CN113277480A - 一种钛白粉废酸处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钛白粉废酸处理方法，属于钛白粉废酸处理技术领域。本发明包括以下处理步骤：稀释：将钛白废酸通入调酸槽内，加入一洗水后调钛白废酸的浓度至一定范围；去固：将稀释后的钛白废酸通入除盐过滤器内，除去钛白废酸内的固体杂质；除杂：去固后的钛白废酸通入膜分离设备内进行杂质离子的去除；调配：经膜分离设备除杂后出来的稀硫酸清液通入稀酸调配槽内，并向稀酸调配槽内通入浓硫酸和脱盐水，将稀硫酸清液的最终浓度调整至12％～13％。针对现有技术中钛白粉废酸处理中存在的设备维修成本高或者大量钙泥污染环境的问题，不仅能够克服浓硫酸腐蚀导致的维修成本高，还能够避免酸碱中和而导致大量钙泥的产生。

Description

一种钛白粉废酸处理方法

技术领域

本发明属于钛白粉废酸处理技术领域，更具体地说，涉及一种钛白粉废酸处理方法。

背景技术

钛白粉的生产分氯化法和硫酸法两种生产工艺，氯化法对设备、技术要求较高，大部分钛白粉生产厂家不具备氯化法生产实力，目前国内氯化法生产钛白粉的厂家仅有锦州钛业，其他的钛白粉厂家也曾尝试用氯化法生产钛白粉，但都以失败告终，硫酸法是钛白粉最常用的生产方法，占国内钛白粉市场的80％以上，但是硫酸法生产钛白粉最大的不足是废酸太多，处理成本高，并且造成严重的环境污染。

硫酸法是以钛矿粉与浓硫酸反应生产硫酸氧钛，硫酸氧钛再经水解、洗涤、漂白等工序等到偏钛酸，偏钛酸经盐处理、煅烧得到钛白粉粗品，钛白粉经过研磨、包膜得到应用于不同领域用的钛白粉成品。在钛白粉粗品生产过程中会出现大量的废酸(废硫酸)，其浓度在20％-30％，废酸中含量大量固体杂质(主要是硫酸亚铁)及杂质离子，由于废酸浓度较高，不能直接排放。要处理此部分废酸，主要有两种方法，一种是废酸浓缩，废酸经过除固、除杂、浓缩等得到浓度为50％左右的硫酸，然后再与98％的浓硫酸调和成93％的浓硫酸，之后可以用于酸解；此方法由于浓缩过程，酸浓比较高，设备腐蚀严重，维修成本比较高，并且浓缩效果较差，大部分钛白粉厂家都不采用这种方法处理废酸；另一种是废酸与碱或者碳化钙发生中和反应，生成大量钙泥，造成二次污染，并且成本较高。因此，急需研究一种钛白粉废酸的处理系统，不仅能够克服浓硫酸腐蚀导致超高的维修成本，还能够避免酸碱中和而导致大量钙泥的产生。

经检索，关于钛白粉废酸处理的技术应用已有大量专利公开，如中国专利申请号为：2013105726602，发明创造名称为：一种钛白粉废酸回收利用处理系统，该申请案公开了一种钛白粉废酸回收利用处理系统，主要包括依次设置的反应器、清洗缓冲罐、气体增压器、气体冷却器、除雾器、储存分配罐和燃氢蒸汽锅炉，反应器底板中心设置有一导料凸起，反应器顶部配备带液封的铁粉加料装置以及液位检测组件，燃氢蒸汽锅炉主要包括炉体、锅筒、水冷壁管、对流管束、省煤器、氢气燃烧器和安全泄压门。反应器内反应生成的氢气携带少量的水蒸气、酸性气体进入清洗缓冲罐，通过碱性清洗液去除杂质气体后，再进入气体增压器进行增压，再通过气体冷却器、除雾器去除水分后，由储存分配罐储存并分配给燃氢蒸汽锅炉燃烧进行预热利用。反应效率高，且氢气不易泄漏、燃爆，使用安全可靠。

上述方案不失为对钛白粉废酸处理的良好探索，但仍有进一步优化的空间，本行业对钛白粉废酸处理的探索也从未停止。

发明内容

1、发明要解决的技术问题

针对现有技术中钛白粉废酸处理中存在的设备维修成本高或者大量钙泥污染环境的问题，本发明提供一种钛白粉废酸处理方法，不仅能够克服浓硫酸腐蚀导致的维修成本高，还能够避免酸碱中和而导致大量钙泥的产生。

