酸解泥渣中鈦鐵礦的回收及利用

周 華

（南京鈦白化工有限責(zé)任公司，江蘇南京 210000）

硫酸法鈦白粉生產(chǎn)過程中，每生產(chǎn)1t鈦白粉，要排出一定量的酸解廢渣（俗稱黑泥），行業(yè)內(nèi)大多企業(yè)通過打漿后送污水處理車間中和處理。而酸解廢渣中含有少量未參與反應(yīng)或者反應(yīng)不完全的鈦鐵礦和可溶性二氧化鈦，廢渣中TiO2的含量一般在25%左右，若將廢渣直接打漿送污水處理車間進(jìn)行中和處理，不僅產(chǎn)生大量的固體廢棄物造成環(huán)境污染，還導(dǎo)致了大量鈦資源的浪費(fèi)，不符合清潔生產(chǎn)和資源綜合利用的要求，因此回收廢渣中鈦鐵礦和可溶性二氧化鈦十分有意義。

1 酸解廢渣（黑泥）的產(chǎn)生及組分

硫酸法鈦白生產(chǎn)中，鈦鐵礦和硫酸經(jīng)酸解后制得鈦液，鈦液經(jīng)沉降后，形成圖1所示的分層體系鈦液。

圖1 分層體系鈦液

上層清液進(jìn)下一道工序進(jìn)行正常生產(chǎn)，泥漿層和過渡層經(jīng)壓濾機(jī)壓濾后截留的濾餅即為廢渣（黑泥）。

黑泥的主要成分組成（干基）見表1。

表1 黑泥的主要成分組成（干基） %

經(jīng)壓濾后的酸解廢渣水分約30%，則濕基酸解廢渣中TiO2含量約18%左右。每生產(chǎn)1t鈦白粉約產(chǎn)生0.3t酸解廢渣，則年產(chǎn)10萬t鈦白粉會(huì)產(chǎn)生3萬t廢渣，含二氧化鈦約5 000t，折合50%鈦鐵礦約10 000t。

2 酸解廢渣中鈦鐵礦的回收

2.1 高效磁選回收鈦鐵礦工藝

酸解廢渣經(jīng)打漿機(jī)強(qiáng)力打漿后進(jìn)入除鐵器除去鐵雜質(zhì)，再經(jīng)高效磁選機(jī)進(jìn)行分選，分選后的回收礦粉漿進(jìn)入貯罐5；礦粉漿經(jīng)板框壓濾機(jī)進(jìn)行酸性水洗滌并壓榨，壓榨后鈦鐵礦經(jīng)皮帶機(jī)送至堆場(chǎng)，晾干后摻入原礦進(jìn)行研磨投入酸解。壓榨后尾渣漿料放入沉降槽4并加入絮凝劑進(jìn)行沉降，上部小度水溢流至車間小度水貯罐供酸解浸取用，下部泥漿處理后送污水處理進(jìn)行中和處理。工藝流程，如2圖所示。

圖2 高效磁選回收鈦鐵礦工藝流程圖

2.2 回收鈦鐵礦品位

回收鈦鐵礦主要組成（干基）如表2所示。

表2 回收鈦鐵礦主要組成（干基） %

3 酸解廢渣中可溶性二氧化鈦的回收

經(jīng)板框壓榨后的酸解廢渣中殘留部分可溶性二氧化鈦，經(jīng)磁選分選后可溶性二氧化鈦進(jìn)入尾渣罐中，上部溶液溢流到小度水罐儲(chǔ)存?zhèn)溆谩?/p>

小度水是鈦白行業(yè)一個(gè)通用俗語，實(shí)際上是指鈦白生產(chǎn)黑段過程所回收的含鈦酸性廢水的統(tǒng)稱。

小度水可溶性TiO2含量2.44%，實(shí)際生產(chǎn)中回用至酸解，進(jìn)一步回收此部分有效二氧化鈦，使鈦資源利用率最大化，如圖3所示。

圖3 小度水中可溶性二氧化鈦含量

4 回收鈦鐵礦與各礦源品位對(duì)比

4.1 TiO2含量對(duì)比

從圖4可知，回收礦TiO2含量與各礦源TiO2含量相差不大，回收礦TiO2含量為49%，高于莫桑比克礦和攀礦，低于澳礦、肯尼亞礦和越南礦。

圖4 回收鈦鐵礦及各礦源TiO2%含量對(duì)比

4.2 Fe2O3含量對(duì)比

從圖5可知，回收礦Fe2O3含量與各礦源中Fe2O3含量差別較大，回收礦Fe2O3含量為15%，高于澳礦和攀礦，低于肯尼亞礦，與越礦、莫礦相當(dāng)。

圖5 回收鈦鐵礦及各礦源Fe2O3%含量對(duì)比

4.3 金紅石型（R）含量對(duì)比

從圖6可知，回收礦中金紅石型含量為1.1%，與各礦源中金紅石型含量基本相當(dāng)。

圖6 回收鈦鐵礦及各礦源金紅石型（R）含量對(duì)比

5 回收鈦鐵礦的使用及對(duì)生產(chǎn)的影響

從回收鈦鐵礦與各礦源品位對(duì)比可知，回收礦中Fe2O3高于各礦源指標(biāo)，且因濕法選礦后無烘干裝置，其水分偏高，回收礦帶入生產(chǎn)線使用必須注意礦源配比調(diào)整，避免影響生產(chǎn)線正常生產(chǎn)。

依據(jù)各礦源及回收礦主要成分分析，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際情況，需確定不同配礦比例。以每臺(tái)酸解罐投礦量28t計(jì)，按不同礦源配比，回收礦帶入量控制在1.0%～2.0%，酸解后沉淀鈦液的各項(xiàng)指標(biāo)，如表6所示。

表6 酸解后沉淀鈦液的各項(xiàng)指標(biāo)

從表6可以看出，控制回收鈦鐵礦帶入生產(chǎn)線量1.0%～2.0%，對(duì)酸解生產(chǎn)過程無影響，且酸解率穩(wěn)定，沉淀鈦液總鈦、三價(jià)鈦、F值、穩(wěn)定性及抽濾速度等技術(shù)指標(biāo)均在工藝質(zhì)量控制范圍內(nèi)。

6 結(jié)論

通過高效磁選工藝可以有效回收酸解廢渣中的鈦鐵礦和可溶性二氧化鈦；回收鈦鐵礦品位除Fe2O3含量高于各使用礦源，其余主要指標(biāo)與各使用礦源相當(dāng)。回收鈦鐵礦經(jīng)合理計(jì)算，確定礦源配比，將回收鈦鐵礦帶入生產(chǎn)線，控制帶入使用量在1.0%～2.0%對(duì)生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量沒有影響。

經(jīng)生產(chǎn)實(shí)踐，高效磁選工藝回收鈦鐵礦效率可達(dá)35%～45%，回收效率高，且工藝過程簡(jiǎn)單，投入少，效益高。