CN109110939A - 一种钛白粉三洗水回收方法及回收装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钛白粉三洗水回收方法及回收装置，通过采用先膜分离再沉降分离的步骤，并使部分膜分离液及沉降分离的溢流白水通过打循环的方式回到分离前储罐循环处理，回收效率高，精度高，分离出的清水中几乎不含有钛白粉颗粒，沉降分离得到的钛白粉浆料浓度可以达到15.0～20.0％。采用本发明的回收方法，原沉降设备可减少80％，钛白颗粒的回收达到100％，在水洗工序几乎不产生钛白粉的流失。
Description
技术领域
本发明涉及钛白粉生产技术领域，具体涉及钛白粉三洗水回收方法及装置。
背景技术
我国钛白粉产量2017年已达到了287万吨(中国产业信息网)，位居世界第一，目前近90％以上产能的钛白粉生产采用硫酸法，80％以上产能的产品是金红石钛白粉，该型钛白粉为高档颜料用钛白粉，需要经过表面无机改性、水洗(行业称为三洗)、干燥、气流粉碎等多道工序的处理。
国内三洗一般采用板框过滤水洗工艺，板框过滤以滤布为过滤介质，滤布损耗大，更换频繁，水洗效率低，水耗也随之上升，据统计每吨钛白粉需消耗60～70吨水。另一方面，因后处理钛白粉颗粒粒径在0.15～0.30um之间，滤布的穿滤现象较为严重，三洗废水的固含量一般都在0.4～0.6％。为此，现有企业一般都设置回收装置，用以回收三洗水中流失的钛白粉。
现有三洗水回收工艺流程为：
1、脱盐水→钛白粉三洗→洗后浓白水→CN沉降回收；
2、脱盐水→钛白粉三洗→洗后浓白水→斜板沉降回收。
现有三洗水回收采用CN过滤器或斜板沉降池回收废水中的钛白粉，CN过滤器或斜板沉降池的回收效率与原水中含有的固形物浓度有关，原水固形物浓度大，回收效率高，反之效率低。三洗废水的固含量一般都在0.4～0.6％，浓度很低，回收效率较低。且采用现有回收工艺还存在回收精度差，过滤后的白水无法二次利用的问题。沉降回收后的清液中仍含有约50ppm的钛白粉颗粒，这部分钛白粉随废水排至废水处理工序，既浪费了资源也增加了废水处理负荷。
发明内容
为解决现有三洗水回收工艺回收效率低、精度差的技术问题，本发明提供一种钛白粉三洗水回收方法及回收装置，用于回收三洗水中的钛白粉时，过滤精度高，过滤后的白水中几乎不含有钛白粉，白水可二次利用；回收效率高，以单吨钛白后处理水耗15吨，三洗废水中含钛白粉50ppm计，一年产10万吨钛白粉企业年节约钛白粉约75吨，经济效益可观。
为此，本发明采用的技术方案是：
一种钛白粉三洗水回收方法，包括以下步骤：
(1)将三洗白水存储在三洗水中转罐中；
(2)通过第一水泵将存储在三洗水中转罐中的三洗水泵入膜分离器进行浓缩分离，分离出的清水存储到清水罐中再利用，浓缩后的白水分成A、B两路，A路回到三水洗中转罐循环处理，B进入浓白水中转罐；A路水的体积流量与B路水的体积流量的比为1:3～4；
(3)浓白水中转罐中的浓白水通过第二水泵泵入沉降池进行沉降分离，沉降池底部分离出的高浓度的钛白粉浆料送回三洗工序，顶部的溢流白水回到三水洗中转罐中循环处理。
为了解决现有三水洗回收工艺存在的回收精度低、回收效率低的问题，本发明的发明人多次不定期地检测分析了三水洗废水的性质，总结三水洗废水的特性参数如表1：
表1 三水洗废水性质检测指标
| 序号 | 检测项目 | 单位 | 数值 | 备注 |
| 1 | TDS | mg/L | 8000～10000 | 主要为硫酸钠 |
| 2 | 硬度 | mg/L | 3～5 | |
| 3 | 温度 | ℃ | 40～50 | |