2、技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

本发明的一种钛白粉废酸处理方法，包括以下处理步骤：

S1：稀释：将钛白废酸通入调酸槽内，加入一洗水后调钛白废酸的浓度至一定范围；

S2：去固：将稀释后的钛白废酸通入除盐过滤器内，除去钛白废酸内的固体杂质；

S3：除杂：去固后的钛白废酸通入膜分离设备内进行杂质离子的去除；

S4：调配：经膜分离设备除杂后出来的稀硫酸清液通入稀酸调配槽内，并向稀酸调配槽内通入浓硫酸和脱盐水，将稀硫酸清液的最终浓度调整至12％～13％。

作为本发明更进一步的改进，步骤S3中还包括将去固后的钛白废酸依次通入储存槽和换热器内，且钛白废酸经换热器换热后的温度控制在30℃～32℃之间。

作为本发明更进一步的改进，步骤S1中稀释后的钛白废酸浓度范围为12％～15％。

作为本发明更进一步的改进，步骤S3中去除杂质离子后得到的稀硫酸清液中Fe²⁺浓度控制在10PPm以下。

作为本发明更进一步的改进，步骤S3中去除杂质离子后得到的稀硫酸清液浓度范围控制在11％～14％。

作为本发明更进一步的改进，除盐过滤器内部回收得到的固体杂质通过顶部的粉体回收管进行回收处理，钛白废酸经除盐过滤器去固后的稀硫酸液体经过滤器出口管通入储存槽内。

作为本发明更进一步的改进，脱盐水通过第一脱盐水管通入除盐过滤器内对除盐过滤器内部进行清洗，且清洗后的洗涤水经废水回收管回收至调酸槽内。

作为本发明更进一步的改进，换热后的钛白废酸通入缓冲槽内进行缓冲储存，缓冲槽内的钛白废酸通过提升泵打入膜分离设备内进行除杂处理。

作为本发明更进一步的改进，通入膜分离设备内的钛白废酸在进杂质离子去除的同时，向膜分离设备内通入脱盐水对其进行进一步稀释处理，膜分离设备内除杂稀释后的含有杂质离子的废液通过浓液出口管排出。

作为本发明更进一步的改进，经膜分离设备除杂稀释后的稀硫酸清液通过底部的清液出口管通入清液回用槽内储存备用，清液回用槽内的稀硫酸清液通过提升泵通入稀酸调配槽内进行浓度调配。

3、有益效果

相比于现有技术，本发明的有益效果为：

(1)本发明的一种钛白粉废酸处理方法，钛白废酸经过稀释、除固、除杂、配置后得到纯净、可以直接用于钛白粉后处理工序中的稀硫酸，用以代替废酸浓缩的处理方式，减少废酸浓缩过程由于高浓度废酸导致的腐蚀等问题，有效降低设备的维修成本。同时还能够代替废酸中和的处理方式，减少由于废酸中和出现的大量固废，降低中和成本，杜绝环境污染。

(2)本发明的一种钛白粉废酸处理方法，利用钛白粉生产过程中产生的一洗水作为稀释水对钛白废酸进行稀释，不仅能够有效避免对一洗水进行酸性废水处理，减少废水处理成本；还能够对钛白废酸进行有效稀释，将其浓度降低，有效降低了设备的腐蚀概率和维修成本。

(3)本发明的一种钛白粉废酸处理方法，除盐过滤器的出口连接有膜分离设备，膜分离设备用于去除钛白废酸中的杂质离子，将钛白废酸中的Fe²⁺、Fe³⁺、Cr³⁺、Mn²⁺等离子除去并外排出去，经过膜分离设备处理后的稀硫酸清液流入稀酸调配槽内，并向稀酸调配槽内通入浓硫酸和脱盐水，将稀硫酸清液的浓度调整至12％～13％。最终得到的浓度为12％～13％的稀硫酸清液可直接用于钛白粉后处理表面处理工序，因此在钛白粉后处理过程中能够消耗大批量的稀硫酸。

附图说明

图1为本发明的一种钛白粉废酸处理方法的系统结构示意图。

图中的标号为：

1、调酸槽；11、钛白废酸进口管；12、一洗水进口管；13、调酸槽出口管；2、除盐过滤器；21、第一脱盐水管；22、粉体回收管；23、废水回收管；24、过滤器出口管；3、清液槽；4、换热器；5、缓冲槽；51、缓冲槽出口管；6、膜分离设备；61、浓液出口管；62、第二脱盐水管；63、清液出口管；7、清液回用槽；8、稀酸调配槽；81、第三脱盐水管；82、浓硫酸进口管；83、稀酸出口管；9、提升泵。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合附图对本发明作详细描述。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

