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硫酸法生产钛白粉过程中会产生大量浓废酸(约含20%硫酸、4%~6% Fe2+)。如果浓废酸没有得到妥善治理,将会浪费大量资源并对环境造成巨大危害,限制企业发展,因此对于钛白浓废酸的资源化利用具有重要意义。为回收废酸中硫酸亚铁及硫酸资源,本文利用浓硫酸为盐析剂采用盐析结晶法分离钛白废酸中硫酸亚铁,对硫酸亚铁结晶过程进行具体研究,从而解决废酸浓缩净化和资源回收利用的问题。 开展了某钛白粉生产企业废酸处理工艺进行调研,结果表明:原料在生产过程中波动不大,但原料中杂质对产物性能具有重要影响;由结晶过程及产物分析结果表明,结晶过程中,体系酸度,搅拌速率,结晶温度对固体产物的过滤性能具有重要的影响。 采用平衡法实验测定了55%~65%硫酸溶液中硫酸亚铁的溶解度,并通过经验方程关联了溶解度与温度的变化关系,得出在测定的浓度区域内硫酸亚铁溶解随温度升高而增大,同时随酸浓度升高而减小,为后续硫酸亚铁盐析结晶过程提供了重要的理论依据。 采用盐析结晶方式,对硫酸亚铁结晶过程进行了工艺优化。实验中考察了保温时间、搅拌速率、体系酸度、加料方式及结晶温度对产品性能的影响。结果表明:采取正向加料方式、搅拌速率为200 rpm、结晶温度为110℃、体系酸度为55%时,得到的产品粒度分布均匀,细颗粒含量低,易于过滤,过滤后滤饼中游离酸夹带量低,晶体形貌为球形团聚体,单晶形貌为六面体小颗粒。 在硫酸亚铁结晶最优工艺条件的基础上,控制原料液中镁、锰、铝及钛四种离子含量进行结晶研究,考察了不同含量各杂质对产物粒径的影响。研究发现:钛镁离子对产物的晶体生长起到抑制的作用,随着钛离子含量增加,硫酸亚铁结晶过程的诱导期明显变长;铝锰离子对晶体生长起到促进作用,且铝离子的促进作用比锰离子明显。采用经优化后的杂质含量0.1 wt% Mg2+、0.1 wt% Mn2+、0.3wt% Al3+、0.1 wt% TiO2制备原料后,结晶所得晶体粒度分布均匀,平均粒径为114.07μm,晶体形貌为短棒状,产品易于过滤,游离酸夹带较低。