| 4 | 原水固含量 | ％ | 0.4～0.6 | |
| 5 | 经回收后废水中固含量 | ％ | 5.0～6.0 | 原回收工艺 |
TDS为溶解于水中的总固体含量，称为总溶解固体，又称溶解性固体总量，测量单位为毫克/升(mg/L)。TDS值越高，表示水中含有的杂质越多。
从表1可以看出，经表面处理后的物料中离子含量稳定，机械杂质单一，适用于膜回收工艺。超滤膜是一种孔径规格一致，额定孔径范围为0.01～0.2微米的一种微孔过滤膜，以压力差为推动力的膜过滤方法为超滤膜过滤。超滤膜以膜两侧的压力差为驱动力，以膜为过滤介质，在一定的压力下，使小分子溶质和溶剂穿过一定孔径的超滤膜，而使大分子的杂质等不能透过，留在膜的一边，从而达到溶液的净化、分离及浓缩的目的。金红石型钛白粉粒径一般在0.3～0.4um左右，适于采用超滤膜过滤回收。
基于以上的研究基础，本发明的发明人对现有的三水洗回收流程作出了改进，在现有沉降分离工序前增加了一道超滤膜过滤，将超滤膜组成模组，采用串联或并联的方式，首先对三水洗废水进行分离浓缩，后再进入斜板沉降池或CN过滤器沉降分离，极大的提高了斜板沉降槽或CN过滤器的沉降效率，并且通过采用使部分膜分离液及沉降分离的溢流白水通过打循环的方式回到分离前储罐循环处理，进一步提高过滤精度。采用本发明的技术方案原沉降设备可减少80％，钛白颗粒的回收达到100％，在水洗工序几乎不产生钛白粉的流失。
为了提高回收效率及回收精度，进一步优选所述膜分离器的工作压力0.1～0.3Mpa、进水PH值2～10、工作温度5℃～45℃。研究表明，压力、PH值及温度处于这一范围时膜的分离效率最高。
为了提高回收效率及回收精度，进一步优选步骤(2)中所述的膜分离器为中空纤维膜组件，膜材料为聚丙烯腈。聚丙烯腈(PAN)中空纤维膜具有优异的化学稳定性和耐热性能，适用于废水分离。
为了提高回收效率及回收精度，进一步优选所述步骤(2)中的中空纤维膜的孔径为5～15nm，膜直径为150～180mm，膜长度为1300～1500mm。采用这样的技术方案分离钛白粉颗粒时，可清洗效果好，且能保证管内流速≥3.5米/秒，确保运行过程中中空纤维膜不堵塞。
为了提高回收效率及回收精度，进一步优选所述步骤(3)中的沉降池为CN过滤器或斜板沉降池。
为了提高回收效率及回收精度，进一步优选步骤(3)中所述的沉降池的进水浓度为2.5～3.5％，物料停留时间为1～2小时。
一种用于上述任意一项回收方法的钛白粉三洗水回收装置，包括三水洗中转罐、第一水泵、膜分离器、清水罐、浓白水中转罐、第二水泵、沉降池；所述三水洗中转罐通过管道与第一水泵的进口连通，第一水泵的出口通过管道与膜分离器的进口连通，膜分离器的浓缩液出口通过管道分别与三水洗中转罐及浓白水中转罐的进口相连通，膜分离器的分离液出口通过管道与清水罐的进口连通，浓白水中转罐的出口通过管道与第二水泵的进口连通，第二水泵的出口通过管道与沉降池的原水进口连通，沉降池顶部的白水溢流口通过管道与三水洗中转罐的进口连通。
进一步地，所述的膜分离器为中空纤维膜组件，膜材料为聚丙烯腈。
进一步地，中空纤维膜的孔径为5～15nm，膜直径为150～180mm，膜长度为1300～1500mm。
进一步地，所述沉降池为CN过滤器或斜板沉降池。CN型过滤器是一种固液分离装置，是西恩公司自主知识产权的专利产品，采用高分子粒子吸附过滤技术，利用一层悬浮过滤介质，吸收过滤液体中的悬浮物，使排出液清澈，保证该设备除去悬浮物效率在98.5％以上。
