一种从钛白废硫酸中离心萃取回收钛的方法

摘要

本发明公开一种从钛白废硫酸中离心萃取回收钛的方法。该方法包括以下步骤：1)伯胺离心萃取废硫酸中的钛，以萃取剂与硫酸法生产钛白粉产生的废硫酸进行离心萃取反应；2)稀硫酸单级洗涤富钛有机相，将步骤1)萃取所得富钛有机相在带有搅拌设备的容器中单级洗涤，洗涤液为质量浓度5～10％的稀硫酸，单级洗涤后静止分相；3)富钛有机相离心反萃，将步骤2)所得洗涤后富钛有机相与浓度为0.5～1mol/L的碱液混合，进行离心反萃，富钛有机相经反萃得到含钛溶液和空白有机相。本发明所述的方法不需协同萃取剂，成本较低，并增加富钛有机相的单级洗涤工序，可降低富钛有机相中的铁含量，富钛有机相采用碱液离心反萃，反萃时间短，反萃率高。

权利要求

1.一种从钛白废硫酸中离心萃取回收钛的方法，其特征在于：包括如下步骤：

1)伯胺离心萃取废硫酸中的钛

以萃取剂与硫酸法生产钛白粉产生的废硫酸进行离心萃取反应，所述萃取剂以重量百分比计，含伯胺15～40％，其余为稀释剂，离心萃取反应时，萃取级数n＝1～6，萃取温度为

10℃～40℃，相比O:A＝1:1～5，萃取时间为5～20s；所用离心机规格为：流量为30～50m3/h，进出口Φ125mm，外形尺寸1500mm×1500mm×2960mm；

2)稀硫酸单级洗涤富钛有机相

将步骤1)萃取所得富钛有机相在带有搅拌设备的容器中单级洗涤，洗涤液为质量浓度

5～10％的稀硫酸，单级洗涤时，相比O:A＝10～20:1，搅拌速率为50～200r/min，搅拌时间为5～10min，后静止分相；所述洗涤液为以步骤1)所得萃余液中所含的硫酸配制而成，所述洗涤液中Fe≥0.5g/L时更换洗涤液；

3)富钛有机相离心反萃

将步骤2)所得洗涤后富钛有机相与浓度为0.5～1mol/L的碱液混合，进行离心反萃，离心反萃时，反萃级数n＝2～6，反萃温度为10℃～40℃，相比O:A＝1～3:1，反萃时间为10～

30s，富钛有机相经反萃得到含钛溶液和空白有机相，所述碱液选自氨水、氢氧化钠、碳酸钠中的一种或多种；所用离心机规格为：流量为30～50m3/h，进出口Φ125mm，外形尺寸1500mm×1500mm×2960mm。

2.根据权利要求1所述的一种从钛白废硫酸中离心萃取回收钛的方法，其特征在于：步骤1)中，所述伯胺选自伯胺N116、伯胺Primene81R或伯胺N1923中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的一种从钛白废硫酸中离心萃取回收钛的方法，其特征在于：步骤1)中，所述稀释剂为磺化煤油。

说明书

一种从钛白废硫酸中离心萃取回收钛的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及湿法冶金技术领域，具体涉及一种采用伯胺离心萃取从硫酸法生产钛白粉产生的废酸中回收钛的方法。

背景技术

[0002] 二氧化钛是一种重要的无机化工原料，在涂料、塑料、造纸、化纤、橡胶、电子工业、化妆品等领域中得到广泛应用。

[0003] 二氧化钛的生产方法主要有硫酸法和氯化法，由于硫酸法工艺简单可靠，对原料要求不严格，我国目前95％钛白是采用硫酸法生产的。虽然硫酸法工艺简单可靠，但三废量大，生产1t二氧化钛，其副产可达8～10t浓度为17～22％的水解硫酸，废酸中还包含5～10g/L的可溶钛(以TiO2计)，治理费用高难以利用。工业上处理上述废硫酸方法有化学沉淀、离子交换法、萃取法等。目前绝大部分厂家采用石灰中和后排放，产生大量的废渣造成二次污染，而且浪费宝贵的硫酸和钛资源。如何有效的将钛从废酸中分离并回收，专利CN103773962A公开使用伯胺LK-N21萃取回收氯化钛白粉副产废盐酸中的钛，使用箱式萃取槽，萃取设备占地面积大，萃取时间长，有机消耗量大，反萃使用硫酸和双氧水，成本高。相关萃取回收钛的文献报道较多，如采用酸性磷型萃取剂(如D2EHPA、EHEHPA、HBT-MPP)、中性磷型萃取剂(如TOPO、Cyanex923)等。但酸性型萃取剂对钛萃取率较低，仅在40～60％，且钛铁分离较差。中性磷型萃取剂价格较贵，萃取时间15-20min，萃取时间长，成本高。

