CN103274462A - 一种金红石型钛白粉生产过程中酸性洗水的循环使用方法 - Google Patents

一种金红石型钛白粉生产过程中酸性洗水的循环使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种红石型钛白粉生产过程中酸性洗水的循环使用方法，酸性洗水包括偏钛酸一洗后产生的酸性洗水和偏钛酸二洗后产生的酸性洗水，所述偏钛酸二洗后产生的酸性洗水一部分用于偏钛酸的一洗过程；且所述偏钛酸二洗过程所需洗水的前段水由偏钛酸二洗和偏钛酸一洗产生的总酸性废水经中和处理后产生滤液提供，本方法所制备每吨金红石产品一洗和二洗操作所需脱盐水量仅为2-5吨左右，且得到的成品钛白粉质量无影响；不仅节约了水资源，还降低了生产成本；同时脱盐水消耗量的降低，减少了制备脱盐水过程氯化钠排放，降低了对水体的污染，具有环保和经济双重效益。

Description

一种金红石型钛白粉生产过程中酸性洗水的循环使用方法
技术领域
本发明涉及一种金红石型钛白粉生产过程中酸性洗水的循环使用方法，特别涉及一种金红石型钛白粉生产过程中偏钛酸的一洗二洗洗水的循环使用方法。 
背景技术
钛白粉是最重要的无机颜料和化工原料之一。颜料级钛白粉主要应用于涂料、造纸、塑料、橡胶、乳胶漆、印刷油墨、化纤等行业，非颜料级钛白粉主要应用于搪瓷、电容器、电焊条等。
钛白粉的工业化生产方法一般分为硫酸法和氯化法。其中硫酸法是一种常见的传统的生产方法，其步骤一般包括：钛铁粉与浓硫酸进行酸解反应生产硫酸氧钛、经沉降、结晶、水解生成偏钛酸；偏钛酸经一洗、漂白、二洗，盐处理、锻烧得到金红石型二氧化钛粗品；二氧化钛粗品经湿磨、砂磨、包膜和气粉，得到钛白粉产品。
在上述硫酸法钛白粉生产过程中，为了使产品具有更好的颜料性能和应用性能，通常需将水解得到的偏钛酸进行水洗，并对得到的滤饼打浆、漂白和二洗处理，其目的是最大程度降低偏钛酸中的铁含量，提高成品钛白粉的亮度和白度。因为铁在盐处理偏钛酸煅烧过程中会破坏二氧化钛晶格，使晶格缺陷增多，同时铁离子又是有色物质，因此铁使得得到的成品钛白粉的亮度和白度大幅降低，为了提高金红石型钛白粉的亮度和白度，必须对水解偏钛酸净化除铁，通常金红石产品要求二洗后偏钛酸铁含量小于50ppm。
传统硫酸法钛白粉生产工艺中水解工序得到的偏钛酸料浆采用叶滤机或压隔膜滤机进行一洗，洗涤水采用脱盐水，每吨二氧化钛的耗水量为15吨左右，一洗洗水为酸性废水，即一洗后产生的酸性洗水，通常直接送污水站中和达标后外排；将一洗合格的一洗饼采用脱盐水打浆，加入硫酸，将偏钛酸一洗过程中已经氧化并沉淀的氢氧化铁重新溶解，并在还原剂作用下还原成较易洗出的二价铁，然后通过二洗进一步降低偏钛酸的铁含量。二洗通常采用叶滤机或隔膜压滤机，洗涤水为脱盐水，每吨二氧化钛的耗水量为30吨左右，二洗洗水为酸性废水，即二洗后产生的酸性洗水，通常直接送污水站中和达标后外排。传统硫酸法钛白粉生产工艺中偏钛酸的一洗和二洗的处理过程中每吨二氧化钛的脱盐水耗量约为45吨，同时将产生约45吨酸性洗水，也是酸性废水，严重浪费了水资源。
另外，由于国内几乎所有钛白粉厂家采用廉价的交换树脂制备脱盐水，该过程中每产生1吨脱盐水产生氯化钠约0.5kg，因此钛白粉制备过程中脱盐水的大量消耗而产生的氯化钠对环境造成严重污染，同时使得钛白粉的生产成本大幅提高。
综上，如何节约硫酸法金红石型钛白粉生产过程中的酸洗用水以及减少制备脱盐水带来的污染，成为本行业一直想解决而未能解决的技术问题。 
发明内容
本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种金红石型钛白粉生产过程中偏钛酸一洗二洗洗水的回收利用方法。
本发明采用的技术方案是这样的：一种金红石型钛白粉生产过程中酸性洗水的循环使用方法，所述酸性洗水包括偏钛酸一洗后产生的酸性洗水和偏钛酸二洗后产生的酸性洗水，所述偏钛酸二洗后产生的酸性洗水部分用于偏钛酸的一洗过程；且所述偏钛酸二洗过程所需洗水的前段水由偏钛酸二洗和偏钛酸一洗产生的总酸性废水经中和处理后产生滤液提供；偏钛酸二洗后产生的酸性洗水的另一部分和偏钛酸一洗产生的酸性废水混合后，再经过中和处理并过滤，所得的滤液用于偏钛酸二洗过程的前期洗涤。
偏钛酸二洗前段水中含有大量的可溶性盐分，而偏钛酸二洗后段水中的几乎没有可溶性盐分。经中和处理后的滤液可用于偏钛酸的二洗过程的前段，即作为前段洗水。
作为优选：所述偏钛酸的一洗过程所需洗水全部由偏钛酸二洗后产生的酸性洗水提供。
作为优选：所述偏钛酸二洗过程的后段用洗水为脱盐水，其加量为每吨钛白粉加入2-5m??。加入2-5m??脱盐水的目的是为了将偏钛酸中亚铁粒子洗涤出来。
作为优选：中和所述偏钛酸一洗后产生酸性洗水和偏钛酸二洗后产生的酸性洗水采用的原料为电石渣、氧化钙、氢氧化钙或碳酸钙，其状态为浆料，粉状或块状固体。
作为优选：偏钛酸一洗后产生酸性洗水和偏钛酸二洗后产生的酸性洗水均进行中和后过滤所得滤液、偏钛酸二洗后产生的酸性洗水循环利用于偏钛酸的一洗和二洗过程。
