新型溢流器高效回收鈦白酸解尾渣中的鈦

許妍霞，宋興福，李宗云，唐波，于建國

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新型溢流器高效回收鈦白酸解尾渣中的鈦

許妍霞，宋興福，李宗云，唐波，于建國

（華東理工大學(xué)國家鹽湖資源綜合利用工程技術(shù)研究中心，上海200237）

中國是世界上最大的硫酸法鈦白生產(chǎn)國，目前已累計(jì)堆積超過千萬噸副產(chǎn)品酸解尾渣。酸解尾渣中含有大量未反應(yīng)的粒徑大于25 μm的鈦鐵精礦，酸解尾渣堆積而不利用就造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染和資源浪費(fèi)。根據(jù)酸解尾渣顆粒沉降實(shí)驗(yàn)分析，發(fā)現(xiàn)酸解尾渣料漿具有良好的沉降和易分層特性。通過建立干擾沉降末速度計(jì)算式，得出酸解尾渣中顆粒切割粒度25 μm的沉降速度為0.60 mm·s-1?；诹鲃?、分選機(jī)理和沉降特性分析，設(shè)計(jì)了適用于酸解尾渣分離工藝的新型DTB (draft tube babbled)溢流分離器，并進(jìn)行了結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化，獲得了溢流器最優(yōu)結(jié)構(gòu)參數(shù)和最佳分離效果。結(jié)果表明，外排溢流含有極少量大于25 μm的鈦鐵精礦顆粒，回收的鈦品位達(dá)27%，回收率為73%。這些結(jié)果為大規(guī)模回收酸解尾渣中鈦資源提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

鈦白酸解渣；DTB溢流器；顆粒沉降；鈦資源回收；顆粒物料；廢物處理；沉降

引 言

二氧化鈦（鈦白）以其優(yōu)越的白度和穩(wěn)定的物理化學(xué)性質(zhì)被廣泛應(yīng)用于涂料、橡膠、塑料、日化等行業(yè)[1-2]。據(jù)統(tǒng)計(jì)[3]，2014年國內(nèi)共生產(chǎn)各類鈦白粉244萬噸，較2013年增幅達(dá)13%，是全球第一大鈦白粉生產(chǎn)國和消費(fèi)國。傳統(tǒng)的鈦白生產(chǎn)工藝主要分為硫酸法和氯化法兩種[4-5]，由于受限于生產(chǎn)技術(shù)和鈦礦類型，國內(nèi)98%的鈦白采用硫酸法生產(chǎn)。硫酸法對原料要求較低，導(dǎo)致生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量的酸解尾渣，據(jù)統(tǒng)計(jì)，每生產(chǎn)1 t鈦白將產(chǎn)生0.5 t酸解尾渣，累計(jì)超過千萬噸酸解渣不經(jīng)處理直接堆放，造成嚴(yán)重的資源浪費(fèi)和環(huán)境污染[6]。如何有效地處理酸解尾渣，回收鈦資源，減少固廢排放，提高資源的再利用率，對資源有效利用和環(huán)境保護(hù)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。為了實(shí)現(xiàn)酸解尾渣的資源化和減量化，國內(nèi)外研究者將尾礦摻混利用[7-9]、酸浸[10-12]、堿浸[13]、萃取[14-16]、浮選[17]、磁選[18]、重選[19-20]等技術(shù)列為研究對象，并對這些技術(shù)進(jìn)行了廣泛研究，但是由于種種原因，目前這些技術(shù)還沒有真正應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。

本文在前期工作的基礎(chǔ)上[21]，針對酸解尾渣中鈦資源的回收利用開展研究，通過分析體系中料漿流變和顆粒沉降特性，獲得了相應(yīng)的酸解尾渣工藝礦物學(xué)數(shù)據(jù)。同時(shí)根據(jù)顆粒沉降理論和分選機(jī)理設(shè)計(jì)適用于酸解尾渣分離工藝的新型DTB溢流分離器，通過結(jié)構(gòu)和操作參數(shù)優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了酸解尾渣中鈦資源的高效回收。

