CN112047370A - 钛白废酸和酸性废水综合利用制备建筑石膏工艺 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种钛白废酸和酸性废水综合利用制备建筑石膏工艺，通过利用硫酸法生产钛白粉所产生的废物作为主要原材料，从而生产得到建材石膏，实现了废物的资源化利用，同时减少了废酸、废水中和处理需要的石灰、电石渣、石粉，降低了处理处置成本；也消除了中和处理产生的钛石膏带来的固体废弃物的二次污染。无论是经济效益还是环境效益，都得到显著的改善和提高，本发明提供一种钛白废酸和酸性废水综合利用回收建筑石膏工艺，能够将钛石膏变成建筑用的建筑石膏，对石膏的品质明显予以改善，从而使得石膏能被回收利用，产生经济效益和环境效益。
Description
技术领域
本发明涉及一种回收利用系统及其工艺，尤其涉及一种钛白废酸和酸性废水综合利用制备建筑石膏工艺。
背景技术
硫酸法钛白粉生产过程产生大量的含硫酸和硫酸亚铁的酸性废水。由于生产品种的不同和所用设备不同，吨成品产生的酸性废水量在50～100m3，其中以偏钛酸水洗工序产生的酸性废水占绝大部分。通常这部分酸性废水经过滤器过滤后送至废水站进行中和处理。
酸性废水具有较强的腐蚀性，如不加治理直接排出，会腐蚀管道和构筑物；排入水体，会改变水体pH值，影响水生生物和渔业生产；排入农田，会改变土壤的性质，使土壤酸化，危害农作物。另外如直接排放，也造成了酸原料的流失和浪费，所以需要处理并回收利用。
现有酸性废水处理工艺，通常采用中和法处理，通过石灰石或电石渣等将酸性废水pH值调节至中性，再通过板框过滤，分离石膏渣，分离后的净水再送至污水处理站处理后排放。但是现有的酸性废水处理需要采用大量石灰石或电石渣等中和处理，同时产生大量的石膏渣，会造成酸性废水处理费用高昂的问题。
发明内容
针对上述技术中存在的不足之处，本发明提供一种钛白废酸和酸性废水综合利用制备建筑石膏工艺，能够将钛石膏变成建筑用的建筑石膏，对石膏的品质明显予以改善，从而使得石膏作为建筑石膏而被使用，产生经济效益和环境效益。
为实现上述目的，本发明提供一种钛白废酸和酸性废水综合利用制备建筑石膏工艺，包括以下步骤：
S1：将钛白酸性废水转移至搅拌混合罐中，加入螯合剂进行充分搅拌；
S2：在间歇性曝气的条件下，加入碱性物质调节溶液的pH值；
S3：静置后过滤，收集过滤后的液体作为中水使用；并且得到含水量为20-55％的污泥滤饼进行后续步骤；
S4：向污泥滤饼加入钛白废酸，混合均匀后进行过滤，得到滤液和滤渣；
S5：向滤渣中加入体积1-2倍中水进行洗涤，在高温下烘干，得到符合建筑石膏标准的建筑石膏。
作为优选，在步骤S1中，添加的50-100mg/L的螯合剂与钛白酸性废水反应。
作为优选，所述螯合剂为二甲基二硫代氨基甲酸钠、氢氧化钠和碳酸钠的混合物，二甲基二硫代氨基甲酸钠、氢氧化钠和碳酸钠三者按照质量比为20-25:50-55:20-30进行混合。
作为优选，在步骤S2中，采用间歇性曝气的方式进行处理，以1000-2000L/min的速率进行曝气处理，加入浓度为1-2mol/L的氢氧化钙调节溶液的pH值。
作为优选，利用氢氧化钙将溶液的pH值控制在弱碱性环境下，控制溶液的pH值在7.0-9.0之间。
作为优选，在步骤S3中，静置后收集沉淀物作为污泥滤饼，对污泥滤饼进行压滤脱水，同时利用水分检测仪检测污泥滤饼的含水量，确保污泥滤饼的含水量在20-55％之间。
作为优选，将废酸加入至污泥滤饼中，废酸与污泥滤饼按照体积比为2.5:1-1:1进行混合搅拌，混合后进行过800-1000目筛，得到滤液和滤渣。
作为优选，将滤渣收集后加入体积1-2倍中水进行洗涤，洗涤液回流至酸性废水处理过程；并且将洗涤之后的滤渣在120-135℃的条件下烘干，得到符合建筑石膏标准用的石膏。
本发明的有益效果是：本申请利用硫酸法生产钛白粉的过程所述产生的废料作为主要原材料，从而制备得到生产用的建筑石膏，实现了废物的资源话利用，同时还可以对环境进行改善，无论是经济效益还是环境效益，都有效得以改善。
