本發(fā)明涉及一種硫酸法鈦白粉生產(chǎn)工藝，尤其是一種硫酸法鈦白粉生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物堿溶濾液的處理方法。
背景技術(shù)：
：鈦白粉是一種重要的化工原料，其應(yīng)用非常的廣泛，以下是鈦白粉最常見的用途：一、涂料：色彩鮮艷，遮蓋力高，著色力強(qiáng)，用量省，品種多，對介質(zhì)的物理穩(wěn)定性可起到保護(hù)作用，并能增強(qiáng)漆膜的機(jī)械強(qiáng)度和附著力，防止裂紋，防止紫外線和水分透過，延長漆膜壽命。二、塑料：加入鈦白粉，可以提高塑料制品的耐熱、耐光、耐候性，使塑料制品的物理化學(xué)性能得到改善，增強(qiáng)制品的機(jī)械強(qiáng)度，延長使用壽命。三、造紙：使紙張具有較好的白度，光澤好，強(qiáng)度高，薄而光滑，印刷時不穿透，質(zhì)量輕。硫酸法鈦白粉是將鈦精礦與濃硫酸進(jìn)行酸解反應(yīng)生產(chǎn)硫酸氧鈦，經(jīng)水解生成偏鈦酸，再經(jīng)煅燒、粉碎即得到鈦白粉產(chǎn)品。硫酸法的優(yōu)點(diǎn)是能以價低易得的鈦鐵礦與硫酸為原料，技術(shù)較成熟，設(shè)備簡單，防腐蝕材料易解決。其缺點(diǎn)是流程長，只能以間歇操作為主，硫酸、水消耗高，廢物及副產(chǎn)物多，對環(huán)境污染大。因此副產(chǎn)物處理是當(dāng)前硫酸法鈦白粉工藝的研究重點(diǎn)。硫酸法生產(chǎn)金紅石鈦白粉過程中，煅燒是得到具有初級顏料性能粒子的關(guān)鍵工序，為了確保煅燒粒子的粒徑可控，易于研磨，通常需加入煅燒晶種。典型的煅燒晶種制備工藝可概括如下：(1)堿溶，取部分水洗合格偏鈦酸與氫氧化鈉混合加熱至沸騰，得到堿溶漿料，過濾堿溶漿料得到濾餅和堿溶濾液；(2)水洗，洗滌濾餅，得到水洗餅和堿溶洗滌液；(3)中和，中和水洗餅得正鈦酸；(4)酸溶，正鈦酸與鹽酸混合發(fā)生酸溶，稀釋后得到煅燒晶種漿料。上述步驟中所述的堿溶濾液的主要成分為NaOH，質(zhì)量濃度15～20％，以及1.0～2.0％的硫酸鈉(因水洗合格的偏鈦酸含10％左右的結(jié)合或吸附硫酸)，還含有少量以鈦酸鈉為主的不溶物雜質(zhì)。該堿溶濾液量大，噸堿溶漿料的生產(chǎn)約產(chǎn)生15噸堿溶濾液，難以回收利用，通常只能作為廢堿液排放，造成嚴(yán)重環(huán)境污染。公開號為CN102616836A的專利文件將該堿溶濾液和堿溶洗滌液收集后濃縮成稠漿，與硫酸混合高溫加熱，最后再加入還原劑鋁粉，從而制得三價鈦溶液。實(shí)現(xiàn)了堿溶濾液的回收利用，但該回收方法較為復(fù)雜且耗能太高，因此推廣價值較低。且該方法回收量較小，無法滿足大量堿溶濾液的回收需求。鈦白粉生產(chǎn)過程中為了改善鈦白粉的分散及顏料性能，往往需要對二氧化鈦進(jìn)行無機(jī)表面包膜，典型的包膜物質(zhì)有磷，鋁，鋯，鈦，硅等，其中鋁包膜的主要原料通常采用偏鋁酸鈉，多數(shù)鈦白粉廠家都通過氫氧化鋁和氫氧化鈉在加熱的條件下反應(yīng)制備偏鋁酸鈉溶液，其典型的操作工藝如下：(1)在偏鋁酸鈉制備槽中加入計(jì)量的氫氧化鈉溶液，開啟蒸汽加熱，在連續(xù)攪拌下，勻速加入計(jì)量的氫氧化鋁粉末，充分反應(yīng)；(2)繼續(xù)加熱溶液至沸騰，待氫氧化鋁溶解完全后，保沸15min；(3)勻速加入計(jì)量的脫鹽水，將溶液中的偏鋁酸鈉稀釋至包膜需要的濃度，充分冷卻后制得偏鋁酸鈉溶液。以上方法中，生產(chǎn)噸鈦白粉的偏鋁酸鈉溶液消耗量約300kg(溶液中三氧化二鋁含量100g/l)，需消耗氫氧化鈉約100kg(氫氧化鈉濃度30％)，因此鈦白粉生產(chǎn)因偏鋁酸鈉制備需消耗大量氫氧化鈉。