硫酸法钛白生产中废水综合治理研究

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钛白粉的化学名称为二氧化钛,是一种应用广泛的无机化工原料,无毒、对健康无害。钛白粉的工业生产方法有硫酸法和氯化法两种,国内企业一般采用硫酸法生产钛白粉,处理过程中会产生酸性废水和废渣,填埋量大。
  论文通过对江苏太白集团原硫酸法生产钛白粉产生的酸性废水处理工艺的分析,全面研究了钛白粉生产过程中酸性废水的综合处理方式及循环经济措施,针对不同浓度废酸分别进行处理,浓废酸真空蒸发浓缩后再回用并进行分析,稳定中和处理降低废渣量,改变黄石膏废渣的工艺路线。主要结论如下:
  (1)浓废酸浓缩方案可行且经济效益明显。将25%左右浓废酸通过转窑尾气预浓缩后,经过蒸汽2效浓缩至55%浓度酸,经熟化冷却结晶后,板框过滤分离出一水硫酸亚铁,制得55%废酸和94.5%浓硫酸搭配用于酸解投料。酸解试验可得,替代25%废酸可节约94.5%硫酸0.387t/t钛白粉,以5万吨年产规模计,一年节约19350吨94.5%硫酸,以300元一吨酸计可节约580.5万元。这部分浓废酸不再进入电石渣中和系统,中和量和红石膏产出量都减少。
  (2)硫酸法钛白的副产品七水硫酸亚铁和浓废酸制备聚合硫酸铁可以实现浓废酸的循环经济综合利用。选择氧气作为氧化剂、亚硝酸钠作为催化剂,通过催化氧化合成液态聚合硫酸铁的试验,均达到工业废水处理用聚铁质量指标要求。进行年产25kt聚铁项目试验设计研究,得出年产5万吨钛白粉生产线可以通过4套年产25kt废酸制聚合硫酸铁方案消化100kt浓废酸,将浓废酸完全循环作为絮凝剂进行销售,预估价格260元/吨时销售利润可达2600万元。
  (3)碳酸钙、氧化钙二步中和—曝气—沉淀—压滤酸性废水处理工艺能有效处理3%~10%稀废酸并节省处理成本。采用碳酸钙、氧化钙二步中和—曝气—沉淀—压滤代替目前单一的电石渣中和处理工艺,能使得硫酸法钛白粉生产中的稀废酸水得到有效处理,出水水质达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996);此外,根据年产5万吨钛白项目用碳酸钙和氧化钙两段中和处理稀废酸试验可知,从成本控制上看,使用碳酸钙和氧化钙中和比使用电石渣中和后产生红石膏质量同比减少60%,填埋处理费用大幅降低。
  (4)以红石膏板框为基础改进的硫酸法钛白废酸生产钛白石膏经过中试证明其经济可行。针对红石膏利用率低、以填埋为主的现状,设计了可行的硫酸法钛白废酸生产钛白石膏运行参数,以红石膏板框为基础改进,中试了白石膏的生产。从5万吨年产能硫酸法钛白生产来看,白石膏变为产品年收益约为163万元,同时能减少红石膏的填埋量。
  (5)通过硫酸法钛白废酸水的综合治理和循环利用上的研究,可以将20%~26%浓废酸全部消化利用变为有经济效益的原料及产品;3%~10%稀废酸绝大部分用于钛白石膏的生产变废为宝;产生的红石膏量也远远少于目前国内硫酸法钛白污水处理产生的红石膏量。
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