1 實(shí)驗(yàn)材料和方法

1.1 材料

實(shí)驗(yàn)中使用的酸解尾渣樣品取自四川某鈦白生產(chǎn)企業(yè)工藝中鈦精礦酸解工段，為黑色濾餅，表面潮濕。原料酸解渣組成及粒度分布如表1和圖1所示。尾渣顆粒的粒度分布于1～100 μm，其平均粒徑(0.5)為15.7 μm；通過前期詳細(xì)的顆粒工藝礦物學(xué)分析可知[21]，樣品形貌差異明顯，既有致密的塊狀、錐形顆粒，也有表面疏松、多孔的顆粒，主要為鈦鐵礦（TiFeO3）、硬石膏（CaSO4）、輝石（CaMgSi2O6）、二氧化硅（SiO2）。因此分離酸解渣，即回收未反應(yīng)的鈦鐵礦，脫除硅泥、石膏、輝石等雜質(zhì)。同時(shí)對樣品濕篩分級后發(fā)現(xiàn)，尾渣中殘余的鈦礦顆粒與雜質(zhì)存在明顯的粒度差異。鈦礦顆粒主要集中于大于25 μm的顆粒中，為了同時(shí)保證較高的鈦回收率和雜質(zhì)分離率，因此將酸解尾渣分級的切割粒徑定為25 μm。

表1 酸解渣固相和液相中主要離子的化學(xué)組成

1.2 分析方法

本文中表征酸解尾渣的主要參數(shù)為顆粒粒徑和二氧化鈦濃度。顆粒粒徑采用Mastersizer 2000激光粒度分析儀測量。而顆粒中鈦含量的測量依據(jù)中華人民共和國黑色冶金行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(YB/T 159.1)，主要步驟為樣品以過氧化鈉熔融，用水浸??；在硫酸和鹽酸介質(zhì)中用鋁片將Ti(Ⅳ)價(jià)還原為Ti(Ⅲ)價(jià)，在二氧化碳?xì)怏w保護(hù)下，以硫氰酸銨為指示劑，用硫酸高鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 酸解尾渣沉降特性分析

2.1.1 顆粒沉降特性 采用沉降實(shí)驗(yàn)考察酸解尾渣顆粒在流體介質(zhì)中的沉降特性，具體步驟為：一定濃度的顆粒料漿于燒杯中攪拌均勻，靜置沉降，對不同時(shí)間下的上層懸浮液進(jìn)行激光粒度表征，結(jié)果如圖2所示。分析沉降1～15 min樣品的粒度可知，大于20 μm的粗顆粒所占比重逐漸減少；當(dāng)靜置沉降20～120 min后，樣品的粒徑分布差異不明顯；隨著沉降時(shí)間超過720 min后，粒度分布再次出現(xiàn)差異。通過粒徑分布數(shù)據(jù)可知，粒徑大于20 μm的粗顆粒經(jīng)過15 min完全沉降，而沉降20 min后顆粒體積平均粒徑，即[4,3] 基本保持在8 μm左右，其中90%的顆粒小于20 μm，顆粒群粒徑組成基本相同?？梢?，20 μm以下的細(xì)小顆粒易與水形成重介質(zhì)，難以沉降分離。

2.1.2 料漿分層特性 配制不同固含量酸解尾渣料漿，攪拌均勻，靜置15 min，取出上層懸浮液。采用恒重法和比重法測量懸浮液的固含量和料漿密度。對比尾渣料漿和上層懸浮液的固含量，結(jié)果見表2。由表2可知，隨著酸解尾渣料漿固含量的增加，上層懸浮液的固含量、密度都呈現(xiàn)增大的趨勢。當(dāng)料漿固含量超過30%時(shí)，大部分顆粒無法沉降，均懸浮于上層懸浮液中，當(dāng)體系固含量低于12%時(shí)，顆粒易沉降，懸浮顆粒占總顆粒的百分比低于35%。

表2 不同尾渣固含量下上層懸浮液特性數(shù)據(jù)

圖3為不同固含量條件下上層懸浮液的顆粒粒度分布曲線，編號1～8對應(yīng)于表2中的1～8號樣品。由圖3可知，當(dāng)體系固含量超過20%時(shí)，懸浮液中粗顆粒的含量明顯增多，說明較低的固含量易于粗顆粒的沉降，分析原因?yàn)楦吖毯織l件下形成的懸浮液中液體與細(xì)小顆粒形成重介質(zhì)懸浮液，顆粒難以下沉。

