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摘 要：钛白粉是一种应用范围非常广的工业无机颜料，目前硫酸法生产钛白粉的工艺相对比较成熟，但是产生的“三废”以及副产物比较多，需要对其进行回收，以期提高资料的利用效率。本文在钛白粉现有生产工艺基础上，对钛白酸解废渣回收工艺进行分析，并提出相关优化方案，将获得的酸解液作为原料再次运用到生产工艺中。
关键词：钛白粉；二氧化钛；硫酸法；酸解液；废渣回收
钛白粉的主要成分是二氧化钛（TiO2），其化学性质非常稳定，在工业应用中主要分为颜料级钛白粉和非颜料级钛白粉两类，其中颜料级钛白粉的应用范围最广，生产方法有硫酸法、氯化法等，国内通常采用的是硫酸法，该方法生产钛白粉会残留酸解废渣，具有较高的回收利用价值，对相关工艺进行探讨，具有重要的现实意义。
一、钛白粉生产及酸解废渣回收工艺
（一）钛白粉生产工艺
钛白粉生产主要采用氯化法和硫酸法，这两种方法各具优势，随着各国环保法规的不断强化，以及对相关产品质量要求的不断提高，氯化法的发展走在了前列，近年来，在技术创新的推动下，硫酸浓缩循环技术的应用，使得硫酸法生产也能够达到相应的环保要求，而且利用该方法还能生产出锐钛型产品，由于存在比较优势，国内目前多采用硫酸法，其具体工艺流程为：钛铁矿→酸解→浸取还原→沉降→结晶→浓缩→水解→水洗→漂白→水洗→盐处理→煅烧湿磨→干磨→表面处理→成品[1]。钛白粉生产工艺虽然取得了很大的进步，但是“三废”问题始终存在，相关处理工艺也越来越受到重视，如对于硫酸法生产钛白粉产生的废水，可利用酸解尾气吸收；废酸经预处理去除铁浓缩，可返回生产中；废渣可加工成饲料添加剂、净水剂等[2]。
（二）酸解废渣回收工艺
钛白生产排出的酸解废渣是一种灰白色浆状物料，其中含有二氧化钛、铁、三氧化二铝等有价资源，在湿基废渣组成中，这三种成分通常要占到30%以上，其中以二氧化钛居多，占到25%以上；去除水分，在干基废渣组成中，这三种成分通常要占到50%以上，其中二氧化钛居占到40%以上。相关资料显示，国内平均每生产1t钛白粉，排出的酸碱废渣为0.02～0.3t，假定一工厂年产废渣量为1万t，如果全部回收加以利用，每年可省去近0.4万t二氧化钛含量为50%的钛矿原料，在提高生产效益的同时也达到了环保的要求[3]。通过对以往从酸解废渣中回收钦的工艺路线，回收工艺方案设计可从以下几个方面着手：一是在酸解废液中加入少量的水研磨，二是加入盐酸对酸解废渣进行选择性溶解，三是在过滤获得的滤饼中加入H2SO4溶解TiO2，四是调整滤液pH值来除去Fe、Mg离子。
二、钛白酸解废液回收的实验研究
（一）盐酸除杂实验分析
盐酸除杂的反应原理为：酸解废液中存在很多不溶于水却溶于盐酸的物质，加入盐酸可有效去除这些物质。这是提高钛含量的初处理，其反应包括FeO+HCl→FeCl2+H2O、MgO+HCl→MgCl2+H2O等。在实验中，采用的是工厂副产的不合格盐酸，具体步骤为：将预先经过处理的原料放置于干燥箱内干燥2h，温度设为110℃；将干基物料转移到三颈烧瓶中，并加入稀盐酸；启动搅拌器，于室温条件下反应一定时间；反应结束后过滤，并用蒸馏水洗涤滤饼；将滤饼置于干燥箱内干燥2h，温度设为110℃，并称其重量；分析滤饼组成，测定各类杂质的去除率。正常条件下，盐酸浓度的不同对酸解废渣中金属元素浸出率产生的影响也不同，通过对实验结果的分析，高浓度盐酸虽然会提高金属氧化物的浸出率，但是一些有用的钛化合物也会被一同浸出，而且也会提高酸的成本；而采用低浓度盐酸不仅保证了对铁、铝等金属氧化物的浸出率，也有效保留了钛化合物，所以在酸解废液的回收中建议采用低浓度盐酸浸取[4]。此外，还应考虑温度、时间和固液比等因素对盐酸除杂工艺的影响，以获得最优反应条件。