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：為低成本、大量回收堿溶濾液，并降低鈦白粉的鋁包膜成本，本發(fā)明提供了一種利用堿溶濾液制備偏鋁酸鈉溶液用于鈦白粉包膜的方法。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：利用堿溶濾液制備偏鋁酸鈉溶液用于鈦白粉包膜的方法，包括以下步驟：A、收集堿溶濾液，經(jīng)固液分離去除其中不溶物，得到澄清濾液；B、提高澄清濾液的氫氧化鈉濃度，得到目標(biāo)濃度的混合堿液；C、以混合堿液為原料與氫氧化鋁反應(yīng)制備偏鋁酸鈉溶液；D、將所得偏鋁酸鈉溶液用于鈦白粉無機(jī)包膜。目前典型的用偏鋁酸鈉對鈦白粉進(jìn)行無機(jī)包膜的工藝可概括如下：(1)55℃左右溫度條件下加入六偏磷酸鈉均化分散后用硫酸調(diào)整pH＝6.8～7.2；(2)緩慢加入硫酸鋯，均化后用稀堿將pH調(diào)整為8.0～8.5；(3)加入六偏磷酸鈉第二次均化分散后，稀堿將pH調(diào)整為10.0～10.5；(4)偏鋁酸鈉和硫酸并流(同時加入)包鋁；(5)包鋁結(jié)束后用稀酸將pH調(diào)整為5.8～7.0，熟化60min后包膜結(jié)束。發(fā)明人認(rèn)為，在上述工藝步驟(4)中，往系統(tǒng)中加入偏鋁酸鈉后，硫酸與偏鋁酸鈉反應(yīng)生成大量硫酸鈉，硫酸鈉在包膜過程中一直存在于系統(tǒng)中而并未對包膜工序造成影響(最終可通過三洗工序除去硫酸鈉溶液)。因此發(fā)明人提出，可將含有硫酸鈉雜質(zhì)的堿溶濾液用于生產(chǎn)偏鋁酸鈉，由于在整個偏鋁酸鈉的制備過程中，硫酸鈉不參與反應(yīng)，最終生成含有硫酸鈉雜質(zhì)的偏鋁酸鈉溶液。雖然產(chǎn)生的偏鋁酸鈉中含有硫酸鈉雜質(zhì)，但仍然可照常用于鈦白粉包膜處理，據(jù)此發(fā)明人設(shè)計(jì)了本發(fā)明的方法對堿溶濾液進(jìn)行回收利用。由于堿溶濾液的氫氧化鈉濃度較低，為保證反應(yīng)能順利進(jìn)行，需要提高堿溶濾液的氫氧化鈉濃度。提濃方法可以采用蒸發(fā)濃縮或加入高濃度氫氧化鈉試劑進(jìn)行配比的方法。由于蒸發(fā)濃縮法需要設(shè)備投資，能耗也較大，工藝相對繁瑣，因此在本發(fā)明中優(yōu)選加入高濃度氫氧化鈉試劑來提高堿溶濾液濃度。所述高濃度氫氧化鈉試劑可以選擇高濃度氫氧化鈉溶液或固體氫氧化鈉，為了增加堿溶濾液的回收量并較方便的得到所需濃度的混合堿液，優(yōu)選使用固體氫氧化鈉。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟A中澄清濾液中的懸浮物含量小于10ppm。懸浮物主要為鈦酸鈉等不溶物雜質(zhì)，其混入包膜工序中會影響包膜質(zhì)量，進(jìn)而影響產(chǎn)品品質(zhì)，需要進(jìn)行充分的去除。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟B中混合堿液的氫氧化鈉質(zhì)量濃度在30％以上，目的在于維持較快的混合堿液與氫氧化鋁的反應(yīng)速率。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟C中混合堿液(以NaOH計(jì))與氫氧化鋁(以Al(OH)3計(jì))的用量比為2～4:1，以促使氫氧化鋁能充分反應(yīng)。