硫酸法鈦白廢酸利用及發(fā)展簡況
硫酸法是中國鈦白粉生產(chǎn)的主要技術(shù)類型，而硫酸法鈦白粉生產(chǎn)排出的廢酸酸液對環(huán)境的污染是比較嚴重的。在水解或水洗過程中，每生產(chǎn)1t鈦白粉產(chǎn)品將產(chǎn)出含 20%(質(zhì)量分數(shù))H2SO4的廢酸8t左右，這種廢酸除含主要有用成分H2SO4外，還含有大量的鈦、鐵、錳、釩等雜質(zhì)，其綜合利用無論在技術(shù)上還是在經(jīng)濟上都受到限制。因此，尋找好的廢酸治理思路成為硫酸法鈦白生產(chǎn)的出路。
1 廢酸治理
1.1 鋼材酸洗除銹
鈦白生產(chǎn)中的廢酸，其濃度適合于鋼材的酸洗除銹，通過酸洗，氧化鐵被溶解，生成硫酸亞鐵，當廢酸內(nèi)硫酸亞鐵積聚至一定質(zhì)量分數(shù)(10%-20%)，便可采用真空蒸發(fā)和冷卻結(jié)晶的方法，使硫酸亞鐵成為晶體析出，析出的結(jié)晶熟化后過濾，濾渣經(jīng)打漿及洗滌后即為回收的硫酸亞鐵。濾除硫酸亞鐵后的酸液可返回鋼材酸洗工序繼續(xù)使用；或者再在93.4 kPa真空度下濃縮結(jié)晶，過濾可得到質(zhì)量分數(shù)為80%-85%的濃硫酸，第二次過濾的濾渣也轉(zhuǎn)至打漿工序回收硫酸亞鐵。
1.2 生產(chǎn)聚硫酸鋁鐵混凝劑
利用硫酸法鈦白粉生產(chǎn)過程中副產(chǎn)的廢硫酸與粉煤灰進行處理，從粉煤灰中溶解鋁、鐵等化學成分同時消耗大量的廢酸。分離并清洗粉煤灰，得到高活性酸處理粉煤灰。分離粉煤灰后的溶液濃縮后冷卻結(jié)晶，分離出硫酸鋁；提取硫酸鋁后的母液進一步加工成聚硫酸鋁鐵混凝劑，實現(xiàn)廢酸與粉煤灰的完全資源化利用。該工藝主要原料全部是工業(yè)廢棄物；處理徹底，沒有二次污染；廢酸處理成本低，約70元/t；產(chǎn)品主要有高活性酸處理粉煤灰、硫酸鋁、聚硫酸鋁鐵混凝劑、精炭等。
1.3 生產(chǎn)工業(yè)級七水硫酸鎂
廢酸作為主要原料通過與菱苦土或菱鎂礦的鍛燒物氧化鎂作用，經(jīng)過壓濾、蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、離心分離、干燥等工序得到工業(yè)級七水硫酸鎂產(chǎn)品，其質(zhì)量達到 HG/T2680-1995一等品指標。工藝簡單，常溫、常壓操作，無“三廢”排放，并成功地剔除了鈦白廢酸中的大量雜質(zhì)。雜質(zhì)以濾碴的形式產(chǎn)出，該濾渣可作為農(nóng)用硫酸鎂肥的原料。該技術(shù)的應用，不僅解決了鈦白行業(yè)的環(huán)保問題，而且可產(chǎn)生較好的經(jīng)濟效益和社會效益。
1.4 廢酸濃縮回收
目前有的萬噸級大廠已投資建設(shè)廢酸濃縮回收裝置，通過蒸發(fā)濃縮，可使廢酸質(zhì)量分數(shù)提高至50%左右，去除析出的沉淀物后，便可回收利用。鈦白廢酸回收新工藝及裝置采用煅燒尾氣預濃縮、一級單效濃縮、二級雙效濃縮、三級單效濃縮、熟化分離等先進工藝，成功實現(xiàn)了硫酸法鈦白粉行業(yè)中廢酸的回收再利用。不僅節(jié)約了鈦白生產(chǎn)中的原料酸，利用了轉(zhuǎn)窯尾氣余熱，而且解決了困擾鈦白粉行業(yè)的環(huán)保難題，排放達到環(huán)保要求。
