦，成為鈦白粉生產過程中一個亟待解決的難題。利用氯化除雜工藝，提高礦渣中鈦含量達33%以上，含鈦礦渣作為原料再次運用到生產工藝上，在提高經濟效益的同時也達到了環(huán)保要求[2]，實現了環(huán)保與經濟效益的雙贏。

1 ?酸解廢渣回收試驗方案

回收工藝方案設計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行研磨，二是在酸解廢渣中直接加入HCl對酸解廢渣進行選擇性溶解，三是先對酸解廢渣進行研磨粗選，然后再在粗選后的泥渣中加入HCl對酸解廢渣進行選擇性溶解，去除鐵、鎂等雜質。通過不同的回收工藝，測定TiO2的含量，進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

鹽酸除雜的反應原理為：酸解廢渣中存在很多不溶于水卻溶于鹽酸的物質，加入鹽酸可有效去除這些物質，從而提高鈦含量，其反應包括FeO+HCl→FeCl3+H2O、MgO+HCl→MgCl2+H2O等。正常條件下，鹽酸濃度的不同對酸解廢渣中金屬元素浸出率產生的影響也不同，通過對實驗結果的分析[3]，高濃度鹽酸雖然會提高金屬氧化物的浸出率，但是一些有用的鈦化合物也會被一同浸出，而且也會提高酸的成本;而采用低濃度鹽酸不僅保證了對鐵、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，還應考慮溫度、時間和固液比等因素對鹽酸除雜工藝的影響，以獲得最優(yōu)反應條件。

3 ?回收試驗

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干燥2h，溫度設為110℃，再稱200g分別加入4倍水、5倍水分別進行研磨，再靜止一段時間后過濾，將濾餅置于干燥箱內干燥2h，溫度設為110℃，并稱其重量，分析濾餅組成，測定各類雜質的去除率;另一種方法是直接稱取烘干后的泥渣200g，轉移到三須燒瓶中，并加入稀鹽酸，啟動攪拌器，加熱100℃反應一定時間，反應結束后過濾，并用水洗滌濾餅;將濾餅置于干燥箱內干燥2h，溫度設為110℃，并稱其重量，分析濾餅組成，測定TiO2%的產率及礦渣回收率。第三種方法是先按第一種方法加水進行研磨粗選成濾餅。然后再在粗選后的濾餅中加入等倍的10%HCl，按第二種方法進行加熱反應，進行選擇性溶解去除鐵、鎂等雜質，過濾烘干成濾餅。分析濾拼組成，測定各類雜質的去除率。其回收鈦產品中TiO2含量的測定結果見表1。

因此，回收技術路線為：酸解泥渣（濕泥渣）先進行粗選，再用鹽酸選擇性溶解去除鐵、鎂等雜質，以提高酸解礦渣中鈦的含量。

3.3 實驗結果

3.3.1 回收率的計算

礦渣回收率是指精礦中鈦的數量與原礦中鈦的數量的百分比。它反映了選礦過程中鈦的回收程度，選礦技術水平以及選礦工作質量。其實際回收率計算方法如下：

回收率=[實際的精礦數量（噸）×精礦品位]/[ 原礦處理量（噸）×原礦品位]×100%

3.3.2 產率計算

在選礦過程中，得到的某一產品的重量與原礦重量的百分比，稱為該產品的產率。

產率計算式如下：

精礦產率γ=Q1/Q×100%

式中Q——原礦重量，t;

Q1——精礦重量，t;

3.3.3 實驗結果

根據不同的回收方法處理泥渣，其TiO2%的產率、礦渣回收率等指標見表1。

從以上試驗可以斷定：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0.5h后，TiO2%的產率最高，達33.4%。由此可見，泥渣先粗選后再經過氯化除雜，可提高礦渣中的含鈦量。

4 ?效益分析

根據生產情況，每生產1t鈦白粉產生0.3t酸解礦渣（干基），按公司鈦白粉生產量100t/d，酸解泥渣量為30t/d，每月按30天計算，產泥渣900t，可提取33.4%鈦礦粉300.6噸，按鈦白生產系統(tǒng)回收率85%計算，可回收鈦白粉255.51t，按每噸售價1000元，可銷售收入255510元。每提取1t33%礦渣大約費用71元，則提取300.6t33%礦渣，需花費21342.6元，因此，回收230.86t鈦白粉純利潤為255510元-21342.6=234167.4元。

5 ?實驗結論

通過酸解廢渣回收實驗，廢渣粗選后經過氯化除鐵、鎂等雜質，礦渣中的含鈦量是相對增加，提純后的礦渣鈦含量能達到33%以上，具有一定的經濟效益，含鈦礦渣作為原料再次運用到生產工藝上，避免了廢渣堆存會對環(huán)境造成危害，實現了廢物的綜合利用，達到了環(huán)境與經濟效益的雙贏。

為公司節(jié)約了成本，提高了經濟效益，避免了廢渣堆存會對環(huán)境造成危害，實現了環(huán)保與經濟效益的雙贏。

參考文獻

[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].稀有金屬與硬質合金，2006（1）.

[2] 徐高棟.中國鈦白產業(yè)環(huán)保現狀與節(jié)能減排策略[J].新材料產業(yè)，2010，10（1）：37-40.

[3] 丁正廳.鈦白粉工業(yè)酸解廢渣回收的研究[J].科學與財富，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)境工程技術學報，2013，10（1）：22-27.