一、鈦石膏的產(chǎn)生

由硫酸分解鈦精礦所產(chǎn)生的酸浸出液主要成分為偏鈦酸、硫酸亞鐵和富余的游離硫酸。在采用水解法分離偏鈦酸并將偏鈦酸用于生產(chǎn)鈦白粉后，所產(chǎn)生的溶液為硫酸亞鐵溶液。除含有硫酸亞鐵、富余的游離硫酸（濃度20%左右）外，還含有少量的偏鈦酸。

對所述硫酸亞鐵溶液的處理通常是采用結(jié)晶分離法分離出所含硫酸亞鐵，得副產(chǎn)物七水硫酸亞鐵，即綠礬渣。分離七水硫酸亞鐵后的母液主要成分為硫酸、硫酸亞鐵和少量偏鈦酸。對這種溶液的處理，目前一是通過采用酸回收工藝收得濃度為65-75%的中酸循環(huán)用于鈦精礦的分解；二是通常采用向溶液中加碳酸鈣或氧化鈣或電石渣的方式將所含廢酸中和，通過中和生成硫酸鈣。中和過程所含硫酸亞鐵也與中和劑反應(yīng)生成氫氧化亞鐵，由于所生成的氫氧化亞鐵化學(xué)性質(zhì)比較活潑，極易與空氣中的氧反應(yīng)轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵。中和過程母液中少量的偏鈦酸也將轉(zhuǎn)化為二氧化鈦，中和反應(yīng)結(jié)束后經(jīng)過濾得含有氫氧化鐵、二氧化鈦的二水石膏。由于氫氧化鐵的存在使所得二水石膏呈紅色或黃色，由此形成公知的鈦石膏。

二、鈦石膏的利用現(xiàn)狀

通常情況下，每生產(chǎn)1t硫酸法鈦白粉就會(huì)產(chǎn)生6~10 t鈦石膏。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國鈦石膏年排放量約3000萬噸，由于鈦石膏中硫酸鈣顆粒細(xì)小，游離水含量高，含鐵高，因此一直未能得到大規(guī)模的資源化利用。鈦石膏一直是困擾我國鈦白粉行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的難點(diǎn)。

對鈦石膏的處置與利用目前主要有以下幾個(gè)途徑，如：用于生產(chǎn)建材石膏并進(jìn)一步用于生產(chǎn)紙面石膏板、石膏線、裝飾材料、抹灰石膏、石膏切塊、石膏膩?zhàn)拥?；和粉煤灰協(xié)同生產(chǎn)復(fù)合材料，作為路基材料用于公路工程建設(shè)；和粉煤灰配合經(jīng)煅燒制作膠結(jié)材料；經(jīng)化學(xué)改性用于生產(chǎn)粘結(jié)劑，用作土壤改良劑等。但目前已報(bào)到的工藝各有所長、各有所短，在工業(yè)實(shí)踐均存在著經(jīng)濟(jì)效益問題、環(huán)保問題和產(chǎn)品性能問題等。

三、鈦石膏綜合利用優(yōu)化途徑

根據(jù)鈦石膏的產(chǎn)生途徑，本照低成本、高效益、生產(chǎn)化這一原則，優(yōu)選的綜合利用途徑為前置處理和后置處理兩種。

所謂后置處理，就是通過采取技術(shù)與裝備措施對鈦白粉生產(chǎn)企業(yè)所產(chǎn)生的含鐵鈦石膏（紅石膏或黃石膏）進(jìn)行處理，分離出其中所含的鐵，使石膏白度得到提升，達(dá)到65-90%（廢酸中和過程所用中和劑的不同所得石膏白度不同），以此為基礎(chǔ)進(jìn)一步制得建材石膏粉體。對分離出的鐵進(jìn)行提出利用，生產(chǎn)鐵精粉或顏料氧化鐵或氧化鐵磁性材料。

所謂前置處理，一是通過對硫酸法鈦白分離偏鈦酸、硫酸亞鐵后的廢酸進(jìn)行綜合處理，在分離提取鈦白粉、鐵精粉或顏料氧化鐵、磁性氧化鐵之后，采用鈣中和法工藝對所含游離酸進(jìn)行中和，直接制得白度在90-95%之間的高純、高白二水石膏。以此為基礎(chǔ)進(jìn)一制得高品質(zhì)建材石膏粉，所得石膏粉主要用于石膏線、吊頂材料、石膏板等的生產(chǎn)，也可作為模具石膏或藝術(shù)石膏使用。二是將所產(chǎn)廢酸處理后收得中酸循環(huán)用作鈦精礦浸出劑，生產(chǎn)過程無鈦石膏產(chǎn)生。三是通過對鈦白廢酸的處理生產(chǎn)氧化鐵顏料或軟磁鐵氧體用氧化鐵。

1、選擇性分離法處理鈦白廢酸生產(chǎn)鈦白粉、鐵精粉和高純、高白建材石膏

根據(jù)鈦白廢酸的化學(xué)組成，采用選擇性分離技術(shù)，首先分理出廢酸中的鈦，經(jīng)進(jìn)一步處理制得鈦白粉。再分離出廢酸中的鐵，收得鐵精粉。將分離鐵精粉后的廢酸送高純、高白建材石膏制備工序，用碳酸鈣、氧化鈣或氫氧化鈣中和，再經(jīng)后續(xù)相關(guān)處理制得高純、高白建材石膏，所得石膏白度>93%，純度>98%，具有較高的商品價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。處理過程無三廢排放，環(huán)保達(dá)標(biāo)。

2、低成本相轉(zhuǎn)化法回收廢酸并循環(huán)利用

本工藝基于物相轉(zhuǎn)化原理，利用特種廉價(jià)載體將廢酸中的水分離，使廢酸濃度由 20~25%提升至 65~75%，使?jié)舛确镶伨V分解技術(shù)要求，由此實(shí)現(xiàn)對廢酸的全循環(huán)利用。處理過程所述廉價(jià)載體無消耗，不使用蒸汽，處理成本較低，而且處理過程無三廢排放，經(jīng)濟(jì)與生態(tài)效益明顯。

3、堿循環(huán)法處理鈦白廢酸或硫酸亞鐵生產(chǎn)高品質(zhì)顏料及氧化鐵

基于已報(bào)道的氨法氧化鐵顏料生產(chǎn)工藝，針對氨法工藝所存在的工藝條件不易控制、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定而且和硝酸法、混酸法工藝差距較大、廢水處理成本高等不足，歷經(jīng)近八年的研究，顛覆性地發(fā)現(xiàn)了氨法工藝生產(chǎn)過程的反應(yīng)機(jī)理，掌握了氨法工藝產(chǎn)品質(zhì)量的有效控制方法，解決了生產(chǎn)過程的能耗控制問題和中和劑——氨的循環(huán)利用問題，實(shí)現(xiàn)了氧化鐵顏料生產(chǎn)的低成本化、無排放化和優(yōu)質(zhì)化。所得產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，優(yōu)于國內(nèi)混酸法質(zhì)量水平。本工藝以分離硫酸亞鐵晶體后的鈦白廢酸為原料，工藝過程包括余酸中和、還原凈化、晶種制備、晶種轉(zhuǎn)化、氧化合成、干燥包裝、中和劑回收等工序，具有高效環(huán)保、質(zhì)量穩(wěn)定、成本低廉、經(jīng)濟(jì)效益顯著等優(yōu)勢。