1.5 廢酸聯(lián)產(chǎn)紅、白石膏
廢酸與石灰石控制一定pH充分反應，然后固液分離。分離后的濾餅經(jīng)過洗滌，即可得到成品白石膏
1.6 廢酸還原解毒鉻渣
鉻渣是鉻鐵礦生產(chǎn)鉻酸鈉的殘渣，其中仍含鉻化合物3.0%-4.5%(質(zhì)量分數(shù)，以Cr2O3計，下同)，水溶性鉻1%-2%，酸溶鉻 0.95%-1.8%，是一種有毒廢渣。解毒此廢渣必須要還原劑或者提供還原氛圍。廢酸中有還原性亞鐵離子，將廢酸與鉻渣按一定比例混合，在酸性條件下，廢酸中的Fe2+可將鉻渣中的Cr6+還原為Cr3+，使鉻渣解毒。解毒后的鉻渣可用作水泥添加物或制磚。
除上述各方法外，從廢酸中提取稀有金屬，用廢酸浸取鈦鐵礦還原焙燒物制取質(zhì)量分數(shù)93%以上的人造金紅石，以及制備其他的一些硫酸鹽也有一定意義。
2 發(fā)展建議
2.1 可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略——節(jié)約資源
隨著中國高品位鈦精礦礦源的日益匱乏，能源、原輔材料漲價的連鎖反應，鈦白粉行業(yè)要提高資源的綜合利用水平，加強行業(yè)戰(zhàn)略聯(lián)盟，整合鈦礦資源，加快與國外的合作就顯得十分重要。鈦礦產(chǎn)業(yè)要加強鈦礦資源的管理，努力提高質(zhì)量，降低成本，提高資源產(chǎn)出率。要加快酸溶性鈦渣和高鈦渣的綜合利用開發(fā)進程。
2.2 改革生產(chǎn)工藝，加強環(huán)境治理
鈦白粉企業(yè)按照可持續(xù)發(fā)展及循環(huán)經(jīng)濟的要求，實施清潔化生產(chǎn)也很關(guān)鍵。首先，必須樹立環(huán)保治理的新理念，變末端治理為全過程清潔生產(chǎn)；其次，要以環(huán)保指標為尺度，淘汰一批落后企業(yè)；第三，從戰(zhàn)略高度考慮，要加大環(huán)保投資，完善環(huán)保設(shè)施。此外，生產(chǎn)企業(yè)的治理重點應放在對廢副產(chǎn)物20%(質(zhì)量分數(shù))硫酸的治理和綜合利用上。從工藝上著手縮減“三廢”是積極有效的措施。最根本的途徑是改變礦源結(jié)構(gòu)，采用酸溶性的高鈦渣代替低品位的鈦精礦。使用酸溶性高鈦渣具有降低酸耗、不產(chǎn)生硫酸亞鐵副產(chǎn)物、可縮短工藝流程、提高收率和減少能耗等優(yōu)點，從源頭上解決了“三廢”的排放。
2.3 提高廢酸治理的資源化程度
將廢酸轉(zhuǎn)變成協(xié)作利用廠的原輔料，如廢酸還原解毒鉻渣。此工藝可使廢酸得到最充分的利用，不僅用其酸，還用酸中的Fe2+。
3 結(jié)束語
只有采取切實可行的發(fā)展戰(zhàn)略，不斷提高工藝和裝備水平，擴大生產(chǎn)規(guī)模，提高產(chǎn)品質(zhì)量，切實解決“三廢”污染問題，中國的鈦白生產(chǎn)才能得到進一步發(fā)展。
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