CN112390405A - 一种钛白废水的处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钛白废水的处理方法，包括：向反应槽中送入含有金属冶炼废渣粉末的反应物料与钛白废水，使所述物料与钛白废水在含氧条件下进行反应得到处理浆液；将所述处理浆液进行压滤处理，分离后得到处理水和处理物料。金属冶炼废渣和钛白废水均为工业废弃物，现有技术中处理这两种废弃物都需要很高的经济成本，本发明使上述两种废弃物在合适的条件下进行反应，不但解决了金属冶炼废渣的处理，而且实现了对钛白废水的处理，具有良好的经济效益和社会效益。
Description
技术领域
本发明涉及环保技术领域，具体涉及一种钛白废水的处理方法。
背景技术
钛白粉是一种重要的无机化工产品，通常作为一种白色颜料，由于具有化学性能稳定、高折射率和粒度分布均匀等优点，在涂料、塑料造纸等领域广泛应用。生产钛白粉主要有硫酸法和氯化法两种方法。硫酸法由于工艺方法简单，且可以用于处理品味较低的矿石，在国内被广泛使用。
在硫酸法生产钛白粉工艺中，需要使用浓硫酸作为过程物质，对含钛物料进行浸泡处理。硫酸法生产钛白粉生产工艺存在废水、废气、废渣等三废排放量大的问题，仅酸性废水的排放量就达到100-150t/T钛白粉。钛白废水的处理成了摆在钛白粉生产企业面前的一个急需解决的难题。
目前，对钛白废水处理技术较为成熟、运行较为稳定的处理工艺是中和法，通常会根据生产当地情况采用废碱、电石泥、石灰等固废进行中和。这些方法处理硫酸法钛白废水存在的主要问题是：用固废进行中和处理后得到的依然是固废，其疏水性差，水含量达到40％以上，不能直接使用，后续处理需要很高的成本。
中国专利文献CN106315910A公开的钛白废水处理技术，其用生石灰中和处理曝气后，加入絮凝剂进行混凝沉淀，然后进入超滤膜池过滤，最后经反渗透膜组件去除无机盐形成合格工业废水。中国专利文献CN105776667A公开了先使用聚丙烯酰胺处理，然后进行灰化处理，再加入中和剂碳酸钙进行中和处理，最后进行过滤、混凝处理的方式。上述方法存在的主要问题是，工艺复杂，处理成本高，经济效益差。
考虑到现有技术的缺点，需要一种能够具有更高经济效益的钛白废水处理方法。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供钛白废水的处理方法，包括：
向反应槽中送入含有金属冶炼废渣粉末的反应物料与钛白废水，使所述反应物料与钛白废水在含氧条件下进行反应得到处理浆液；
将所述处理浆液进行压滤处理，分离后得到处理水和处理物料。
优选的，所述金属冶炼废渣包括炼铜炉渣、钢渣、高炉渣或其他有色金属冶炼废渣中的一种或多种。
优选的，所述反应物料与钛白废水的送入方向成预定角度送入，所述预定角度大于零度。
优选的，所述含氧气条件为向所述反应槽中通入空气和/或富氧气体。
优选的，所述处理物料的含水量≤30wt％。
优选的，所述处理水的pH值为6-10。
优选的，所述反应物料与钛白废水的送入方向预定角度为60-180°。
优选的，所述金属冶炼废渣粉末的粒度为-100目以下。
优选的，所述反应槽包括反应区和缓冲区，所述反应物料与钛白废水在所述反应区中进行反应。
本发明提供一种钛白废水的处理方法，包括：
向反应槽中送入反应物料与钛白废水，使所述物料与钛白废水在含氧条件下进行反应得到处理浆液；所述反应物料包括粉煤灰或者粉煤灰和金属冶炼废渣的混合物；
将所述处理浆液进行压滤处理，分离后得到处理水和处理物料。
优选的，所述处理水的pH值为6-10。