下面结合实施例对本发明作进一步的描述。

实施例1

如图1所示，本实施例的一种钛白粉废酸处理方法，包括以下处理步骤：

S1：稀释：将钛白废酸通入调酸槽1内，加入一洗水后调钛白废酸的浓度至一定范围，其中一洗水指的是钛白粉生产过程中用脱盐水或者砂滤水对水解后的偏钛酸在压滤机中进行洗涤后的洗涤水(用于去除偏钛酸中的可溶性杂质和多余的废酸)，所述一洗水中主要成分为水和硫酸以及一些不可避免的杂质离子，即一洗水为钛白粉生产中产生的酸性废水。本实施例中利用钛白粉生产过程中产生的一洗水作为稀释水对钛白废酸进行稀释，不仅能够有效避免对一洗水进行酸性废水处理，减少废水处理成本；还能够对钛白废酸进行有效稀释，将其浓度降低，有效降低了设备的腐蚀概率和维修成本。

如图1所示，本实施例中调酸槽1的顶部设有钛白废酸进口管11和一洗水进口管12，调酸槽1的底部出口设置有调酸槽出口管13，调酸槽出口管13内的钛白废酸的浓度范围为12％～15％，即使得稀释后的钛白废酸浓度范围为12％～15％，具体地，本实施例中调酸槽出口管13内的钛白废酸的浓度为12％，保证后续处理的钛白废酸始终为稀硫酸，浓度低，对设备的腐蚀程度低，维修成本低。本实施例中调酸槽1内设置有搅拌器，便于对钛白废酸和一洗水进行搅拌混合，且一洗水中酸含量小于5％，调酸槽1内一洗水的量是根据钛白废酸浓度计算其添加量。

S2：去固：将稀释后的钛白废酸通入除盐过滤器2内，除去钛白废酸内的固体杂质，其中调酸槽1的出口连接有用于去除钛白废酸中固体杂质的除盐过滤器2，稀释后的钛白废酸进入除盐过滤器2中进行除固处理，将钛白废酸内的固体杂质(主要是硫酸亚铁等杂质)去除掉，使其变成不含固体杂质的稀硫酸液体。本实施例中除盐过滤器2内部回收得到的固体杂质通过顶部的粉体回收管22进行回收处理，钛白废酸经除盐过滤器2去固后的稀硫酸液体经过滤器出口管24通入储存槽3内。本实施例中脱盐水通过第一脱盐水管21通入除盐过滤器2内对除盐过滤器2内部进行清洗，且清洗后的洗涤水经废水回收管23回收至调酸槽1内，通过第一脱盐水管21向除盐过滤器2内加入除盐水，方便对除盐过滤器2内的杂质进行冲洗，冲洗后的冲洗水可通过废水回收管23通入调酸槽1内进行进一步的利用，能够有效利用废水对钛白废酸进行稀释处理，减少后期废水处理成本。

S3：除杂：去固后的钛白废酸通入膜分离设备6内进行杂质离子的去除，膜分离设备6用于去除钛白废酸中的杂质离子，将钛白废酸中的Fe²⁺、Fe³⁺、Cr³⁺、Mn²⁺等离子除去并外排出去，其中步骤S3中还包括将去固后的钛白废酸依次通入储存槽3和换热器4内，换热后的钛白废酸通入缓冲槽5内进行缓冲储存，缓冲槽5内的钛白废酸通过提升泵9打入膜分离设备6内进行除杂处理，且钛白废酸经换热器4换热后的温度控制在30℃～32℃之间。具体地，本实施例中钛白废酸经换热器4换热后的温度为30℃。换热器4用于对钛白废酸进行换热降温处理，且换热器4仅在夏天启用，冬天环境温度低可停用，能够有效节省电耗。

本实施例中本实施例中缓冲槽5的出口设置有缓冲槽出口管51，缓冲槽出口管51与膜分离设备6一侧底部进口相连。膜分离设备6顶部与缓冲槽出口管51同侧的出口设置有浓液出口管61，膜分离设备6的另一侧顶部进口和底部出口分别设置有第二脱盐水管62和清液出口管63，清液出口管63与清液回用槽7进口相连，清液回用槽7的出口与稀酸调配槽8相连。其中通入膜分离设备6内的钛白废酸在进杂质离子去除的同时，向膜分离设备6内通入脱盐水对膜分离设备6内部进行清洗，且清洗后的洗涤水以及膜分离设备6内除杂稀释后的含有杂质离子的废液通过浓液出口管61排出。其中去除杂质离子后得到的稀硫酸清液浓度范围控制在11％～14％，且去除杂质离子后得到的稀硫酸清液中Fe²⁺浓度控制在10PPm以下。

