В последнее время разработан и опробован ряд новых вариантов технологии, предусматривающих получение пигментных продуктов из сфена. Наиболее компактное решение для производства диоксида титана приведено на рис. 3.4.
В данном варианте твердую фазу суспензии отделяют от жидкой до наступления момента осаждения из нее соли титана. При этом в осадке остаются сульфат кальция, кремнезем (SiO2) и неразложившиеся минералы, а жидкая фаза представляет собой титансодержащий раствор, пригодный для прямого выделения титановой соли – TiOSО4 · Н2О. При термогидролизе раствора СТМ получается пигментный диоксид титана рутильной модификации высших марок. Переработка титановой соли TiOSО4 · Н2О может быть организована на месте ее получения. Титановую соль можно транспортировать с целью переработки и в другие районы. Маточный раствор после выделения соли полностью возвращается на сульфатизацию, вследствие чего существенно снижается расход серной кислоты (до 3,5—4,5 т на 1 т диоксида титана).
Принципиальная схема переработки сфенового концентрата
Глава 2. ИЗВЛЕЧЕНИЕ СЕРНОЙ КИСЛОТЫИЗ ОТХОДОВ ПРОЦЕССА ПРОИЗВОДСТВА ДИОКСИДА ТИТАНА
Процесс, разработанный К. X. Дёрром предназначен для выделения серной кислоты из отработанной серной кислоты, содержащей сульфат железа и из твердого сульфата железа, содержащего значительные количества кристаллизационной воды. Процесс включает следующие стадии:
1) концентрирование отработанной серной кислоты до получения концентрации кислоты 25—55 % в расчете на суспензию;
2) смешение сконцентрированной кислоты со стадии 1 с возвратной концентрированной серной кислотой, подаваемой со стадии 5, в результате чего получается смесь с концентрацией кислоты 30—65 % в расчете на суспензию;
3) добавление твердого сульфата железа с высоким содержанием кристаллизационной воды к смеси, полученной на стадии 2, в результате чего получается сульфат железа с низким содержанием кристаллизационной воды;
4) отделение раствора серной кислоты от сульфатажелеза, получаемого на стадии 3; концентрирование раствора серной кислоты, полученного на стадии 4, до получения концентрации кислоты 45—70 % в расчете на кислоту, не содержащую соли, и возврат части полученного раствора на стадию 2; 5) термическое разложение сульфата железа, полученного на стадии 4, с получением оксида железа и сернистого газа.
Отработанный раствор кислоты из резервуара 2 по линии 2а подается в концентратор 3, где происходит удаление воды. Концентрированный раствор серной кислоты выходит из концентратора по линии За и поступает в смеситель 4.
Сульфат железа («зеленая соль») из резервуара / по линии 1а подается в зону дегидратации 5, в которую также по линии 4а из резервуара 4 поступает кислотная смесь. Эта смесь состоит из сконцентрированной отработанной кислоты из аппарата 3 и из сконцентрированного фильтрата из аппарата 8.
В зоне дегидратации 5 сульфат железа с высоким содержанием кристаллизационной воды превращается в сульфат железа с пониженным содержанием воды, где сульфат двухвалентного железа с пониженным содержанием воды отделяется от раствора и по линии 66 поступает на стадию термической диссоциации 7.
Фильтрат, содержащий серную кислоту, выводится из зоны фильтрации б по линии 6а и подается в концентратор 8, в котором происходит удаление воды. Часть получаемой при этом концентрированной кислоты по линии 8а подается в смеситель 4, а другая часть выводится по линии 86 и может быть снова использована на стадии растворения ТЮ2 9.
В результате растворения норвежского ильменита в серной кислоте на 1 т ТЮ2 получают 4 т зеленой соли и 8 т отработанной серной кислоты. В состав зеленой соли входит 90 % FeS04-7H20, 5 % адсорбированной влаги, остаток — гидраты сульфатов металлов. Отработанная серная кислота имеет следующий примерный состав, %:
MeSO4 15; H2S04 21; Н20 64
Отработанная серная кислота из резервуара 2 со скоростью 8000 кг/ч подается по трубопроводу 2а в концентратор 3, где концентрация H2S04 повышается до 30,4 % в расчете на суспензию. Суспензия в количестве 5520 кг/ч подается по трубопроводу на стадию смешения 4. Туда же в количестве 4480 кг/ч подается из концентратора 8 раствор отработанной кислоты, содержащий 65 % H2S04.
Со стадии смешения по трубопроводу 4а выводят 10000 кг/ч серной кислоты с концентрацией 45,9%, которую подают на стадию дегидратации 5; туда же из резервуара / по трубопроводу 1а поступает 4000 кг/ч зеленой соли. Таким образом, на стадию дегидратации 5 поступает 14000 кг/ч сырья, представляющего собой кислотную смесь и зеленую соль в соотношении 2,5: 1. Образующаяся в результате суспензия имеет концентрацию серной кислоты 32,8 %, в расчете на суспензию, и содержит AfeS04 в количестве 230 г/кг.
Суспензию подают на стадию фильтрования 6. Твердый остаток от фильтрования, образующийся в количестве 5200 кг/ч, содержит MeSOi-H20 и 30.% раствора серной кислоты с концентрацией H2S04 44,3 %. Остаток направляют на стадию диссоциации 7. Фильтрат в количестве 8800 кг/ч концентрируют в концентраторе 8 путем упаривания до получения концентрации H2S04 65 %. Из общего количества фильтрата 6000 кг/ч по трубопроводу 8а на стадию смешения подают 4480 кг/ч. Оставшееся количество (1520 кг/ч), содержащее ~990 кг/ч серкой кислоты, может быть использовано для растворения ТЮ2. Такое количество кислоты составляет 50 % от количества свободной кислоты, содержащейся в отработанной серной кислоте. На стадии фильтрования температура повышается до 40—50 С.
ЛИТЕРАТУРА 1. Гальперин М.В. Экологические основы природопользования. – М.:Форум – ИНФРА-М, 2002.2. Лозановская И.Н., Орлов Д.С., Садовникова Л.К. Экология и охрана биосферы при химическом загрязнении. – М.:Высшая школа, 1998.3. Малышкина В. Занимательная химия. – Санкт-Петербург, 1998.4. Хомченко И.Г. Общая химия. – М. Новая Волна, 2002.5. Комплексный доклад "Гидрометеорология и мониторинг окружающей среды – на службе области" – Челябинский областной центр по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды.