人造金红石是氯化法生产钛白粉的优质原料。目前,国内制备高品质人造金红石的工艺技术还存在许多问题,虽然我国钛资源储量丰富,仍然没有摆脱对进口高品质钛原料的依赖。因此,研究出一种满足国内以钛铁矿为原料制备高品质人造金红石的生产技术,具有重要的现实意义。盐酸法浸出钛精矿能有效地去除铁、钙、镁等杂质,获得高品质的人造金红石。为了完善该工艺流程,实现盐酸浸出钛精矿中废酸的循环利用,本文提出了一种废盐酸的综合回收方法。通过综合比较国内外多种废盐酸回收的处理方法,喷雾焙烧法(Ruthner)不仅能有效回收盐酸,还能提取废酸中的铁元素,既解决了废酸液排放问题,又实现了资源的综合利用。本课题以盐酸法浸出钛精矿的废酸为原料,进行了预处理试验研究,并结合数值模拟的方法,设计了一套废酸喷雾焙烧实验室装置,为中小型企业根据需要建立喷雾焙烧装置提供了依据和借鉴。盐酸法浸出钛精矿中,一段加压工艺所得废酸酸浓度约为12%,铁离子浓度为44g/L,二段加压浸出工艺所得废酸酸浓度约为8%,铁离子浓度为75g/L。为了提高喷雾焙烧回收的盐酸浓度,该废酸在焙烧前要进行预浓缩处理。针对两种浸出工艺的废酸,研究了直接对废酸进行蒸馏和加氯化钙进行蒸馏。结果表明,直接对废酸进行蒸馏所得冷凝盐酸浓度较低,不能作为连续酸浸使用。加入氯化钙后能明显提高冷凝回收盐酸的浓度,向浓度为12%的废酸中加入氯化钙至1mol/L时,冷凝回收得到19.6%的盐酸,可以作为浸出钛精矿的新酸使用。对于浓度为8%的废酸,随着氯化钙的添加,蒸馏回收得到的新酸浓度有所提高,但不能满足新酸质量要求。为了设计一套小型的喷雾焙烧装置,本文采用CFD软件FLUENT,基于有限体积法的思想,运用多种物理模型对不同结构的焙烧反应器内的流场、温度场、组分分布、压力等进行了数值模拟。模拟结果表明,实验室废酸焙烧反应器使用电炉加热较为合理。同时,对在该焙烧反应器内废酸焙烧时发生的主要化学反应进行了数值模拟。结果表明,当电炉温度设置为800℃时,可以顺利地对废酸进行喷雾焙烧实验,主要进行化学反应的区域的温度在640℃至740℃。为了验证喷雾焙烧法处理废酸的可行性和检验数值模拟结果的可靠性,根据数值模拟结果制造了一套喷雾焙烧反应器。当电炉温度在800℃时,调节喷洒流量等工艺参数,最高可获得质量分数为19.9%的盐酸,能够满足盐酸加压浸出钛精矿的新酸浓度要求。对焙烧副产物进行水洗、过滤、烘干后得到氧化铁粉,其TFe为65%,可以作为炼铁材料或加工成铁红颜料等。