CN109748371A - 一种利用钢渣处理钛白废酸的方法 - Google Patents

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Abstract

一种利用钢渣处理钛白废酸的方法，将钢渣加入到钛白废酸中，在密闭反应器中进行搅拌反应，反应时间10～120min，反应温度20～90℃，当直至钢渣与钛白废酸的混合物料的pH值为6～8时，停止反应静置沉淀，获得固相和液相。本发明方法解决了钛白废酸不能低成本大规模消纳的技术与环保难题，社会效益十分显著，具有很好的推广前景。

Description

一种利用钢渣处理钛白废酸的方法
技术领域
本发明属于环保与化工领域，具体设计一种利用钢渣处理钛白废酸的方法。
背景技术
攀枝花被誉为“中国钒钛之都”，2016年攀枝花硫酸法钛白粉产能33.4万吨，生产一吨钛白粉过程中偏钛酸水解将产生废酸8～10吨，其中25～35％返回流程再使用，实际排放的废酸为6～6.5吨；据统计，按目前钛白粉产量计算，废酸排放总量高达180万吨；现在，废酸处理一般采用氧化钙中和法，中和一吨钛白粉所产生的废酸需要消耗3～3.5吨氧化钙，生成湿渣8吨；根据按年产30万吨钛白粉算，产生废渣240万吨，这将消耗氧化钙百万吨；而一吨氧化钙的价格在160元左右，这笔费用就是1.6亿元；如何低成本大规模消纳钛白废酸已成为硫酸法钛白粉产业的一个技术难题，如果不能有效解决，硫酸法钛白产业将很难健康发展；因此，现急需一种能低成本大量处理钛白废酸的方法。
钢渣是冶金工业炼钢过程中产生的废渣，其产生率为粗钢产量的8～15％，2012年全世界排钢渣量约1.8亿吨；中国的钢渣产生量随着钢铁工业的快速发展而迅速递增，因此，钢铁企业废渣的处理和资源化利用问题也越来越受到重视。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用钢渣处理钛白废酸的方法，通过中和反应，控制反应物料的成分和酸碱度，基于较低成本解决大规模消纳钛白废酸的技术难题。
本发明的方法为：
将钢渣加入到钛白废酸中，在密闭反应器中进行搅拌反应，反应时间10～120min，反应温度20～90℃，当钢渣与钛白废酸的混合物料的pH值为6～8时，停止反应静置沉淀，获得固相和液相。
上述方法中，如钢渣与钛白废酸的混合物料的pH值>8，则继续向混合物料中加入钢渣，重复上述的搅拌反应，直至反应结束后全部物料的pH值为6～8。
上述方法获得的固相与液相过滤分离，固相洗涤烘干后作为废渣运往渣场丢弃或回收利用，液相作为钛白厂工业用水。
上述的钢渣中氧化钙按质量百分比为30～50％，粒度60～320目。
上述的钛白废酸中硫酸的质量百分比为18～22％，Fe2+和Fe3+浓度15～50g/L，Mg2+浓度1～7g/L，Al3+浓度0.5～3.0g/L，Mn2+浓度1～6g/L，Sc3+浓度1～40ppm。
本发明方法的有益效果为：钢渣的主要矿物组成为硅酸三钙、硅酸二钙、钙镁橄榄石、钙镁蔷薇辉石、铁酸二钙等；其中氧化钙含量30～50％，因此可利用钢渣中和处理钛白废酸，实现钛白废酸的低成本大规模消纳；用本发明的方法处理钛白废酸成本低廉，且原料钢渣为难以处理的工业废弃物；中和反应后钛白废酸中杂质进入渣相，可直接运往渣场丢弃或回收利用；同时，得到的液体可直接排放或回收作为工业用水；本发明方法解决了钛白废酸不能低成本大规模消纳的技术与环保难题，社会效益十分显著，具有很好的推广前景。
具体实施方式
本发明实施例中，向钛白废酸中加入钢渣时，每次加入比例按质量比为钛白废酸:钢渣＝10:(1～3)。
本发明实施例中，停止反应后静置时间为8～10分钟。
本发明实施例中将钢渣中的钙含量换算为氧化钙形成氧化钙的质量百分比。
本发明的方法获得的固相沉淀成分以石膏(水合硫酸钙)为主，同时还包括金属氧化物，经水洗涤后为中性，既可以堆存处理，也可以通过其他技术进行有价组元的回收和利用。
本发明的方法获得的液相指标满足《污水综合排放标准》(GB8978-1996)，可直接排放；同时指标符合硫酸法生产钛白粉工艺的用水标准(电导率≤10μS/cm，SiO2≤0.5mg/L，pH值(25℃)≥7～8，Cl-≤0.1mg/L)因此可回用到钛白粉生产过程中，实现水的循环利用。
下面结合实施例对本发明作进一步的描述，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
本发明实施例中钛白废酸中Fe2+和Fe3+浓度15～50g/L，Mg2+浓度1～7g/L，Al3+浓度0.5～3.0g/L，Mn2+浓度1～6g/L，Sc3+浓度1～40ppm。
实施例1
将硫酸的质量百分比20％钛白废酸100g置于密闭反应器，首次加入钢渣11.43g，所述的钢渣中氧化钙质量百分比为50％，粒度60目；60℃搅拌反应30分钟后，此时测得混合物料的pH值为4.3；再次加入高钢渣11.43g，60℃搅拌反应30分钟，此时测得混合物料的pH值为7.7；停止反应静置10分钟沉淀完全，过滤分离固相和液相；液相直接排放或返回用作工业用水，固相沉淀物洗涤烘干后丢往渣场。
实施例2
将硫酸的质量百分比18％钛白废酸120g置于密闭反应器，加入钢渣30.86g，所述的钢渣中氧化钙质量百分比为40％，粒度200目；30℃搅拌反应120分钟后，此时测得值pH值为7.9；停止反应静置8分钟沉淀完全，过滤分离固相和液相；液相直接排放或返回用作工业用水，固相沉淀物洗涤烘干后丢往渣场。
实施例3
将硫酸的质量百分浓度为22％钛白废酸90g置于密闭反应器，加入钢渣11g，所述的钢渣中氧化钙质量百分比为35％，粒度200目；90℃搅拌反应20分钟后，此时测得混合物料的pH值为2.3；再次加入钢渣12.33g，90℃搅拌反应20分钟，此时测得混合物料的pH值为4.7；第三次加入钢渣9.03g，90℃搅拌反应20分钟，此时测得pH值为7.6；停止反应静置8分钟沉淀完全，过滤分离固相和液相；液相直接排放或返回用作工业用水，固相沉淀物洗涤烘干后丢往渣场。
实施例4
将硫酸的质量百分浓度为22％钛白废酸100g置于密闭反应器，首次加入钢渣27.93，所述的钢渣中氧化钙质量百分比为45％，粒度120目；60℃搅拌反应60分钟后，此时测得pH为6.9；停止反应静置10分钟沉淀完全，过滤分离固相和液相；液相直接排放或返回用作工业用水，固相沉淀物洗涤烘干后丢往渣场。