[0004] 另外，在萃取技术领域，常用的萃取设备主要有混合澄清槽、塔式设备和离心萃取机等。混合澄清萃取槽平面展开，占地面积大，澄清室有机溶剂存量大，容易着火；塔式设备萃取级数有限，超过10级就很难应用；离心萃取是利用转鼓高速旋转产生的强大离心力场，使密度不同又互不混溶的两种液体在转鼓旋转产生的剪切力和离心力的作用下完成混合和分离，离心萃取两相物料接触时间短，相分离和传质效率高，级存留液量少，生产能力大，离心萃取现已广泛用于湿法冶金、废水处理、生物、制药、石化、化工、香料、染料、原子能等多种领域。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于提供一种从钛白废硫酸中离心萃取回收钛的方法，以解决上述背景技术中提出的问题。该方法以伯胺作萃取剂，结合离心萃取回收钛，该方法不需协同萃取剂，成本较低，并增加富钛有机相的单级洗涤工序，可降低富钛有机相中的铁含量，富钛有机相采用碱液离心反萃，反萃时间短，反萃率高；另外，萃余液(硫酸)可直接出售、用于废水处理或代替工业硫酸，离心萃取级存留液量少，节省大量的萃取剂的费用，离心萃取机立式直联电机驱动、结构紧凑，占地面积小。

[0006] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

[0007] 一种从钛白废硫酸中离心萃取回收钛的方法，其具体步骤如下：

[0008] 1)伯胺离心萃取废硫酸中的钛

[0009] 以萃取剂与硫酸法生产钛白粉产生的废硫酸进行离心萃取反应，所述萃取剂以重量百分比计，含伯胺15～40％，其余为稀释剂，萃取级数n＝1～6，萃取温度为10℃～40℃，相比O:A＝1:1～5，萃取时间为5～20s；

[0010] 2)稀硫酸单级洗涤富钛有机相

[0011] 将步骤1)萃取所得富钛有机相在带有搅拌设备的容器中单级洗涤，洗涤液为质量浓度5～10％的稀硫酸，单级洗涤时，相比O:A＝10～20:1，搅拌速率为50～200r/min，搅拌时间为5～10min，后静止分相；

[0012] 3)富钛有机相离心反萃

[0013] 将步骤2)所得洗涤后富钛有机相与浓度为0.5～1mol/L的碱液混合，进行离心反萃，反萃级数n＝2～6，反萃温度为10℃～40℃，相比O:A＝1～3:1，反萃时间为10～30s，富钛有机相经反萃得到含钛溶液和空白有机相。

[0014] 优选的，步骤1)中所述伯胺选自伯胺N116、伯胺Primene81R或伯胺N1923中的一种或多种。

[0015] 优选的，步骤1)中所述稀释剂为磺化煤油。

[0016] 优选的，步骤2)中所述洗涤液为以步骤1)所得萃余液中所含的硫酸配制而成。

[0017] 优选的，步骤2)中所述洗涤液中Fe≥0.5g/L时更换洗涤液。

[0018] 优选的，步骤3)中所述碱液选自氨水、氢氧化钠、碳酸钠中的一种或多种。

[0019] 优选的，步骤1)和步骤3)中所用离心机规格为：流量为30～50m3/h，进出口外形尺寸1500 mm×1500 mm×2960mm。

[0020] 本发明中，所公开的离心萃取回收钛的方法特别适用于从硫酸法生产钛白粉产生的废酸中回收钛。该方法中使用伯胺作为萃取剂，结合离心萃取回收钛，无需协同萃取剂，成本低且萃取时间短。其中所得萃余液可直接出售、用于废水处理或代替工业硫酸。另外，本方法中在单级洗涤富钛有机相时，所采用的洗涤液即为前步骤所得萃余液中所含的硫酸配制而成，从而进一步降低了成本。

[0021] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：

[0022] 1)使用伯胺作为萃取剂，结合离心萃取回收钛，无需协同萃取剂，成本低，萃取时间短。萃余液(硫酸)可直接出售、用于废水处理或代替工业硫酸。离心萃取级存留液量少，节省大量的萃取剂的费用；离心萃取机立式直联电机驱动、结构紧凑，占地面积小。

