Способ очистки гидролизной серной кислоты Советский патент 1992 года по МПК C01B17/90 

Изобретение относится к способам регенерации гидролизной серной кислоты - отхода производства диоксида титана.

При получении двуокиси титана образуется отходящая серная кислота с концентрацией, например, от 16 до 28%, которая содержит примеси метсал- лов в количестве до нескольких мас.%. Например, отходящая при производстве ДВУОКИСИ титана серная кислота содержит, как правило, примеси следующих метсоплов: железо, алюминий, магний, титан, хром, ванадий, марганец и др., которые подлежат удалению в случае повторного использования серной кислоты. Способ обеспечивает одновремен- чую очистку от хрома и-ванадия.

Некоторые металлы, в особенности хром и ванадий, в большом ряде случаев осаждаются исключительно медленно, например, исходная концентрация хрома между 300 и 400 ррт после однонедель- ного старения снижается только до концентрации все еще свыше 200 ррт. Серная кислота с таким содержанием хрома может быть только условно пригодной (из-за его окрашивающего действия) для повторного применения, например, при изготовлении красителей, в частности, при производстве двуокиси титана. При этом было бы желательно снижение концентрации хрома до значения ниже 200 ррт, преимущественно ниже 100 ррт, а также желательно соответствующее снижение содержания ванадия.

1

00 О 00

со

см

Согласно предлагаемому способу к отработанной серной кислоте после упаривания перед старением добавляют металлический алюминий с активной поверхностью, измельченный не более, чем за 4 ч до введения его в кислоту в количестве по меньшей мере 0,3 мае.% Кроме того, ускорению осаждения хрома и ванадия способствует введение затравочных кристаллов, выделенных из серной кислоты в предыдущем цикле.

Пример. 22%-ную серную кислоту - отход получения TiOa, из гельме- нитовой руды, нагревают до температуры кипения (максимум 150 С) и упаривают до концентрации 63,9%. При этом содержание примесей в кислоте составляет, %:

Fe0,40

А10,45

Mg0,48

Cr320 ppm

V300 ppm

Mn300 ppm

Ti0,11

Часть этой кислоты без осадителя выдерживают неделю при 55 С (проба 1) . К второй части этой кислоты добавляют 2 мас.% затравочного кристалла, ранее выделенного из упаренной кислоты предыдущего эксперимента, и после этого выдерживают при 55 С (пробы 2 и 3). К другой части этой кислоты добавляют 0,3 мас.% алюминиевой стружки, наструганной менее чем за 1 ч до добавления (проба 4). При проведении четырех экспериментов снижение содеркания хрома в зависимости от времени происходит так, как указано в табл. 1.

Из табл. 1 видно, что в случае добавки 0,3 мас.% активного алюминия можно снизить содержание хрома в течение 24 ч до допустимого значения 200 ppm. После менее 4 дн. старения содержание хрома в кислоте снижается приблизительно до значения 100 ppm, приемлемого для повторного использования серной кислоты. В случае этих сопоставительных примеров можно снизить содержание хрома до значения ниже 200 ppm только при добавке 2 мас.% затравочных кристаллов при 55°С в течение 4 дн. Без добавок это значение не удалось достигнуть даже после старения в течение недели.

Выпадение хрома при 55 С происходит интенсивнее, чем при более низкой

5

5

0

5

0

5

0

5

температуре (40°С). Однако только повышение температуры недостаточно при старении в течение недели для снижения доли хрома ниже 100 ppm.

Как показали дальнейшие эксперименты, повышенная добавка активного . алюминия ускоряет снижение содержания хрома. Поставлен ряд опытов с различными промежутками времени после измельчения алюминия в алюминиевую стружку, причем первое внесение алюминиевой стружки производят непосредственно после измельчения алюминия, стружка настругана за 65- и 10 мин, при втором опыте алюминиевую стружку вносят позже, при третьем опыте - через 2 ч и т.д. до 6 ч. Последний опыт проводят на следующее утро, т.е. через 24 ч после измельчения алюминия в стружку. Последние опыты анализируют после старения, равного 24 ч. Последний опыт проводят после старения 16 ч. .В фильтрате обнаружены примеси хрома и ванадия в количествах, приведенных в табл.2.

Результаты проведенного сравнительного опыта свидетельствуют о том, что действие добавки алюминия прекращается приблизительно через 4 ч. Имеет значение также и количество добавляемой алюминиевой стружки. Добавка половины количества алюминиевой стружки (0,15 мас.%) обеспечивает сравнительно незначительное улучшение отделения хрома, что дает основание полагать, что предельное значение количества алюминиевой стружки должно быть около 0,2 мас.%.

Одновременно можно видеть, что эффект в случае примесей ванадия аналогичен эффекту, относящемуся к хрому, чго и следовало ожидать на основании сходной химической характеристики ванадия.

Формула изобретения

1. Способ очистки гидролизной серной кислоты от примесей металлов, включающий упаривание ее, введение осадителя, выдержку упаренного раствора при повышенной температуре, отделение образующегося осадка, отличающийся тем, что в качестве осадителя используют металлический алюминий с активной поверхностью, измельченный не более чем за 4 ч до введения его в кислоту в количестве по меньшей мере 0,2% от массы кислоты.

щ и и с я тем, что выдержку проводят при 55РС.

3. Способ по пп. 1 и 2, о т л и чающийся тем, что, с целью

ренный раствор дополнительно вводят затравочные кристаллы в количестве 2 мас.% в виде осадка, выделенного из упаренного раствора.в предыдущем цикле.

Таблица 1

Изобретение относится к способам регенерации гидролизной серной слоты - отхода производства диоксида титана, и позволяет обеспечить одновременную очистку кислоты от хрома и ванадия. Исходную отработанную 16-28%- ную упаривают до концентрации 60-70 и в упаренный раствор вводят металлический алюминий с активной поверхностью, измельченный не более чем за 4 ч до введения в кислоту. Алюминий вводят в количестве не менее 0,2 нас.. В раствор дополнительно вводят затравочные кристаллы в виде осадка, выделенного из кислоты в пре- дццугдем цикле. Содержание хрома и ванадия в очищенной кислоте после выдержки при 55 С в течение 60 ч составляет 2 табл. 130 ррт. 2 з.п. ф-лы, (Л