附图说明
图1为本申请的步骤流程图。
具体实施方式
为了更清楚地表述本发明，下面结合附图和实施例对本发明做进一步地描述，当然实施例并不代表本申请的保护范围，在没有付出创造性劳动的前提下，针对本申请的技术方案作出的简单置换都属于本申请的保护范围。
请参阅图1，本申请公开了一种钛白废酸和酸性废水综合利用制备建筑石膏工艺，包括以下步骤：
S1：将钛白酸性废水转移至搅拌混合罐中，加入螯合剂进行充分搅拌；
S2：在间歇性曝气的条件下，加入碱性物质调节溶液的pH值；
S3：静置后过滤，收集过滤后的液体作为中水使用；并且得到含水量为20-55％的污泥滤饼进行后续步骤；
S4：向污泥滤饼加入钛白废酸，混合均匀后进行过滤，得到滤液和滤渣；
S5：向滤渣中加入体积1-2倍中水进行洗涤，在高温下烘干，得到符合建筑石膏标准的建筑石膏。
在本实施例中，无论是废水还是废酸，采用的都是利用硫酸法制备钛白粉后排出的“三废”中的废水和废酸，实现了废物的资源化利用，将无法进行使用的钛石膏转化为建筑石膏，有效提高了经济利益，相比较现有技术采用石灰、石灰石或电石渣等将稀废酸pH值调节至中性，再通过板框过滤，分离石膏渣，分离后的净水再送至污水处理站处理后排放，现有技术需要采用大量石灰石或电石渣等中和处理，同时产生大量的石膏渣，会造成酸性废水处理费用高昂的问题但是钛石膏却无法被使用，而采用本申请将无法进行使用的钛石膏转化为建筑石膏，有效提高了经济利益。
为了实现上述目的，在步骤S1中，添加的50-100mg/L的螯合剂与钛白酸性废水参加反应，螯合剂为二甲基二硫代氨基甲酸钠、氢氧化钠和碳酸钠的混合物，二甲基二硫代氨基甲酸钠、氢氧化钠和碳酸钠三者按照体积比为20-25:50-55:20-30进行混合均匀。在本实施例中，由于废水中含有大量的亚铁离子、铁离子以及钙离子以及废酸，首先利用螯合剂对溶液中的亚铁离子实现螯合，使得不会在后续的反应中被氧化，氢氧化钠会与溶液中的铁离子生成氢氧化铁沉淀，而碳酸钠和氢氧化钠会与废酸发生中和反应，钙离子发生反应生成最后得到微溶的硫酸钙沉淀，硫酸钙的沉淀更稳定存在，在后续进行过滤的时候，能全部将钙离子从溶液中分离出；此外，针对螯合剂的配比，如果螯合中的二甲基二硫代氨基甲酸钠较多，就会与铁离子产生螯合反应，从而影响氢氧化铁的沉淀，如果太少，就无法完全将亚铁反应完毕，而同时氢氧化钠和碳酸钠也会影响到沉淀物的生成。
在步骤S2中，采用间歇性曝气的方式进行处理，以1000-2000L/min的速率进行曝气处理，加入浓度为1-2mol/L的氢氧化钙调节溶液的pH值，利用氢氧化钙将溶液的pH值控制在弱碱性环境下，溶液的pH值为7.0-9.0之间。在本实施例中，增加曝气处理，进一步防止对亚铁的氧化，如果氧化得到三价铁后，变成氢氧化铁沉淀就很难被洗涤出来，会和硫酸钙的沉淀混合在一起，因此就需要进行曝气处理，而加入氢氧化钙调节pH，一方面确保在弱碱性环境下，另一方面生成的产物不会对其他沉淀物造成干扰。
在步骤S3中，静置后收集沉淀物，对沉淀物进行抽滤，同时利用水分检测仪检测沉淀物的含水量，确保污泥滤饼的含水量控制在20-55％之间；将废硫酸加入至污泥滤饼中，废硫酸与污泥滤饼按照体积比为2.5:1-1：1进行混合搅拌，混合后进行过800-1000目筛，得到滤液和滤渣。在本实施例中，通过加入“三废”中的废硫酸，因为污泥滤饼中主要成分是少量氢氧化铁和氢氧化亚铁以及硫酸钙；加入废硫酸以后，与氢氧化亚铁和氢氧化铁反应，得到硫酸亚铁和硫酸铁溶液，硫酸钙是沉淀，不溶于酸，最后至得到了硫酸钙，也就是建筑石膏的主要成分，而其他成分被酸溶解在溶液中，进而得到分离；更为具体的是，确保污泥滤饼的含水量控制在一定的范围内，这是因为如果含水量过低，这样后续过程中加入的废酸的浓度就会处于一个较高的水平，就有可能生产铁的配位离子，从而附着在硫酸钙上，而如果含水量将高，添加的废酸就会在一定程度上被稀释，就无法与氢氧化亚铁和氢氧化铁完全反应，从而造成建筑石膏中含有部分的氢氧化亚铁和氢氧化铁，最后过筛，从而使得得到的建筑石膏颗粒更均匀细腻。