本发明的有益效果：本发明通过采用先膜分离再沉降分离的步骤，并使部分膜分离液及沉降分离的溢流白水通过打循环的方式回到分离前储罐循环处理，回收效率高，精度高，分离出的清水中几乎不含有钛白粉颗粒，沉降分离得到的钛白粉浆料浓度可以达到15.0～20.0％。采用本发明的回收方法，原沉降设备可减少80％，钛白颗粒的回收达到100％，在水洗工序几乎不产生钛白粉的流失。以单吨钛白后处理水耗15吨，三洗废水中含钛白粉50ppm计，一年产10万吨钛白粉企业年节约钛白粉约75吨，经济效益可观。
附图说明
图1是实施方式1的工艺流程图。
图2是实施方式2的工艺流程图。
图3是实施方式1的结构示意图。
图4是实施方式2的结构示意图。
标号说明：
01：三水洗中转罐；02：第一水泵；03：中空纤维膜组；04：浓白水中转罐；05：清水罐；06：第二水泵；07：CN过滤器；08：斜板沉淀池。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施方式1
参阅图1，来自三洗工序的流量175立方/小时，浓度为0.5～0.6％的白水1进入三洗水中转罐01，三洗水中转罐01的出口的白水2经第一水泵02增压到0.18Mpa后进入中空纤维膜组03中进行浓缩分离，中空纤维膜组件的工艺参数为：孔径15nm，膜长1330mm，膜直径160mm。中空纤维膜组03分离出的清液5进入清水罐05中再利用，浓缩后的白水分成A、B两路，A路3回到三水洗中转罐循环处理，B路4进入到浓白水中转罐04中。浓白水中转罐04出口的浓白水6经第二水泵06加压到0.02Mpa后进入到CN过滤器07进行沉降分离，CN过滤器07的顶部溢流白水08回到三水洗中转罐01中打循环，连续沉降后，排出CN过滤器07底部的钛白粉浆料7，送至三水洗工序。关键物流的工艺参数见表2。
参阅图3，用于实施方式1的钛白粉三洗水回收装置，包括三水洗中转罐01、第一水泵02、膜分离器03、清水罐05、浓白水中转罐04、第二水泵06、CN过滤器07。三水洗中转罐01为常压有顶储罐，其顶部设有三水洗白水进口011、沉降池回流口012及膜分离器回流口013，其底部设有出水口及排污口。膜分离器03为中空纤维膜组件，膜材料为聚丙烯腈。在本实施例中，中空纤维膜组件的规格参数为：孔径15nm，膜长1330mm，膜直径160mm。在其他实施例中，也可在孔径为5～15nm，膜直径为150～180mm，膜长度为1300～1500mm的范围内选择。膜分离器03为一进两出式，其底部设有原液进口031，顶部设有浓缩液出口032，膜侧面设有分离液出口033，分离液出口033设有上下两个，可择一使用，另一个封闭。CN过滤器07的顶部设有原水进口071，上部侧面设有白水溢流口072，底部设有浆液出口073，浆液出口073上设有闸板阀。第一水泵02及第二水泵06均为离心式水泵，在本实施例中选用不锈钢叶轮。清水罐05、浓白水中转罐04均为常压有顶储罐，分别设有进水口、出水口及排污口。清水罐05的出水口设有闸板阀。
三水洗中转罐01的出水口通过管道与第一水泵02的进口连通。第一水泵02的出口通过管道与膜分离器的原液进口031连通。膜分离器的浓缩液出口032通过管道、三通分别与三水洗中转罐的膜分离器回流口013及浓白水中转罐04的进口相连通。膜分离器的分离液出口033经总管汇流后与清水罐05的进口连通。浓白水中转罐04的出口通过管道与第二水泵06的进口连通。第二水泵06的出口通过管道与沉降池的原水进口071连通。沉降池的白水溢流口072通过管道与三水洗中转罐的沉降池回流口012连通。
表2实施方式1的关键物流的工艺参数
实施方式2
