钛石膏综合利用优化途径

一、钛石膏的产生

   由硫酸分解钛精矿所产生的酸浸出液主要成分为偏钛酸、硫酸亚铁和富余的游离硫酸。在采用水解法分离偏钛酸并将偏钛酸用于生产钛白粉后，所产生的溶液为硫酸亚铁溶液。除含有硫酸亚铁、富余的游离硫酸（浓度20%左右）外，还含有少量的偏钛酸。

   对所述硫酸亚铁溶液的处理通常是采用结晶分离法分离出所含硫酸亚铁，得副产物七水硫酸亚铁，即绿矾渣。分离七水硫酸亚铁后的母液主要成分为硫酸、硫酸亚铁和少量偏钛酸。对这种溶液的处理，目前一是通过采用酸回收工艺收得浓度为65-75%的中酸循环用于钛精矿的分解；二是通常采用向溶液中加碳酸钙或氧化钙或电石渣的方式将所含废酸中和，通过中和生成硫酸钙。中和过程所含硫酸亚铁也与中和剂反应生成氢氧化亚铁，由于所生成的氢氧化亚铁化学性质比较活泼，极易与空气中的氧反应转化为氢氧化铁。中和过程母液中少量的偏钛酸也将转化为二氧化钛，中和反应结束后经过滤得含有氢氧化铁、二氧化钛的二水石膏。由于氢氧化铁的存在使所得二水石膏呈红色或黄色，由此形成公知的钛石膏。

二、钛石膏的利用现状

   通常情况下，每生产1t硫酸法钛白粉就会产生6~10 t钛石膏。据统计，我国钛石膏年排放量约3000万吨，由于钛石膏中硫酸钙颗粒细小，游离水含量高，含铁高，因此一直未能得到大规模的资源化利用。钛石膏一直是困扰我国钛白粉行业可持续发展的难点。

   对钛石膏的处置与利用目前主要有以下几个途径，如：用于生产建材石膏并进一步用于生产纸面石膏板、石膏线、装饰材料、抹灰石膏、石膏切块、石膏腻子等；和粉煤灰协同生产复合材料，作为路基材料用于公路工程建设；和粉煤灰配合经煅烧制作胶结材料；经化学改性用于生产粘结剂，用作土壤改良剂等。但目前已报到的工艺各有所长、各有所短，在工业实践均存在着经济效益问题、环保问题和产品性能问题等。

三、钛石膏综合利用优化途径

   根据钛石膏的产生途径，本照低成本、高效益、生产化这一原则，优选的综合利用途径为前置处理和后置处理两种。

   所谓后置处理，就是通过采取技术与装备措施对钛白粉生产企业所产生的含铁钛石膏（红石膏或黄石膏）进行处理，分离出其中所含的铁，使石膏白度得到提升，达到65-90%（废酸中和过程所用中和剂的不同所得石膏白度不同），以此为基础进一步制得建材石膏粉体。对分离出的铁进行提出利用，生产铁精粉或颜料氧化铁或氧化铁磁性材料。

   所谓前置处理，一是通过对硫酸法钛白分离偏钛酸、硫酸亚铁后的废酸进行综合处理，在分离提取钛白粉、铁精粉或颜料氧化铁、磁性氧化铁之后，采用钙中和法工艺对所含游离酸进行中和，直接制得白度在90-95%之间的高纯、高白二水石膏。以此为基础进一制得高品质建材石膏粉，所得石膏粉主要用于石膏线、吊顶材料、石膏板等的生产，也可作为模具石膏或艺术石膏使用。二是将所产废酸处理后收得中酸循环用作钛精矿浸出剂，生产过程无钛石膏产生。三是通过对钛白废酸的处理生产氧化铁颜料或软磁铁氧体用氧化铁。

1、选择性分离法处理钛白废酸生产钛白粉、铁精粉和高纯、高白建材石膏

   根据钛白废酸的化学组成，采用选择性分离技术，首先分理出废酸中的钛，经进一步处理制得钛白粉。再分离出废酸中的铁，收得铁精粉。将分离铁精粉后的废酸送高纯、高白建材石膏制备工序，用碳酸钙、氧化钙或氢氧化钙中和，再经后续相关处理制得高纯、高白建材石膏，所得石膏白度＞93%，纯度＞98%，具有较高的商品价值和经济价值。处理过程无三废排放，环保达标。

2、低成本相转化法回收废酸并循环利用

   本工艺基于物相转化原理，利用特种廉价载体将废酸中的水分离，使废酸浓度由 20~25%提升至 65~75%，使浓度符合钛精矿分解技术要求，由此实现对废酸的全循环利用。处理过程所述廉价载体无消耗，不使用蒸汽，处理成本较低，而且处理过程无三废排放，经济与生态效益明显。

3、碱循环法处理钛白废酸或硫酸亚铁生产高品质颜料及氧化铁

   基于已报道的氨法氧化铁颜料生产工艺，针对氨法工艺所存在的工艺条件不易控制、产品质量不稳定而且和硝酸法、混酸法工艺差距较大、废水处理成本高等不足，历经近八年的研究，颠覆性地发现了氨法工艺生产过程的反应机理，掌握了氨法工艺产品质量的有效控制方法，解决了生产过程的能耗控制问题和中和剂——氨的循环利用问题，实现了氧化铁颜料生产的低成本化、无排放化和优质化。所得产品质量稳定，优于国内混酸法质量水平。本工艺以分离硫酸亚铁晶体后的钛白废酸为原料，工艺过程包括余酸中和、还原净化、晶种制备、晶种转化、氧化合成、干燥包装、中和剂回收等工序，具有高效环保、质量稳定、成本低廉、经济效益显著等优势。