CN105948174A - 氯化法钛白粉后处理废水综合利用方法 - Google Patents

氯化法钛白粉后处理废水综合利用方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种氯化法钛白粉工艺中的副产物的处理方法，具体公开了一种氯化法钛白粉后处理废水综合利用方法，其特征在于采用多次膜处理技术对后处理废水进行处理，最后得到溶质含量大于12%（质量浓度）的氯化钠溶液，再将所得氯化钠溶液作为氯碱生产工艺的生产原料。本发明的优点在于：1）处理速率快；2）不需要对后处理废水进行蒸发结晶，节省大量能源；3）最后所得氯化钠溶液作为氯碱工艺的生产原料，实现氯化法钛白粉工艺与氯碱工艺的有机结合。

Description

氯化法钛白粉后处理废水综合利用方法
技术领域
本发明涉及一种氯化法钛白粉生产工艺，尤其是一种氯化法钛白粉生产中产生的副产物的处理方法。
背景技术
目前，生产二氧化钛的方法主要有硫酸法和氯化法。由于硫酸法的流程长，污染严重，产品质量差而逐步被氯化法取代。
在目前的氯化法钛白粉生产中，其主要的流程为：
a、将钛原料（如：高钛渣）与还原剂（如：石油焦）均匀混合后送入氯化炉中，通入氯气在800℃～1000℃温度下进行沸腾氯化；
b、对氯化后得到的粗制四氯化钛进行分离提纯除去镁、铁、硅和钒等杂质，得到精制四氯化钛；
c、制得的精制四氯化钛液体进行预热蒸发转化为气相，并预热至300℃～500℃；并于此同时在气相四氯化钛加入少量的晶型转化剂（如：三氯化铝）混合进入氧化炉与被预热到1300℃以上的氧气在氧化炉迅速混合，在1300℃～1800℃温度下，小于0.1秒内进行氧化反应生成固相二氧化钛；
d、然后迅速将二氧化钛固体粉末移出反应区并使反应热迅速移去；
e、将氧化炉内反应得到的氯气经过滤器分离出来返回氯化炉，同步经过滤器收集的二氧化钛颗粒粉末并打浆成液体，送后处理工序制成金红石型钛白粉成品。
氯化法钛白粉后处理废水中主要含有1.5%（质量浓度）氯化钠，还含有微量的二氧化钛、六偏铝酸钠、偏铝酸钠、硅酸钠等。直接排放到环境中会对环境造成污染。
目前，行业内通常采用的处理方法为：1）建立大型露天沉淀池，将废水收集后倒入沉淀池中，利用自然蒸发，蒸发后产生的废渣定期人工清理，汇集后堆放。2）用贮槽收集后处理废水，采用反渗透技术，将含盐1.5%（质量浓度）的溶液浓缩到4.5%（质量浓度）左右，送蒸发系统蒸发结晶，结晶物主要为氯化钠固体，汇集后堆放或销售，蒸汽冷凝液和反渗透液混合后回用。然而两种方法均存在一定的缺陷，对于方法1，露天沉淀池占地面积非常大，对场地要求很高，因此采用该方法有很大的局限性；并且由于自然蒸发速率很慢，使得该方法实质上是长期将大量后处理废水堆放在沉淀池中，在雨水季节，大量雨水甚至可能导致废水溢流出沉淀池，对周围环境造成污染。对于方法2，快速蒸发结晶虽然能快速处理废水，但需要消耗大量的能源，废水的处理成本高；且方法1和方法2均没有使后处理废水资源得到充分利用。
发明内容
现有技术均采用蒸发结晶法对后处理废水进行处理，本发明旨在提出一种可以省去对后处理废水进行蒸发结晶步骤的氯化法钛白粉后处理废水综合利用方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：
A、使用超滤膜对后处理废水进行过滤，分离后处理废水中的固体，得到一次滤液和反冲洗渣浆；
B、使用纳滤膜对一次滤液进行过滤，分离高价（≥+2价）金属阳离子，得到含高价（≥+2价）金属阳离子的浓水与二次滤液；
C、二次滤液通过反渗透法分离出部分去离子水，得到反渗透浓液；
D、使用膜浓缩法将反渗透浓液继续浓缩至氯化钠浓度大于12%（质量浓度），得到氯化钠溶液和去离子水，将氯化钠溶液送氯碱系统盐水工序重饱和使用。
由于氯化法钛白粉后处理废水中含有大量的氯化钠，若能将其用作为氯碱生产工艺的氯碱生产原料将是宝贵的资源，但是由于后处理废水中含有大量的重金属离子，若要用于氯碱工艺，必须先将重金属离子除去。本发明设计了一种多次膜处理技术，以除去后处理废水中的细小颗粒和重金属离子，并提高其中的氯化钠的浓度，以使得处理后的后处理废水可作为生产氯碱的原料。本发明实际上是将后处理废水经膜处理后的溶液直接与氯碱工艺相连，避免了现有技术中对后处理废水进行蒸发结晶的步骤，减少副产资源和能源的消耗。本发明的技术方案特别适于氯化法钛白粉与氯碱的联合生产。
作为本发明的进一步改进，将所述步骤B中含高价（≥+2价）金属阳离子的浓水与氯化法钛白粉氯化工段产生的氯化钛渣滤液进行混合处理。业内目前在对氯化钛渣进行处理时，常采用将氯化钛渣中的金属氯化物溶解在稀盐酸溶液中，然后对溶液进行过滤，所得滤液中含有大量重金属元素，此时可加入氧化钙或氢氧化钠等碱性物质使其中重金属离子析出后，采用过滤或蒸发结晶以产生滤渣的方法对重金属离子进行处理。
由于浓水中含有较多的重金属离子，若将其直接排放到环境中将会污染环境，而氯化钛渣滤液水中本身即含有大量的重金属离子，可以在对氯化钛渣滤液水进行处理之前，把所述B步骤中的含重金属离子的浓水混入其中一并进行处理，以避免含重金属离子的浓液的排放。
作为本发明的进一步改进，将步骤C中反渗透法分离出的去离子水和步骤D中膜浓缩法分离出的去离子水回收用于氯化法钛白粉后处理的配浆工序。钛白粉配浆工序需要消耗大量的去离子水，将去离子水用于配浆工序以实现资源的充分利用。
作为本发明的进一步改进，将所述步骤A中的反冲洗渣浆去洗涤氯化工段产生的氯化钛渣，以实现资源的充分利用。
本发明的有益效果是：1）处理速率快，避免后处理废水长期露天放置而对周围环境造成污染；2）不需要对后处理废水进行蒸发结晶，节省大量能源；3）处理后所得氯化钠溶液作为氯碱生产工艺的生产原料，实现氯化法钛白粉工艺与氯碱工艺的有机结合。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
实施例：
以下为采用本发明在实验室处理氯化法钛白粉后处理废水所得出的实验数据。
1、将1000ml后处理废水收集后通入超滤膜设备，在压力推动下使得后处理废水中的水、无机离子、金属离子等通过超滤膜，而二氧化钛等细小颗粒则被截留；过滤后得到含有重金属离子的一次过滤液和反冲洗渣浆，反冲洗渣浆可用于氯化工段产生的氯化钛渣洗涤，一次过滤液测定ss含量为28ppm；
2、将所得一次过滤液通入纳滤设备，由于纳滤膜能够有效截留二价及二价以上的金属离子，因此能够有效截留一次过滤液中的二价及二价以上重金属离子。经过纳滤膜过滤后，得到二次过滤液与含有重金属离子的浓水。将含重金属离子的浓水与氯化工段产生的氯化钛渣滤液水进行混合处理。
3、二次过滤液通过反渗透法分离出质量浓度75%的去离子水，得到剩余的反渗透浓液。
4、使用膜浓缩法将反渗透浓液继续浓缩至氯化钠含量为12%（质量浓度），得到氯化钠溶液和去离子水，将氯化钠溶液送氯碱系统盐水工序重饱和使用。将步骤3中反渗透法分离出的去离子水和步骤4中膜浓缩法分离出的去离子水回收用于氯化法钛白粉后处理的配浆工序。
实验测得每1000ml后处理废水经过本发明的方法处理后可得浓度为12%（质量浓度）的氯化钠溶液约110ml，用于氯碱工艺生产原料氯化钠14.52g。