2.1.3 顆粒在流體中沉降特性 實(shí)際沉降過程并非單個(gè)顆粒在無限介質(zhì)中的自由沉降，而是顆粒成群地在有限介質(zhì)空間里的沉降，即干擾沉降[22-23]。沉降速度除受到自由沉降因素支配外，還與容器器壁及周圍顆粒所引起的附加因素有關(guān)。表3列出了考慮顆粒粒度、密度和體系固含量情況下，計(jì)算所得的干擾沉降末速度。分析可知，對于各密度級的尾渣顆粒，料漿固含量越高，干擾沉降末速度越小。隨著料漿固含量的增大，各密度級顆粒的干擾沉降末速度隨粒度的變化趨于平緩。從而得出結(jié)論：一定范圍內(nèi)料漿固含量越低，可有效分選尾渣的粒度范圍越寬?？紤]到工業(yè)實(shí)際操作，可適當(dāng)選擇一定固含量的料漿開展分離工藝研究。

表3 尾渣顆粒干擾沉降末速與顆粒粒度和密度之間的關(guān)系

由于酸解尾渣水力分級的切割粒度為25 μm，通過表3可知，當(dāng)料漿的固體質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.05～0.20時(shí)，相對應(yīng)的顆粒25～35 μm干擾沉降速率約為0.60 mm·s-1。這些顆粒干擾沉降速率的獲得可以為適用于尾渣分級工藝的DTB溢流分離器的設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

2.2 DTB溢流分離器結(jié)構(gòu)優(yōu)化

2.2.1 導(dǎo)流筒直徑 根據(jù)酸解尾渣的流動和沉降性質(zhì)分析以及分選機(jī)理的研究結(jié)果，設(shè)計(jì)了新型DTB溢流分離器，具體的結(jié)構(gòu)尺寸如表4所示。同時(shí)，分級性能實(shí)驗(yàn)裝置如圖4所示，具體流程為：配制一定固含量的漿料于打漿桶中分散均勻，采用蠕動泵進(jìn)料；通過設(shè)置緩沖漏斗使進(jìn)料持續(xù)穩(wěn)定；最后分析溢流和底流樣品測試DTB溢流分離器的分級性能。

表4 DTB溢流分離器結(jié)構(gòu)尺寸

DTB溢流分離器中導(dǎo)流筒和折流筒的結(jié)構(gòu)尺寸對分級性能存在重要影響，當(dāng)導(dǎo)流筒過小時(shí)，較小的攪拌能量就能獲得較大的循環(huán)量，可使折流筒內(nèi)部料漿形成充分的混合，但此時(shí)分級區(qū)的環(huán)隙面積將增大，等流量下形成的溢流速率將減小；導(dǎo)流筒過大時(shí)，則反之。選取不同尺寸的導(dǎo)流筒進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，而折流筒的尺寸按照經(jīng)驗(yàn)公式做相應(yīng)調(diào)整。實(shí)驗(yàn)過程中，進(jìn)料的[4,3]都是25.3 μm，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)后，結(jié)果列于表5。如表5所示，當(dāng)導(dǎo)流筒直徑為48 mm時(shí)，底流鈦回收率可達(dá)70%，但通過觀察底流樣品的粒度[4,3]發(fā)現(xiàn)，細(xì)顆粒含量的增高導(dǎo)致其粒度較小，分級效果并不顯著。導(dǎo)流筒直徑為60 mm時(shí)底流的鈦回收率為73%，同時(shí)分析溢流顆粒粒徑[4,3]稍小，分級效果良好。當(dāng)導(dǎo)流筒的直徑為70 mm和80 mm時(shí)，鈦回收率較低，主要是由于溢流速率的增大導(dǎo)致粗顆粒的損失。后續(xù)研究中選擇導(dǎo)流筒直徑為60 mm，折流筒直徑為80 mm。

表5 不同導(dǎo)流筒直徑下DTB溢流分離尾渣結(jié)果Table 5 Results of DTB overflow separation with different diameters of draft tube