本發(fā)明的有益效果是：1)提供了一種堿溶濾液的回收方法，該方法回收成本低，回收量大，解決了大量堿溶濾液難以回收的技術(shù)難題；2)提供了一種偏鋁酸鈉溶液的制備方法，該方法以副產(chǎn)物堿溶濾液為原料，減少了氫氧化鈉的消耗，降低了鈦白粉包膜成本。具體實(shí)施方式下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。說明：以下實(shí)施例和對比例中物質(zhì)的百分比含量未經(jīng)特別說明均指質(zhì)量百分比。實(shí)施例一：按照以下方法用堿溶濾液制備偏鋁酸鈉溶液：(1)收集鈦白粉生產(chǎn)過程中堿溶濾液55立方米，通過充分沉降后取上層澄清濾液50立方米，測得澄清濾液固含量為8ppm，氫氧化鈉濃度為15.3％。(2)將澄清濾液加入混合槽，加入計(jì)量的固體氫氧化鈉調(diào)節(jié)溶液中氫氧化鈉濃度為33％，得到混合堿液。(3)在偏鋁酸鈉制備槽中加入上述混合堿液20立方米(折百氫氧化鈉9.0噸)，開啟蒸汽加熱；當(dāng)堿液升溫至60℃時，在連續(xù)攪拌的情況下，勻速的加入計(jì)量好的氫氧化鋁粉末4噸，加入時間為30min加完。(4)繼續(xù)加熱至溶液沸騰，氫氧化鋁溶解完全后，保沸15min，勻速加入計(jì)量好的脫鹽水，將偏鋁酸鈉溶液稀釋至三氧化二鋁含量Al2O3＝95g/l，充分冷卻后得到偏鋁酸鈉溶液(測得含Al2O3＝95g/l；Na2O＝253g/l；Na2SO4＝5g/l)。按以下方法將步驟(4)所得偏鋁酸鈉溶液用于鈦白粉無機(jī)包膜，制備出鈦白粉產(chǎn)品A：(5)稱取60kg去離子水，加入含120gSiO2的硅酸鈉溶液，在攪拌下加入60kg未包膜的金紅石型二氧化鈦制成TiO2含量800g/L的二氧化鈦漿料，再用砂磨機(jī)砂磨，使二氧化鈦達(dá)到原級粒徑；(6)用去離子水把砂磨合格的二氧化鈦漿料濃度稀釋到300g/L，再用水力旋流器進(jìn)行分級，取合格的溢流漿料轉(zhuǎn)入到包膜槽內(nèi)，其量以TiO2計(jì)為50kg，在包膜槽內(nèi)，用蒸汽間接加熱的方式把漿料的溫度升到50℃；(7)調(diào)節(jié)漿料的pH值到10.2，加入20L步驟(4)所得偏鋁酸鈉溶液；再加入濃度15％的稀硫酸溶液把漿料的pH值調(diào)到6.8；(8)用稀堿液維持漿料pH值為7.0的條件下，加入2.5L、Al2O3含量100g/L的硫酸鋁溶液，再把漿料的pH值調(diào)到6.8；(9)經(jīng)上述步驟包覆的二氧化鈦漿料在保溫并攪拌下熟化60分鐘后過濾，水洗至濾餅電阻率為252歐米，干燥所得濾餅，再用氣流粉碎機(jī)粉碎后即得鈦白粉產(chǎn)品A。檢測鈦白粉產(chǎn)品A的各項(xiàng)顏料性能及應(yīng)用性能，檢測結(jié)果見表1。實(shí)施例二：按照以下方法用堿溶濾液制備偏鋁酸鈉溶液：(1)收集鈦白粉生產(chǎn)過程中堿溶濾液55立方米，通過充分沉降后取上層澄清濾液50立方米，測得澄清濾液固含量為4ppm，氫氧化鈉濃度為15.8％。(2)將澄清濾液加入混合槽，加入計(jì)量的濃度為50％的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)溶液中氫氧化鈉濃度為30％，得到混合堿液。(3)在偏鋁酸鈉制備槽中加入上述混合堿液20立方米(折百氫氧化鈉8.2噸)，開啟蒸汽加熱；當(dāng)堿液升溫至60℃時，在連續(xù)攪拌的情況下，勻速的加入計(jì)量好的氫氧化鋁粉末4噸，加入時間為30min加完。(4)繼續(xù)加熱至溶液沸騰，氫氧化鋁溶解完全后，保沸15min，勻速加入計(jì)量好的脫鹽水，將偏鋁酸鈉溶液稀釋至三氧化二鋁含量Al2O3＝105g/l，充分冷卻后得到偏鋁酸鈉溶液(測得含Al2O3＝105g/l；Na2O＝265g/l；Na2SO4＝6g/l)。