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任公司，江蘇南京 210000）

硫酸法鈦白粉生產過程中，每生產1t鈦白粉，要排出一定量的酸解廢渣（俗稱黑泥），行業內大多企業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或者反應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行中和處理，不僅產生大量的固體廢棄物造成環境污染，還導致了大量鈦資源的浪費，不符合清潔生產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）的產生及組分

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

圖1 分層體系鈦液

上層清液進下一道工序進行正常生產，泥漿層和過渡層經壓濾機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1t鈦白粉約產生0.3t酸解廢渣，則年產10萬t鈦白粉會產生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

酸解廢渣經打漿機強力打漿后進入除鐵器除去鐵雜質，再經高效磁選機進行分選，分選后的回收礦粉漿進入貯罐5；礦粉漿經板框壓濾機進行酸性水洗滌并壓榨，壓榨后鈦鐵礦經皮帶機送至堆場，晾干后摻入原礦進行研磨投入酸解。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

經板框壓榨后的酸解廢渣中殘留部分可溶性二氧化鈦，經磁選分選后可溶性二氧化鈦進入尾渣罐中，上部溶液溢流到小度水罐儲存備用。

小度水是鈦白行業一個通用俗語，實際上是指鈦白生產黑段過程所回收的含鈦酸性廢水的統稱。

小度水可溶性TiO2含量2.44%，實際生產中回用至酸解，進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比

4.1 TiO2含量對比

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%含量對比

4.2 Fe2O3含量對比

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。

圖5 回收鈦鐵礦及各礦源Fe2O3%含量對比

4.3 金紅石型（R）含量對比

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。

圖6 回收鈦鐵礦及各礦源金紅石型（R）含量對比

5 回收鈦鐵礦的使用及對生產的影響

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

依據各礦源及回收礦主要成分分析，結合生產實際情況，需確定不同配礦比例。以每臺酸解罐投礦量28t計，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指標，如表6所示。

表6 酸解后沉淀鈦液的各項指標

從表6可以看出，控制回收鈦鐵礦帶入生產線量1.0%～2.0%，對酸解生產過程無影響，且酸解率穩定，沉淀鈦液總鈦、三價鈦、F值、穩定性及抽濾速度等技術指標均在工藝質量控制范圍內。

6 結論

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，其余主要指標與各使用礦源相當。回收鈦鐵礦經合理計算，確定礦源配比，將回收鈦鐵礦帶入生產線，控制帶入使用量在1.0%～2.0%對生產和產品質量沒有影響。

經生產實踐，高效磁選工藝回收鈦鐵礦效率可達35%～45%，回收效率高，且工藝過程簡單，投入少，效益高。