本发明提供了一种钛白废水的处理方法，本发明使用金属冶炼废渣作为反应物料对钛白废水进行处理，金属冶炼废渣成分包括Ca、Mg、Al、Si等的氧化物，钛白废水中酸性成分为H2SO4，氧化物与H2SO4在含氧条件下发生中和反应。金属冶炼废渣和钛白废水均为工业废弃物，现有技术中处理这两种废弃物都需要很高的经济成本，本发明使上述两种废弃物在合适的条件下进行反应，不但解决了金属冶炼废渣的处理，而且实现了对钛白废水的处理，具有良好的经济效益和社会效益。
附图说明
图1为本发明中钛白废水处理装置的示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
本发明提供了一种钛白废水的处理方法，包括：
向反应槽中送入含有金属冶炼废渣粉末的反应物料与钛白废水，使所述物料与钛白废水在含氧条件下进行反应得到处理浆液；
将所述处理浆液进行压滤处理，分离后得到处理水和处理物料。
按照本发明，所述钛白废水是使用硫酸法生产钛白粉的过程中产生的酸性废水，H2SO4含量小于10wt％，更优选小于8wt％，更优选小于6wt％，更优选小于5wt％。
按照本发明，硫酸法生产钛白粉是使用浓硫酸对含钛物料如钛矿等进行浸泡，然后会产生大量废水，杂质成分主要为铁离子、亚铁离子、偏钛酸、锰离子、铜离子、锌离子、铬离子和固体悬浮物等；其中含硫酸一般为1～15％。传统工艺会使用石灰进行中和处理，主要问题石灰处理后的物料水分不容易去除，只能作为固废处理。本发明人考虑使用金属冶炼废渣对含钛废水进行处理，以达到更好的处理效果。
按照本发明，金属冶炼废渣可以为钢渣、高炉渣或有色金属冶炼渣中一种或多种，有色金属冶炼渣包括但不限于炼铜炉渣。其中，钢渣的主要成分为Ca、Mg、Si、Fe等的氧化物，构成的矿物主要有硅酸二钙(2CaOSiO2)、硅酸三钙(3CaOSiO2)、钙镁橄榄石(CaOMgOSiO2)、钙蔷薇辉石(3CaOMgOSiO2)、钙铝黄长石(2CaO、Al2O3、SiO2)及RO相等。
炼铁高炉渣的化学成分为Ca、Mg、Al、Si等的氧化物，由这些金属和非金属氧化物(CaO、SiO2、Al2O3、MgO)等构成矿物，构成的矿物主要有：钙铝黄长石(2CaO、Al2O3、SiO2)钙镁黄长石(2CaOMgOSiO2)、硅酸二钙(2CaO、SiO2)、假硅灰石(CaOSiO2)、钙长石(CaO、Al2O3、2SiO2)、钙镁橄榄石(CaOMgOSiO2)、镁蔷薇辉石(3CaOMgO2SiO2)以及镁方柱石(2CaOMgO2SiO2)等。
按照本发明，对于处理钛白废水的反应物料，还可以使用粉煤灰或者粉煤灰和金属冶炼废渣的混合物，粉煤灰是从煤燃烧后的烟气捕捉下来的细灰，主要氧化物组成为SiO2、Al2O3、FeO、Fe2O3、CaO、TiO2、MgO、K2O、Na2O、SO3、MnO2等。
按照本发明，向反应槽中送入含有金属冶炼废渣粉末和/或粉煤灰的反应物料与钛白废水，使所述反应物料与钛白废水在含氧条件下进行反应得到处理浆液。反应槽可以为本领域技术人员熟知的反应装置，例如槽型的反应池，设置有第一入口和第二入口，第一入口送入反应物料，第二入口送入钛白废水。反应物料可以直接以粉末的形式连续送入，或者预先将粉末与水混合制成浆料。对于浆料的固体含量，优选为1-1000g/L，更优选为1-100g/L，更优选为1-50g/L。对于反应物料的粉末粒度优选为100目以下，更优选为150目以下，更优选为200目以下。
按照本发明，将反应物料与钛白废水送入反应槽的过程中，反应物料的送入方向与钛白废水的送入方向成预定角度送入，所述的预定角度优选大于零度，更优先为60-180°，更优先为90-180°，更优选为150-180°。当预定角度为为180°时，反应物料的送入方向与钛白废水的送入方向成逆向，这样可以达到更好的混合效果。