2.2.2 攪拌槳槳型 攪拌槳槳型對導(dǎo)流筒內(nèi)部的速度場會產(chǎn)生顯著影響，進(jìn)而引起顆粒運(yùn)動行為的差異?？疾觳煌瑪嚢铇獦蛯ξ苍w粒的分級效果，測得進(jìn)料TiO2含量23.24%，[4,3]為25.3 μm，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表6。如表6所示，推進(jìn)槳底流鈦回收率均優(yōu)于其他槳型，同時(shí)通過觀察底流樣品粒度[4,3]可知，推進(jìn)槳攪拌作用下底流顆粒中細(xì)顆粒含量要少于其他槳型，分級效果良好。分析原因?yàn)橥七M(jìn)槳攪拌產(chǎn)生的軸向流動使得尾渣料漿在導(dǎo)流筒內(nèi)部及折流筒與導(dǎo)流筒之間的區(qū)域內(nèi)混合均勻，而折流筒外部則形成穩(wěn)定的沉降區(qū)，以一定的溢流速率使細(xì)顆粒向上運(yùn)動，通過溢流口排出；而同時(shí)粗顆粒向下運(yùn)動，從底流口回收。最后選擇推進(jìn)槳進(jìn)行后續(xù)研究。

表6 不同攪拌槳型下DTB溢流分離尾渣結(jié)果

2.2.3 攪拌槳安裝高度 考察攪拌槳從安裝在與導(dǎo)流筒底部相切時(shí)(70 mm)至導(dǎo)流筒中上部時(shí)(90、110、130、150、170 mm)對尾渣分級性能的影響，測得進(jìn)料TiO2含量23.24%，[4,3]為25.3 μm，分析結(jié)果如表7所示，隨著攪拌槳安裝高度的增大，鈦回收率呈現(xiàn)先增大后逐漸減小的趨勢。當(dāng)攪拌槳安裝高度處于70～110 mm時(shí)，底流樣品中細(xì)顆粒的脫除情況整體較好；當(dāng)攪拌槳安裝高度超過110 mm時(shí)，底流顆粒的粒徑[4,3]呈現(xiàn)減小的趨勢，從而導(dǎo)致溢流中粗顆粒的比例增加，引起鈦的損失。分析原因?yàn)椋弘S著攪拌槳安裝高度的增加，DTB溢流分離器中沉降區(qū)域流體速度減小，限制了內(nèi)部的流動混合過程，混合不均使得溢流顆粒中易夾雜粗顆粒，降低了鈦回收率。考慮到較高的鈦回收率，選擇110 mm進(jìn)行后續(xù)的研究。

表7 攪拌槳不同安裝高度下DTB溢流分離尾渣結(jié)果

2.3 DTB溢流分離器工藝參數(shù)優(yōu)化

2.3.1 攪拌強(qiáng)度 攪拌強(qiáng)度不僅會改變DTB溢流分離器的混合分散效果，同時(shí)影響液固相體系的流場分布。實(shí)驗(yàn)使用進(jìn)料TiO2含量23.24%，[4,3]為25.3 μm，分析結(jié)果如表8所示。由表8可知，攪拌轉(zhuǎn)速對尾渣溢流分級過程的影響非常大。當(dāng)攪拌轉(zhuǎn)速由400 r·min-1增加至900 r·min-1時(shí)，溢流分級性能逐漸優(yōu)化，底流樣品中細(xì)顆粒脫除效果越發(fā)明顯，同時(shí)鈦回收率逐漸增大；但當(dāng)攪拌轉(zhuǎn)速由1000 r·min-1增加至1100 r·min-1時(shí)，溢流分離器的性能惡化，底流夾細(xì)和溢流跑粗的現(xiàn)象同時(shí)顯著。這種現(xiàn)象可以解釋為在一定范圍內(nèi)，隨著攪拌轉(zhuǎn)速的增大，折流筒內(nèi)料漿的循環(huán)混合效果逐漸變好，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)轉(zhuǎn)速逐漸增大時(shí)，導(dǎo)流筒內(nèi)部的料漿從在導(dǎo)流筒內(nèi)做圓周運(yùn)動逐漸轉(zhuǎn)為向內(nèi)外做循環(huán)運(yùn)動，從而實(shí)現(xiàn)料漿的有效混合，使得沉降區(qū)顆粒有效分離。當(dāng)轉(zhuǎn)速進(jìn)一步增大時(shí)，強(qiáng)烈的能量輸入使得攪拌槳不斷振動，攪拌混合不穩(wěn)定，且懸浮液因強(qiáng)烈的攪拌在導(dǎo)流筒內(nèi)部形成旋渦，無法實(shí)現(xiàn)導(dǎo)流筒與折流筒間隙的循環(huán)混合作用，從而導(dǎo)致溢流分離效果變差。根據(jù)不同攪拌轉(zhuǎn)速下的分級效果，選擇900 r·min-1進(jìn)行后續(xù)研究。