本申请的发明人经过大量研究发现，钛白粉生产过程中的一洗过程全部采用二洗后产生的酸性洗水，得到的一洗后的偏钛酸的Fe/TiO2值和全部采用脱盐水进行一洗操作的得到的一洗后的偏钛酸的Fe/TiO2十分接近，结果如实施例部分所述，其差异不影响一洗质量；钛白粉生产过程中的二洗过程采用一洗后产生酸性洗水和二洗后产生的酸性洗水均进行中和得到的滤液进行，得到的二洗后偏钛酸质量优异；钛白粉生产过程中一洗二洗洗水的循环使用对钛白粉的质量(亮度、白度)无影响。
本发明中的一洗、二洗和中和操作方法和传统方法一致，所采用的设备通常为压滤机，也可采用叶滤机。本发明中酸性废水（即一洗后产生酸性洗水以及二洗后产生的酸性洗水）其主要成分为硫酸，硫酸亚铁和少量可溶钛，中和操作所采用的原料为电石渣、氧化钙、氢氧化钙或碳酸钙几乎不含可溶性碱金属盐，中和终点pH=7.0，即pH=7.0时中和合格，在这种条件下，铁，钛和硫酸根几乎被完全沉淀，中和合格的滤液几乎只含有微量硫酸钙，且为硫酸钙的饱和溶液，其含量小于2.0 g/L，随着酸性废水不断被循环利用，其盐分不会富集，因此可无限次封闭循环使用。本发明工艺过程中科学的采用2-5m??脱盐水作为系统补水，中和合格的滤液为硫酸钙的饱和溶液，根据溶度积可以计算出该溶液中硫酸根的含量的最大值为2.0g/l，一旦硫酸根超过这个浓度，就会以硫酸钙沉淀的形式沉积下来，所以中和合格的滤液中的硫酸根浓度都小于2.0g/l，因此偏钛酸一洗和二洗洗水的封闭循环使用方法中不会存在盐类富集现象。
综上所述，本发明的有益效果是：该发明的方法所制备每吨金红石产品一洗和二洗操作所需脱盐水量仅为2-5吨左右，相对于传统硫酸法钛白粉生产工艺节约脱盐水水量40吨，且得到的成品钛白粉质量无影响；钛白粉生产过程中一洗二洗洗水的封闭循环使用方法不仅节约了水资源，还降低了生产成本；同时脱盐水消耗量的降低，减少了制备脱盐水过程氯化钠排放，降低了对水体的污染，具有环保和经济双重效益。
附图说明
图1是每吨钛白粉生产过程中酸性洗水的典型的循环使用方法示意图。
具体实施方式
下面对本发明作详细的说明。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1：
采用现有的普通一洗和二洗方法制备金红石型钛白粉
 将钛白粉生产过程中合格的水解料浆泵进压滤机，采用脱盐水进行一洗，每吨二氧化钛的洗水量约为15吨，并得到15吨左右一洗酸性洗水A1；一洗合格的偏钛酸进行打浆、漂白处理，合格的漂白料泵进压滤机，采用脱盐水进行二洗，每吨二氧化钛的洗水量约为30吨，并得到30吨左右二洗酸性洗水A2；二洗合格偏钛酸经盐处理、锻烧得到金红石型二氧化钛粗品，二氧化钛粗品经湿磨、砂磨、包膜和气粉，得到钛白粉产品A3，相关数据见表1。
实施例2：
如图1所示，将实施实例1中酸性洗水A2采用氢氧化钙中和合格，并采用压滤机压滤得到滤液B0约28吨；
将实施实例1中水洗合格的一洗偏钛酸进行打浆、漂白处理得到合格漂白料浆，合格的漂白料泵进压滤机，首先采用约28吨B0进行二洗，然后采用约2吨脱盐水继续洗涤，总共得到约30吨酸性洗水B2；采用B2进行下一批偏钛酸的一洗操作，每吨二氧化钛的酸性洗水耗量约为15吨，并得到15吨左右一洗酸性洗水B1；二洗合格偏钛酸经盐处理、锻烧得到金红石型二氧化钛粗品，二氧化钛粗品经湿磨、砂磨、包膜和气粉，得到钛白粉产品B3，相关数据见表1。
实施例3：
将实施实例2中得到的酸性洗水B1和剩余酸性洗水B2采用电石渣中和合格，并采用压滤机压滤得到滤液C0约28吨；
将实施实例2中水洗合格的一洗偏钛酸进行打浆、漂白处理得到合格漂白料浆，合格的漂白料泵进压滤机，首先采用约28吨C0进行前段二洗，然后采用约2吨脱盐水继续后段洗涤，总共得到约30吨二酸性洗水C2；采用C2进行下一批偏钛酸的一洗操作，每吨二氧化钛的酸性洗水耗量约为15吨，并得到15吨左右一洗酸性洗水C1；二洗合格偏钛酸经盐处理、锻烧得到金红石型二氧化钛粗品，二氧化钛粗品经湿磨、砂磨、包膜和气粉，得到钛白粉产品C3，相关数据见表1。
实施例4：
    按照本专利要求工艺：二洗后的30吨酸性洗水中的15吨左右用于一洗；一洗酸性洗水水和剩余的二洗酸性洗水采用氢氧化钙中和后滤液约28吨返回用于二洗前段洗水，紧接着采用2吨左右脱盐水作为二洗后段洗水，参照实施实例3进行循环。严格按照工艺需求循环100次，得到对应酸性废水中和滤液D0，成品钛白粉D3。
表1.实施实例监测数据
Figure 742169DEST_PATH_IMAGE001
表1数据说明：本专利中采用的酸性废水中和后滤液用于偏钛酸二洗前段水，二洗后段水补充2-5吨脱盐水，二洗偏钛酸质量未受影响；二洗过程产生的酸性废水部分用于偏钛酸一洗过程，一洗得到的偏钛酸质量未受影响；偏钛酸一洗和二洗过程产生的酸性废水采用氢氧化钙中和后滤液用于二洗；上述工艺水中无次数循环进行，水的封闭循环过程中废水中和后滤液电导率数据表明没有可溶性盐分富集现象，水质可用于钛白粉生产过程中二洗；一洗二洗洗水中和后的封闭循环使用工艺未对钛白粉质量产生影响。 