按照本发明，使所述反应物料与钛白废水在含氧条件下进行反应是指向反应槽中通入空气和/或富氧气体，优选通入富氧空气，氧气含量按照体积比氧气浓度优选为22-50％，更优选为23-50％，更优选为25-50％，更优选为28-50％。
按照本发明，对于所述反应物料与钛白废水的反应时间，本发明并无特别限制，需要与钛白废水进行充分的反应后得到处理浆液。然后将所述处理浆液送入压滤机进行压滤分离处理得到处理水和处理物料，所述处理水的pH值优选为6-10，更优选为6.5-9，更优选为6.8-8。按照本发明，所述处理物料的含水量≤30wt％，含水量更优选≤25wt％，更优选≤24wt％，更优选≤22wt％。压滤机可以使用本领域技术人员熟知的压滤机。
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的钛白废水的处理方法进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限制。
实施例1
待处理的钛白废水H2SO4浓度为6wt％，钢渣按照化学成分重量比为40.0-54.0％的CaO、8.0-20.0％的SiO2、5.0-22.0％的FeO、0.6-6.0％的Al2O3、3.0-12.0％的MgO。将钢渣粉碎至-150目～+200目待用。
在图1中所示的钛白废水反应槽中进行反应，反应槽101包括反应区101a和缓冲区101b，反应区101a的槽底高度低于缓冲区101b的槽底，这样在反应区可以进行充分的反应，然后进入缓冲区后排出，在反应区的侧面上依次设置有用于送入钛白废水的第一管道102、送入钢渣浆液的第二管道103，在所述反应区的底壁上，向上设置有多个送入氧气的第三管道104，在本实施方式中第一管道102和第二管道103以大体垂直的方式设置。
在反应过程中，钛白废水设计流量为460m3/h～500m3/h，从第一管道102连续送入反应区101a中，钢渣以浆液的形式从第二管道103送入反应区101a中，浆液含固量25％，从第三管道104向反应池中吹入富氧空气，富氧空气的氧含量40％(体积比)，富氧空气流量为10m3/h。
钛白废水、钢渣浆液在反应区产生湍流作用，在氧气条件下进行充分的反应后，从排水区101b的排出管道105排出，然后进入压滤装置201进行压滤，得到含水量为24％的污泥和处理水，由于污泥含水量较低，可以直接用作建筑材料用，测量处理水pH值7.5。
实施例2
待处理的钛白废水H2SO4浓度为8wt％，炼铁炉渣，按照化学成分重量比为37.0-42.0％的CaO、36.0-40.0％的SiO2、0.4-0.9％的FeO、7.0-9.5％的Al2O3、3.5-12.0％的MgO，将炼铁炉渣粉碎至-150目～+200目待用。
在图1中所示的钛白废水反应槽中进行反应，在反应过程中，钛白废水设计流量为400m3/h～440m3/h，从第一管道102连续送入反应区101a中，废渣以浆液的形式从第二管道103送入反应区101a中，浆液含固量24％，从第三管道104向反应池中吹入富氧空气，富氧空气的氧含量38％(体积比)，富氧空气流量为12m3/h。
钛白废水、废渣浆液在反应区产生湍流作用，在氧气条件下进行充分的反应后，从排水区101b的排出管道105排出，然后进入压滤装置201进行压滤，得到含水量为22.3％的污泥和处理水，由于污泥含水量较低，可以直接用作建筑材料用，测量处理水pH值7.8。
实施例3
待处理的钛白废水H2SO4浓度为9.8wt％，还原炼铜炉渣，按照化学成分重量比为22.2％的CaO、27.7％的SiO2、28.8％的FeO、5.2％的Al2O3、1.0％的MgO，余量为水。将炼铜炉渣粉碎至-150目～+200目待用。