（二）硫酸再处理实验分析
为进一步提高回收原料中钛的含量，还应对滤渣中的二氧化硅等物质进行再处理，对于滤饼中存在不溶于盐酸却溶于硫酸的物质，加入硫酸可有效去除这些物质，其反应为：TiO2+H2SO4→TiOSO4+H2O。实验步骤为：称取滤饼放置于三颈瓶中，加入浓硫酸后启动搅动器，升温反应；温度达到预定时间后停止加热，静置一定时间后过滤，所得滤液即为所要回收的产品。实验中，钛的酸解率直接受到硫酸浓度的影响，为更好地利用工厂的副产硫酸，建议使用浓度为90%的硫酸。此外，还应考虑酸渣、熟化温度、熟化时间等因素对钛的酸解率的影响，以获得最佳工艺条件。
结论：
我国钛资源储量较大，但因采选技术难度大，其中又含有很多杂质成分，采用硫酸法生产钛白粉会排出大量的酸解废渣，其中含有很多二氧化钛，具有很高的回收利用价值，如果将其作为废料弃置，既浪费了有价资源，也不利于提高产品的利润，因此，有必要对当前的酸解废渣回收工艺进行优化，促使废渣综合利用、资源化处理问题得到有效解决。
参考文献
[1] 郭焦星.萃取分离法从钛白粉酸解废渣中回收钛铁矿[J].有色金属（冶炼部分），2012，16（8）：21-24.
[2] 丁浩，刘玉芹，周红.中国钛白粉生产环境效应及可持续发展[J].地学前缘，2014，12（5）：294-301.
[3] 徐高栋.中国钛白产业环保现状与节能减排策略[J].新材料产业，2010，10（1）：37-40.
[4] 杨子良，于泓锦，岳波，等.钛白粉厂酸解泥渣的豁免管理研究[J].环境工程技术学报，2013，10（1）：22-27.
关键词：钛白粉；二氧化钛；硫酸法；酸解液；废渣回收
钛白粉的主要成分是二氧化钛（TiO2），其化学性质非常稳定，在工业应用中主要分为颜料级钛白粉和非颜料级钛白粉两类，其中颜料级钛白粉的应用范围最广，生产方法有硫酸法、氯化法等，国内通常采用的是硫酸法，该方法生产钛白粉会残留酸解废渣，具有较高的回收利用价值，对相关工艺进行探讨，具有重要的现实意义。
一、钛白粉生产及酸解废渣回收工艺
（一）钛白粉生产工艺
钛白粉生产主要采用氯化法和硫酸法，这两种方法各具优势，随着各国环保法规的不断强化，以及对相关产品质量要求的不断提高，氯化法的发展走在了前列，近年来，在技术创新的推动下，硫酸浓缩循环技术的应用，使得硫酸法生产也能够达到相应的环保要求，而且利用该方法还能生产出锐钛型产品，由于存在比较优势，国内目前多采用硫酸法，其具体工艺流程为：钛铁矿→酸解→浸取还原→沉降→结晶→浓缩→水解→水洗→漂白→水洗→盐处理→煅烧湿磨→干磨→表面处理→成品[1]。钛白粉生产工艺虽然取得了很大的进步，但是“三废”问题始终存在，相关处理工艺也越来越受到重视，如对于硫酸法生产钛白粉产生的废水，可利用酸解尾气吸收；废酸经预处理去除铁浓缩，可返回生产中；废渣可加工成饲料添加剂、净水剂等[2]。
（二）酸解废渣回收工艺
