摘 要：鈦白粉在用硫酸法生產(chǎn)過程中所產(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

　　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，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)，過濾烘干成濾餅。分析濾拼組成，測(cè)定各類雜質(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，泥渣先粗選后再經(jīng)過氯化除雜，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鈦白粉純利潤為255510元-21342.6=234167.4元。

　　5 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

　　通過酸解廢渣回收實(shí)驗(yàn)，廢渣粗選后經(jīng)過氯化除鐵、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).

　　[2] 徐高棟.中國鈦白產(chǎn)業(yè)環(huán)?，F(xiàn)狀與節(jié)能減排策略[J].新材料產(chǎn)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(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.

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