Claims (5)

1.一种利用钢渣处理钛白废酸的方法，其特征在于：将钢渣加入到钛白废酸中，在密闭反应器中进行搅拌反应，反应时间10～120min，反应温度20～90℃，当钢渣与钛白废酸的混合物料的pH值为6～8时，停止反应静置沉淀，获得固相和液相。
2.根据权利要求1所述的一种利用钢渣处理钛白废酸的方法，其特征在于：如钢渣与钛白废酸的混合物料的pH值>8，则继续向混合物料中加入钢渣，重复上述的搅拌反应，直至反应结束后全部物料的pH值为6～8。
3.根据权利要求1所述的一种利用钢渣处理钛白废酸的方法，其特征在于获得的固相与液相过滤分离，固相洗涤烘干后作为废渣运往渣场丢弃或回收利用，液相作为钛白厂工业用水。
4.根据权利要求1所述的一种利用钢渣处理钛白废酸的方法，其特征在于所述的钢渣中氧化钙按质量百分比为30～50％，粒度60～320目。
5.根据权利要求1所述的一种利用钢渣处理钛白废酸的方法，其特征在于所述的钛白废酸中硫酸的质量百分比为18～22％，Fe2+和Fe3+浓度15～50g/L，Mg2+浓度1～7g/L，Al3+浓度0.5～3.0g/L，Mn2+浓度1～6g/L，Sc3+浓度1～40ppm。
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