Claims (5)

1.一种金红石型钛白粉生产过程中酸性洗水的循环使用方法，所述酸性洗水包括偏钛酸一洗后产生的酸性洗水和偏钛酸二洗后产生的酸性洗水，其特征在于：所述偏钛酸二洗后产生的酸性洗水一部分用于偏钛酸的一洗过程；且所述偏钛酸二洗过程所需洗水的前段水由偏钛酸二洗和偏钛酸一洗产生的酸性废水混合后再经过中和处理并过滤产生滤液提供。
2.根据权利要求1所述的一种金红石型钛白粉生产过程中酸性洗水的循环使用方法，其特征在于：所述偏钛酸的一洗过程所需洗水全部由偏钛酸二洗后产生的酸性洗水提供。
3.根据权利要求1所述的一种金红石型钛白粉生产过程中酸性洗水的循环使用方法，其特征在于：在二洗过程中，先采用偏钛酸一洗后产生酸性洗水和偏钛酸二洗后产生的酸性洗水均进行中和后过滤所得滤液进行洗涤后，再加入脱盐水，其加量为每吨钛白粉2-5m??。
4.根据权利要求1所述的一种金红石型钛白粉生产过程中酸性洗水的循环使用方法，其特征在于：中和所述偏钛酸一洗后产生酸性洗水和偏钛酸二洗后产生的酸性洗水采用的原料为电石渣、氧化钙、氢氧化钙或碳酸钙，其状态为浆料，粉状或块状固体。
5.根据权利要求1所述的一种金红石型钛白粉生产过程中酸性洗水的循环使用方法，其特征在于：偏钛酸一洗后产生酸性洗水和偏钛酸二洗后产生的酸性洗水均进行中和后过滤所得滤液、偏钛酸二洗后产生的酸性洗水循环利用于偏钛酸的一洗和二洗过程。
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