钛白生产排出的酸解废渣是一种灰白色浆状物料，其中含有二氧化钛、铁、三氧化二铝等有价资源，在湿基废渣组成中，这三种成分通常要占到30%以上，其中以二氧化钛居多，占到25%以上；去除水分，在干基废渣组成中，这三种成分通常要占到50%以上，其中二氧化钛居占到40%以上。相关资料显示，国内平均每生产1t钛白粉，排出的酸碱废渣为0.02～0.3t，假定一工厂年产废渣量为1万t，如果全部回收加以利用，每年可省去近0.4万t二氧化钛含量为50%的钛矿原料，在提高生产效益的同时也达到了环保的要求[3]。通过对以往从酸解废渣中回收钦的工艺路线，回收工艺方案设计可从以下几个方面着手：一是在酸解废液中加入少量的水研磨，二是加入盐酸对酸解废渣进行选择性溶解，三是在过滤获得的滤饼中加入H2SO4溶解TiO2，四是调整滤液pH值来除去Fe、Mg离子。
二、钛白酸解废液回收的实验研究
（一）盐酸除杂实验分析
盐酸除杂的反应原理为：酸解废液中存在很多不溶于水却溶于盐酸的物质，加入盐酸可有效去除这些物质。这是提高钛含量的初处理，其反应包括FeO+HCl→FeCl2+H2O、MgO+HCl→MgCl2+H2O等。在实验中，采用的是工厂副产的不合格盐酸，具体步骤为：将预先经过处理的原料放置于干燥箱内干燥2h，温度设为110℃；将干基物料转移到三颈烧瓶中，并加入稀盐酸；启动搅拌器，于室温条件下反应一定时间；反应结束后过滤，并用蒸馏水洗涤滤饼；将滤饼置于干燥箱内干燥2h，温度设为110℃，并称其重量；分析滤饼组成，测定各类杂质的去除率。正常条件下，盐酸浓度的不同对酸解废渣中金属元素浸出率产生的影响也不同，通过对实验结果的分析，高浓度盐酸虽然会提高金属氧化物的浸出率，但是一些有用的钛化合物也会被一同浸出，而且也会提高酸的成本；而采用低浓度盐酸不仅保证了对铁、铝等金属氧化物的浸出率，也有效保留了钛化合物，所以在酸解废液的回收中建议采用低浓度盐酸浸取[4]。此外，还应考虑温度、时间和固液比等因素对盐酸除杂工艺的影响，以获得最优反应条件。
（二）硫酸再处理实验分析
为进一步提高回收原料中钛的含量，还应对滤渣中的二氧化硅等物质进行再处理，对于滤饼中存在不溶于盐酸却溶于硫酸的物质，加入硫酸可有效去除这些物质，其反应为：TiO2+H2SO4→TiOSO4+H2O。实验步骤为：称取滤饼放置于三颈瓶中，加入浓硫酸后启动搅动器，升温反应；温度达到预定时间后停止加热，静置一定时间后过滤，所得滤液即为所要回收的产品。实验中，钛的酸解率直接受到硫酸浓度的影响，为更好地利用工厂的副产硫酸，建议使用浓度为90%的硫酸。此外，还应考虑酸渣、熟化温度、熟化时间等因素对钛的酸解率的影响，以获得最佳工艺条件。
结论：
我国钛资源储量较大，但因采选技术难度大，其中又含有很多杂质成分，采用硫酸法生产钛白粉会排出大量的酸解废渣，其中含有很多二氧化钛，具有很高的回收利用价值，如果将其作为废料弃置，既浪费了有价资源，也不利于提高产品的利润，因此，有必要对当前的酸解废渣回收工艺进行优化，促使废渣综合利用、资源化处理问题得到有效解决。
参考文献
[1] 郭焦星.萃取分离法从钛白粉酸解废渣中回收钛铁矿[J].有色金属（冶炼部分），2012，16（8）：21-24.
[2] 丁浩，刘玉芹，周红.中国钛白粉生产环境效应及可持续发展[J].地学前缘，2014，12（5）：294-301.
[3] 徐高栋.中国钛白产业环保现状与节能减排策略[J].新材料产业，2010，10（1）：37-40.
[4] 杨子良，于泓锦，岳波，等.钛白粉厂酸解泥渣的豁免管理研究[J].环境工程技术学报，2013，10（1）：22-27.