表8 不同攪拌轉(zhuǎn)速下DTB溢流分離尾渣結(jié)果

2.3.2 進(jìn)料流量 進(jìn)料流量是分離器內(nèi)部溢流速率的重要影響因素，進(jìn)料流量直接決定沉降區(qū)的溢流速率，尾渣顆粒因不同的粒度和密度而具有不同的沉降速率，因而在不同的溢流速率下將有不同的運(yùn)動方式。對不同進(jìn)料流量下尾渣分級效果的分析如表9所示，實(shí)驗(yàn)進(jìn)料TiO2含量23.24%，[4,3]為25.3 μm。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，隨著進(jìn)料流量的增大，底流和溢流顆粒的鈦品位均提高，鈦回收率卻逐漸降低，即增大進(jìn)料流量，底流顆粒鈦品位的提高是以鈦溢流損失的增加為代價(jià)。通過觀察底流和溢流樣品的粒度[4,3]發(fā)現(xiàn)，隨著進(jìn)料流量的增大，底流細(xì)顆粒的脫除效果提高明顯，但會造成溢流跑粗現(xiàn)象，導(dǎo)致鈦的損失。綜合考慮細(xì)顆粒的脫除能力，鈦品位及回收率等分離指標(biāo)，確定進(jìn)料流量為1740 ml·min-1為尾渣分離體系最優(yōu)進(jìn)料流量。

表9 不同進(jìn)料流量下DTB溢流分離尾渣結(jié)果

2.3.3 底流出口流量 底流出口流量對溢流速率的影響與進(jìn)料流量一致，當(dāng)進(jìn)料流量一定時(shí)，底流出口流量越大，沉降區(qū)溢流速率越小。實(shí)驗(yàn)中，進(jìn)料TiO2含量23.24%，[4,3]為25.3 μm，分析結(jié)果如表10所示，對比表10中不同底流出口流量尾渣的分級效果可知，不同的底流出口流量對底流樣品粒徑的影響不大，細(xì)顆粒脫除效果基本相同。與此同時(shí)，隨著底流出口流量的減小，鈦回收率呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢。通過分析可知底流出口流量的減小會造成溢流跑粗，引起粗顆粒的損失。最終確定845 ml·min-1底流出口流量開展后續(xù)實(shí)驗(yàn)研究。

表10 不同底流出口流量下DTB溢流分離尾渣結(jié)果

2.3.4 料漿固含量 由于料漿固含量會對體系黏度和顆粒沉降速度產(chǎn)生影響，進(jìn)而引起DTB溢流分離器性能的差異。表11匯總了固含量對于尾渣分級效果的影響，其中進(jìn)料TiO2含量23.24%，[4,3]為25.3 μm，分析結(jié)果可知，當(dāng)料漿固含量高于16.74%時(shí)，溢流分離效果較差，底流夾細(xì)現(xiàn)象明顯，底流樣品中細(xì)顆粒含量較多。同時(shí)，在固含量較高條件下，溢流樣品粒徑[4,3]較大，跑粗現(xiàn)象明顯，使得鈦回收率偏低。當(dāng)體系固含量低于10.09%時(shí)，在細(xì)顆粒達(dá)到一定脫除效果的基礎(chǔ)上，鈦回收率也能達(dá)到較高值。考慮到實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)成本問題，選擇尾渣分離體系的最優(yōu)固含量為10.09%。

表11 不同體系固含量下DTB溢流分離尾渣結(jié)果

通過對DTB溢流分離器的結(jié)構(gòu)和操作參數(shù)進(jìn)行考察，得出最優(yōu)結(jié)構(gòu)參數(shù)為：導(dǎo)流筒直徑為60 mm，高為170 mm；折流筒直徑為80 mm，高為140 mm；選擇推進(jìn)槳進(jìn)行攪拌，攪拌槳直徑為30 mm，軸為6 mm；推進(jìn)槳的安裝高度為距離分離器底部110 mm。最優(yōu)工藝參數(shù)為：攪拌轉(zhuǎn)速為900 r·min-1，進(jìn)料流量為1740 ml·min-1，底流出口流量為845 ml·min-1，酸解尾渣料漿固含量為10.09%。采用最優(yōu)結(jié)構(gòu)和操作參數(shù)進(jìn)行重復(fù)性實(shí)驗(yàn)，對尾渣分級實(shí)驗(yàn)進(jìn)行最優(yōu)化驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表12所示。由表12中樣品鈦品位和鈦回收率可知，在最優(yōu)條件下得到的底流顆粒鈦品位較好，已達(dá)27%，回收率均超過72%?？疾斓琢黝w粒的細(xì)顆粒脫除情況，幾組重復(fù)性實(shí)驗(yàn)所得底流顆粒的粒度[4,3]均達(dá)到84 μm，細(xì)顆粒脫除效果較好。