[0023] 2)增加富钛有机相的单级洗涤工序，降低了富钛有机相中的铁含量。

[0024] 3)富钛有机相采用碱液离心反萃，反萃时间短，反萃率高，反萃空白有机相含Ti＜150 mg/L可循环使用，反萃的含钛液进一步处理或返回钛白粉生产提高收率。

具体实施方式

[0025] 下面将结合实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0026] 本发明实施例中，所用离心机规格为：流量为30～50m3/h，进出口 外形尺寸1500 mm×1500 mm×2960mm。

[0027] 实施例1

[0028] 1)硫酸法生产钛白粉废硫酸(成分H2SO4：22.2％，Ti：7.6g/L，Fe：0.05g/l，P：0.001g/l，Si：0.023g/l，Na：0.016g/l)，萃取剂：25％N116+75％磺化煤油，在32℃三级逆流萃取离心萃取，相比O:A＝1:5，萃取时间10s，流量40m3/h，将硫酸中的钛萃取到有机相中，萃取后，得到净化的硫酸(含Ti≤80mg/L)和富钛有机相。

[0029] 2)将富钛有机相在带搅拌储罐单级洗涤，洗涤液为5％硫酸(萃余液酸配制)，相比O:A＝20:1，聚乙烯储罐30m3，搅拌桨转速150r/min，每罐搅拌时间5min后静止分相；洗液Fe≥0.5g/l时更换。

[0030] 3)用0.65mol/L氨水为反萃剂，将富钛有机相在27℃下按逆流接触的方式进行经5级离心反萃，相比O:A＝2:1，反萃时间15s，从富钛有机相中将钛反萃到水相中，反萃后，得到含钛溶液和有机相(含Ti：130mg/L)，有机相可以作为步骤1)中的萃取剂循环使用。

[0031] 实施例2

[0032] 1)硫酸法生产钛白粉废硫酸(成分H2SO4：24.2％，Ti：8.2g/L，Fe：0.08g/l，P：0.0008g/l，Si：0.016g/l，Na：0.01g/l)，萃取剂：30％N1923+70％磺化煤油，在26℃三级逆流萃取离心萃取，相比O:A＝1:4，萃取时间7s，流量35m3/h，将硫酸中的钛萃取到有机相中，萃取后，得到净化的硫酸(含Ti≤50mg/L)和富钛有机相。

[0033] 2)将富钛有机相在带搅拌储罐单级洗涤，洗涤液为7％硫酸(萃余液酸配制)，相比O:A＝18:1，聚乙烯储罐20m3，搅拌桨转速150r/min，每罐搅拌时间7min后静止分相；洗液Fe≥0.5g/l时更换。

[0034] 3)用0.65mol/L氢氧化钠为反萃剂，将富钛有机相在24℃下按逆流接触的方式进行经5级离心反萃，相比O:A＝3:1，反萃时间20s，从富钛有机相中将钛反萃到水相中，反萃后，得到含钛溶液和有机相(含Ti：120mg/L)，有机相可以作为步骤1)中的萃取剂循环使用。

[0035] 实施例3

[0036] 1)硫酸法生产钛白粉废硫酸(成分H2SO4：20.2％，Ti：8.3g/L，Fe：0.01g/l，P：0.001g/l，Si：0.02g/l，Na：0.02g/l)，用萃取剂：35％Primene81R+65％磺化煤油，在28℃三级逆流萃取离心萃取，相比O:A＝1:4，萃取时间9s，流量40m3/h，将硫酸中的钛萃取到有机相中，萃取后，得到净化的硫酸(含Ti≤50mg/L)和富钛有机相。

[0037] 2)将富钛有机相在带搅拌储罐单级洗涤，洗涤液为5％硫酸(萃余液酸配制)，相比O:A＝20:1，聚乙烯储罐30m3，搅拌桨转速150r/min，每罐搅拌时间8min后静止分相；洗液Fe≥0.5g/l时更换。

[0038] 3)用0.7mol/L碳酸钠为反萃剂，将富钛有机相在22℃下按逆流接触的方式进行经4级离心反萃，相比O:A＝1:1，反萃时间20s，从富钛有机相中将钛反萃到水相中，反萃后，得到含钛溶液和有机相(含Ti：140mg/L)，有机相可以作为步骤1)中的萃取剂循环使用。

[0039] 本发明实施例1～3中的萃取后的净化硫酸和反萃后含钛溶液的取样分析结果如下：

[0040]

[0041] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。