参阅图2，实施方式2的工艺流程与实施方式1的工艺流程基本相同，不同之处仅在于沉降池为斜板沉降池。斜板沉淀池较CN过滤器沉降效率略低，溢流白水的固形物含量偏高，浓缩效果较CN过滤器略差。实施方式2的关键物流的工艺参数见表3。
参阅图4，用于实施方式2的钛白粉三洗水回收装置，该装置与用于实施方式1的基本相同，不同之处仅在于，沉降池为斜板沉降池。斜板沉降池08的顶部设有原水进口081，上部侧面设有白水溢流口082，底部设有浆液出口083，浆液出口083上设有闸板阀。
表3实施方式2的关键物流的工艺参数
由表2及表3中可以看出，膜分离后白水浓度由0.5％提高到2.5～3.5％，清水中几乎不含有固形物，钛白粉的回收率几乎达到100％，该浓度白水再进入斜板或CN过滤器沉降，沉降后浓度可达到15.0％以上，回收后的钛白粉颗粒可直接用于下道工序的生产。以年产10万吨钛白粉企业计，使用本发明的回收方法回收三水洗，可年节约钛白粉75吨左右，以钛白粉的市场价格为16000元/吨计，年增经济效益约120万元。
以上说明书中未做特别说明的部分均为现有技术，或者通过现有技术既能实现。
Claims (10)
1.一种钛白粉三洗水回收方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将三洗白水存储在三洗水中转罐中；
(2)通过第一水泵将存储在三洗水中转罐中的三洗水泵入膜分离器进行浓缩分离，分离出的清水存储到清水罐中再利用，浓缩后的白水分成A、B两路，A路回到三水洗中转罐循环处理，B进入浓白水中转罐；A路水的体积流量与B路水的体积流量的比为1:3～4；
(3)浓白水中转罐中的浓白水通过第二水泵泵入沉降池进行沉降分离，沉降池底部分离出的高浓度的钛白粉浆料送回三洗工序，顶部的溢流白水回到三水洗中转罐中循环处理。
2.如权利要求1所述的回收方法，其特征在于，所述膜分离器的工作压力0.1～0.3Mpa、进水PH值2～10、工作温度5℃～45℃。
3.如权利要求1所述的回收方法，其特征在于，步骤(2)中所述的膜分离器为中空纤维膜组件，膜材料为聚丙烯腈。
4.如权利要求2所述的回收方法，其特征在于，所述步骤(2)中的中空纤维膜的孔径为5～15nm，膜直径为150～180mm，膜长度为1300～1500mm。
5.如权利要求1所述的回收方法，其特征在于，步骤(3)中所述的沉降池为CN过滤器或斜板沉降池。
6.如权利要求1所述的回收方法，其特征在于，步骤(3)中所述的沉降池的进水浓度为1.5～2.5％，物料停留时间为1～2小时。
7.一种用于权利要求1～6任意一项回收方法的钛白粉三洗水回收装置，其特征在于，包括三水洗中转罐、第一水泵、膜分离器、清水罐、浓白水中转罐、第二水泵、沉降池；所述三水洗中转罐通过管道与第一水泵的进口连通，第一水泵的出口通过管道与膜分离器的进口连通，膜分离器的浓缩液出口通过管道分别与三水洗中转罐及浓白水中转罐的进口相连通，膜分离器的分离液出口通过管道与清水罐的进口连通，浓白水中转罐的出口通过管道与第二水泵的进口连通，第二水泵的出口通过管道与沉降池的原水进口连通，沉降池顶部的白水溢流口通过管道与三水洗中转罐的进口连通。
8.如权利要求7所述的回收方法，其特征在于，所述的膜分离器为中空纤维膜组件，膜材料为聚丙烯腈。
9.如权利要求8所述的回收方法，其特征在于，中空纤维膜的孔径为5～15nm，膜直径为150～180mm，膜长度为1300～1500mm。
10.如权利要求7所述的回收方法，其特征在于，所述沉降池为CN过滤器或斜板沉降池。
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