按以下方法將步驟(4)所得偏鋁酸鈉溶液用于鈦白粉無機(jī)包膜，制備出鈦白粉產(chǎn)品B：(5)稱取60kg去離子水，加入含120gSiO2的硅酸鈉溶液，在攪拌下加入60kg未包膜的金紅石型二氧化鈦制成TiO2含量800g/L的二氧化鈦漿料，再用砂磨機(jī)砂磨，使二氧化鈦達(dá)到原級粒徑；(6)用去離子水把砂磨合格的二氧化鈦漿料濃度稀釋到300g/L，再用水力旋流器進(jìn)行分級，取合格的溢流漿料轉(zhuǎn)入到包膜槽內(nèi)，其量以TiO2計(jì)為50kg，在包膜槽內(nèi)，用蒸汽間接加熱的方式把漿料的溫度升到50℃；(7)調(diào)節(jié)漿料的pH值到10.3，加入20L步驟(4)所得偏鋁酸鈉溶液；再加入濃度15％的稀硫酸溶液把漿料的pH值調(diào)到6.9；(8)用稀堿液維持漿料pH值為7.5的條件下，加入2.5L、Al2O3含量100g/L的硫酸鋁溶液，再把漿料的pH值調(diào)到6.8；(9)經(jīng)上述步驟包覆的二氧化鈦漿料在保溫并攪拌下熟化60分鐘后過濾，水洗至濾餅電阻率為263歐米，干燥所得濾餅，再用氣流粉碎機(jī)粉碎后即得鈦白粉產(chǎn)品B。檢測鈦白粉產(chǎn)品B的各項(xiàng)顏料性能及應(yīng)用性能，檢測結(jié)果見表1。對比例三：按照以下方法用氫氧化鈉溶液制備偏鋁酸鈉溶液：(1)在偏鋁酸鈉制備槽中加入濃度30％的氫氧化鈉溶液20立方米(折百氫氧化鈉8.2噸)，開啟蒸汽加熱；當(dāng)堿液升溫至60℃時，在連續(xù)攪拌的情況下，勻速的加入計(jì)量好的氫氧化鋁粉末4噸，加入時間為30min加完。(2)繼續(xù)加熱至溶液沸騰，氫氧化鋁溶解完全后，保沸15min，勻速加入計(jì)量好的脫鹽水，將偏鋁酸鈉溶液稀釋至三氧化二鋁含量Al2O3＝98g/l，充分冷卻后得到偏鋁酸鈉溶液(測得含Al2O3＝98g/l；Na2O＝256g/l)。按以下方法將步驟(4)所得偏鋁酸鈉溶液用于鈦白粉無機(jī)包膜，制備出鈦白粉產(chǎn)品C：(5)稱取60kg去離子水，加入含120gSiO2的硅酸鈉溶液，在攪拌下加入60kg未包膜的金紅石型二氧化鈦制成TiO2含量800g/L的二氧化鈦漿料，再用砂磨機(jī)砂磨，使二氧化鈦達(dá)到原級粒徑；(6)用去離子水把砂磨合格的二氧化鈦漿料濃度稀釋到300g/L，再用水力旋流器進(jìn)行分級，取合格的溢流漿料轉(zhuǎn)入到包膜槽內(nèi)，其量以TiO2計(jì)為50kg，在包膜槽內(nèi)，用蒸汽間接加熱的方式把漿料的溫度升到50℃；(7)調(diào)節(jié)漿料的pH值到10.5，加入20L步驟(4)所得偏鋁酸鈉溶液；再加入濃度15％的稀硫酸溶液把漿料的pH值調(diào)到7.1；(8)用稀堿液維持漿料pH值為7.5的條件下，加入2.5L、Al2O3含量100g/L的硫酸鋁溶液，再把漿料的pH值調(diào)到6.8；(9)經(jīng)上述步驟包覆的二氧化鈦漿料在保溫并攪拌下熟化60分鐘后過濾，水洗至濾餅電阻率為259歐米，干燥所得濾餅，再用氣流粉碎機(jī)粉碎后即得鈦白粉產(chǎn)品C。檢測鈦白粉產(chǎn)品C的各項(xiàng)顏料性能及應(yīng)用性能，檢測結(jié)果見表1。表1：鈦白粉產(chǎn)品性能檢測結(jié)果表產(chǎn)品亮度藍(lán)光白度高攪(μm)20°光澤產(chǎn)品A94.893.930100產(chǎn)品B94.793.83097產(chǎn)品C94.893.83098當(dāng)前第1頁1 2 3