Claims (4)

1.氯化法钛白粉后处理废水综合利用方法，包括以下步骤：
A、使用超滤膜对后处理废水进行过滤，分离后处理废水中的固体，得到一次滤液和反冲洗渣浆；
B、使用纳滤膜对一次滤液进行过滤，分离高价（≥+2价）金属阳离子，得到含高价（≥+2价）金属阳离子的浓水与二次滤液；
C、二次滤液通过反渗透法分离出部分去离子水，得到反渗透浓液；
D、使用膜浓缩法将反渗透浓液继续浓缩至氯化钠浓度大于12%（质量浓度），得到氯化钠溶液和去离子水，将氯化钠溶液送氯碱系统盐水工序重饱和后使用。
2.根据权利要求1所述的氯化法钛白粉后处理废水综合利用方法，其特征在于：将所述步骤B中含高价（≥+2价）金属阳离子的浓水与氯化法钛白粉工艺氯化工段产生的氯化钛渣滤液进行混合处理。
3.根据权利要求1所述的氯化法钛白粉后处理废水综合利用方法，其特征在于：将步骤C中反渗透法分离出的去离子水和步骤D中膜浓缩法分离出的去离子水回收用于氯化法钛白粉后处理的配浆工序。
4.根据权利要求1～3任一权利要求所述的氯化法钛白粉后处理废水综合利用方法，其特征在于：将所述步骤A中的反冲洗渣浆，去洗涤氯化工段产生的氯化钛渣。
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