最后将将滤渣收集后加入体积1-2倍中水进行洗涤，并且将洗涤之后的滤渣进行在120-135℃的条件下进行烘干，得到符合建筑石膏标准用的建筑石膏；利用中水除去多余的酸，烘干后便于储存与运输，此外采用的中水为之前所收集的，并不需要重新制取，不仅实现了资源的重复化利用，同时有效降低生产成本。
更为可贵的是，过筛后得到的滤液是生产聚合硫酸铁的材料，经过进一步的制备可得到化工用的聚合硫酸铁，从而实现废物的循环再生利用。
以一个钛白粉工厂作为实例说明采用本申请所提供的技术方案后后产生的经济效益：
工厂原处理方案中1500吨/天废酸不再需要中和处置，大大节省了设备投资、折旧、人工、处置等费用，同时没有一般固废钛石膏的产生，而是产生了白色硫酸钙(建筑石膏)产品，节省一般固废处理处置费用。
资源化处理成本计算：
资源化处置得到的建筑石膏外售。吨钛白粉处理综合成本核算如下表所示：
原处理方案成本计算：
以2020年4月的数据计算，2020年4月吨钛白粉产生的废酸及废水中和处理成本为1149.83元/吨钛白粉，钛石膏以108元/吨补贴外运给水泥生产企业处置，将此成本折算后钛白粉三废处理综合成本为1350.95元/吨钛白粉。
记过计算可以明确得出本申请能有效降低企业的生产成本，同时也有利于资源环境。
Claims (8)
1.一种钛白废酸和酸性废水综合利用制备建筑石膏工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将钛白酸性废水转移至搅拌混合罐中，加入螯合剂进行充分搅拌；
S2：在间歇性曝气的条件下，加入碱性物质调节溶液的pH值；
S3：静置后过滤，收集过滤后的液体作为中水使用；并且得到含水量为20-55%的污泥滤饼进行后续步骤；
S4：向污泥滤饼加入钛白废酸，混合均匀后进行过滤，得到滤液和滤渣；
S5：向滤渣中加入体积1-2倍中水进行洗涤，在高温下烘干，得到符合建筑石膏标准的建筑石膏。
2.根据权利要求1所述的钛白废酸和酸性废水综合利用制备建筑石膏工艺，其特征在于，在步骤S1中，添加的50-100mg/L的螯合剂与钛白酸性废水反应。
3.根据权利要求2所述的钛白废酸和酸性废水综合利用制备建筑石膏工艺，其特征在于，所述螯合剂为二甲基二硫代氨基甲酸钠、氢氧化钠和碳酸钠的混合物，二甲基二硫代氨基甲酸钠、氢氧化钠和碳酸钠三者按照质量比为20-25:50-55:20-30进行混合。
4.根据权利要求1所述的钛白废酸和酸性废水综合利用制备建筑石膏工艺，其特征在于，在步骤S2中，采用间歇性曝气的方式进行处理，以1000-2000L/min的速率进行曝气处理，加入浓度为1-2mol/L的氢氧化钙调节溶液的pH值。
5.根据权利要求4所述的钛白废酸和酸性废水综合利用制备建筑石膏工艺，其特征在于，利用氢氧化钙将溶液的pH值控制在弱碱性环境下，控制溶液的pH值在7.0-9.0之间。
6.根据权利要求1所述的钛白废酸和酸性废水综合利用制备建筑石膏工艺，其特征在于，在步骤S3中，静置后收集沉淀物作为污泥滤饼，对污泥滤饼进行压滤脱水，同时利用水分检测仪检测污泥滤饼的含水量，确保污泥滤饼的含水量在20-55%之间。
7.根据权利要求1所述的钛白废酸和酸性废水综合利用制备建筑石膏工艺，其特征在于，将废酸加入至污泥滤饼中，废酸与污泥滤饼按照体积比为2.5:1-1：1进行混合搅拌，混合后进行过800-1000目筛，得到滤液和滤渣。
8.根据权利要求1所述的钛白废酸和酸性废水综合利用制备建筑石膏工艺，其特征在于，将滤渣收集后加入体积1-2倍中水进行洗涤，洗涤液回流至酸性废水内进行处理；并且将洗涤之后的滤渣在120-135℃的条件下烘干，得到符合建筑石膏标准用的石膏。
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