在图1中所示的钛白废水反应槽中进行反应，在反应过程中，钛白废水设计流量为440m3/h～470m3/h，从第一管道102连续送入反应区101a中，废渣以浆液的形式从第二管道103送入反应区101a中，浆液含固量23.2％，从第三管道104向反应池中吹入富氧空气，富氧空气的氧含量39％(体积比)，富氧空气流量为13m3/h。
钛白废水、废渣浆液在反应区产生湍流作用，在氧气条件下进行充分的反应后，从排水区101b的排出管道105排出，然后进入压滤装置201进行压滤，得到含水量为21.5％的污泥和处理水，由于污泥含水量较低，可以直接用作建筑材料用，测量处理水pH值7.9。
实施例4
待处理的钛白废水H2SO4浓度为9.5wt％，粉煤灰，成分按重量比为SiO2(45-65％)、Al2O3(20-35％)、Fe2O3(5-10％)和CaO％；钢渣使用实施例1中的钢渣，钢渣与粉煤灰按照比例为1:1配置成含固量为20wt％的废渣浆液。
在图1中所示的钛白废水反应槽中进行反应，在反应过程中，钛白废水设计流量为435m3/h～465m3/h，从第一管道102连续送入反应区101a中，废渣以浆液的形式从第二管道103送入反应区101a中，从第三管道104向反应池中吹入富氧空气，富氧空气的氧含量39％(体积比)，富氧空气流量为12.5m3/h。
钛白废水、废渣浆液在反应区产生湍流作用，在氧气条件下进行充分的反应后，从排水区101b的排出管道105排出，然后进入压滤装置201进行压滤，得到含水量为22.4％的污泥和处理水，由于污泥含水量较低，可以直接用作建筑材料用，测量处理水pH值7.4。
以上对本发明所提供的钛白废水处理方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理了解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种钛白废水的处理方法，其特征在于，包括：
向反应槽中送入含有金属冶炼废渣粉末的反应物料与钛白废水，使所述反应物料与钛白废水在含氧条件下进行反应得到处理浆液；
将所述处理浆液进行压滤处理，分离后得到处理水和处理物料。
2.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述金属冶炼废渣粉末包括炼铜炉渣、钢渣、高炉渣粉末或其他有色金属冶炼废渣粉末中的一种或多种。
3.根据权利要求2所述的处理方法，其特征在于，所述反应物料的送入方向与钛白废水的送入方向成预定角度送入，所述预定角度大于零度。
4.根据权利要求3所述的处理方法，其特征在于，所述含氧气条件为向所述反应槽中通入空气和/或富氧气体。
5.根据权利要求1至4任一项所述的处理方法，其特征在于，所述处理物料的含水量≤30wt％。
6.根据权利要求5所述的处理方法，其特征在于，所述处理水的pH值为6-10。
7.根据权利要求6所述的处理方法，其特征在于，所述反应物料的送入方向与钛白废水的送入方向预定角度为60-180°。
8.根据权利要求7所述的处理方法，其特征在于，所述反应槽包括反应区和缓冲区，所述反应物料与钛白废水在所述反应区中进行反应。
9.一种钛白废水的处理方法，其特征在于，包括：
向反应槽中送入反应物料与钛白废水，使所述反应物料与钛白废水在含氧条件下进行反应得到处理浆液；所述反应物料包括粉煤灰或者粉煤灰和金属冶炼废渣的混合物；
将所述处理浆液进行压滤处理，分离后得到处理水和处理物料。
10.根据权利要求9所述的处理方法，其特征在于，所述处理水的pH值为6-10。
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