表12 分級實(shí)驗(yàn)最優(yōu)化驗(yàn)證結(jié)果

3 結(jié) 論

（1）在酸解尾渣體系中，粒徑大于20 μm的粗顆粒易于沉降完全，20 μm以下的細(xì)小顆粒易與水形成重介質(zhì)，難以沉降分離。在較低固含量條件下，尾渣顆粒具有良好的沉降特性，且料漿易分層。

（2）通過建立的干擾沉降末速度計(jì)算式得出切割粒度25 μm顆粒的沉降速度為0.60 mm·s-1，該速度用于指導(dǎo)新型酸解渣溢流分離器的設(shè)計(jì)和優(yōu)化。

（3）通過對實(shí)驗(yàn)室規(guī)模新型DTB溢流分離器的結(jié)構(gòu)優(yōu)化，得到最適合酸解尾渣分級的參數(shù)為：導(dǎo)流筒直徑60 mm，折流筒直徑80 mm，采用推進(jìn)槳，安裝高度距底110 mm。同時(shí)當(dāng)攪拌轉(zhuǎn)速為900 r·min-1，進(jìn)料流量為1740 ml·min-1，底流出口流量為845 ml·min-1，體系固含量為10.09%時(shí)，分級得到的底流中含有極少低于25 μm的顆粒，回收鈦品位達(dá)27%，回收率為73%，這些參數(shù)為進(jìn)一步放大提供了技術(shù)指導(dǎo)。

符 號 說 明

D(0.5)——顆粒群中50%顆粒小于該粒徑，μm D[4,3]——顆粒的體積平均粒徑，μm u0——單顆粒干擾沉降末速度，m·s-1 wt——質(zhì)量分?jǐn)?shù)，% ρ——密度，g·cm-3 λ——固含量，%

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High efficient recycling of titanium from waste residue of ilmenite by acid hydrolysis through DTB device

XU Yanxia, SONG Xingfu, LI Zongyun, TANG Bo, YU Jianguo

(National Engineering Research Center for Integrated Utilization of Salt Lake Resources, East China University of Science and Technology, Shanghai200237, China)

China is the world’s largest producer of titanium dioxide by sulfuric acid, and currently accumulates over million tons of by-products as acid tailings. Those acid tailings caused waste of resources and serious environment pollution problems without utilization because there are lots of more than 25 μm particles of titanium ore in those tailings. On the sedimentation experiments, good settling properties of particles are found. The hindered settling velocity of the particles of 25 μm is 0.60 mm·s-1based on equations of hindered settling velocity. The DTB (draft tube babbled) type separator has been designed to separate waste residue and recycle titanium, based on analysis of flow field, sedimentation and beneficiation. The separator structure and process operation parameters are also optimized. The results show that there are little more than 25 μm titanium ore in the overflow from vortex finder. The purity of titanium for recycling can reach 27%，and recovery rate of titanium is 73% under the optimal conditions. The results provide the basic data for the industrial recycling of titanium dioxide from acid tailings.

titanium dioxide residue in acid tailings; DTB overflow separation; particle settlement; titanium recovery; granular materials; waste treatment; sedimentation

2016-01-03.

Prof.SONG Xingfu, xfsong@ecust.edu.cn

10.11949/j.issn.0438-1157.20151997

TQ 028.5

A

0438—1157（2016）10—4211—08

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（51504098）；青海省科技項(xiàng)目（2015-GX-Q19A）。

2016-01-03收到初稿，2016-07-20收到修改稿。

聯(lián)系人：宋興福。第一作者：許妍霞（1984—），女，博士研究生，講師。

supported by the National Natural Science Foundation of China (51504098) and the High Technology Program of Qinghai (2015-GX-Q19A).