S4：调配：经膜分离设备6除杂后出来的稀硫酸清液通入稀酸调配槽8内，本实施例中稀硫酸清液通过底部的清液出口管63通入清液回用槽7内储存备用，且清液回用槽7内的稀硫酸清液通过提升泵9通入稀酸调配槽8内进行浓度调配，通过向稀酸调配槽8内通入浓硫酸和脱盐水，将稀硫酸清液的最终浓度调整至12％～13％，具体地，本实施例中稀硫酸清液的浓度为12％。最终得到的浓度为12％～13％的稀硫酸清液可直接用于钛白粉后处理表面处理工序，能够用于与偏铝酸钠进行并流，其中偏铝酸钠碱含量可控制在200g/L-220g/L，且偏铝酸钠与稀硫酸流量比控制在1:2.0～2.1之间，因此在钛白粉后处理过程中能够消耗大批量的稀硫酸。本实施例中的钛白废酸经过稀释、除固、除杂、配置后得到纯净、可以直接用于钛白粉后处理工序中的稀硫酸，用以代替废酸浓缩的处理方式，减少废酸浓缩过程由于高浓度废酸导致的腐蚀等问题，有效降低设备的维修成本。同时还能够代替废酸中和的处理方式，减少由于废酸中和出现的大量固废，降低中和成本，杜绝环境污染。

稀酸调配槽8的顶部设有第三脱盐水管81和浓硫酸进口管82，且稀酸调配槽8的底部设有稀酸出口管83，最终制备得到的稀硫酸经稀酸出口管83排出。换热后的钛白废酸去除杂质离子后得到的稀硫酸清液浓度范围为11％～14％，同时稀硫酸清液通过清液出口管63通入清液回用槽7内缓冲存储，清液回用槽7内的稀硫酸清液再通入稀酸调配槽8中与浓硫酸和脱盐水共同调配成浓度为12％～13％的稀硫酸，用于钛白粉后处理工艺流程中。

实施例2

本实施例的一种钛白粉废酸处理方法，基本结构与实施例1相同，其不同之处在于，本实施例中调酸槽出口管13内的钛白废酸的浓度为13％。

本实施例中经过膜分离设备6处理后的稀硫酸清液流入稀酸调配槽8内，并向稀酸调配槽8内通入浓硫酸和脱盐水，将稀硫酸清液的浓度调整至12.5％。

本实施例中钛白废酸经换热器4换热后的温度为31℃。

实施例3

本实施例的一种钛白粉废酸处理方法，基本结构与实施例1相同，其不同之处在于，本实施例中调酸槽出口管13内的钛白废酸的浓度为15％。

本实施例中经过膜分离设备6处理后的稀硫酸清液流入稀酸调配槽8内，并向稀酸调配槽8内通入浓硫酸和脱盐水，将稀硫酸清液的浓度调整至13％。

本实施例中钛白废酸经换热器4换热后的温度为32℃。

本发明所述实例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种钛白粉废酸处理方法，其特征在于：包括以下处理步骤：

S1：稀释：将钛白废酸通入调酸槽(1)内，加入一洗水后调钛白废酸的浓度至一定范围；

S2：去固：将稀释后的钛白废酸通入除盐过滤器(2)内，除去钛白废酸内的固体杂质；

S3：除杂：去固后的钛白废酸通入膜分离设备(6)内进行杂质离子的去除；

S4：调配：经膜分离设备(6)除杂后出来的稀硫酸清液通入稀酸调配槽(8)内，并向稀酸调配槽(8)内通入浓硫酸和脱盐水，将稀硫酸清液的最终浓度调整至12％～13％。

2.根据权利要求1所述的一种钛白粉废酸处理方法，其特征在于：步骤S3中还包括将去固后的钛白废酸依次通入储存槽(3)和换热器(4)内，且钛白废酸经换热器(4)换热后的温度控制在30℃～32℃之间。

3.根据权利要求2所述的一种钛白粉废酸处理方法，其特征在于：步骤S1中稀释后的钛白废酸浓度范围为12％～15％。

4.根据权利要求3所述的一种钛白粉废酸处理方法，其特征在于：步骤S3中去除杂质离子后得到的稀硫酸清液中Fe²⁺浓度控制在10PPm以下。

5.根据权利要求4所述的一种钛白粉废酸处理方法，其特征在于：步骤S3中去除杂质离子后得到的稀硫酸清液浓度范围控制在11％～14％。

6.根据权利要求5所述的一种钛白粉废酸处理方法，其特征在于：所述除盐过滤器(2)内部回收得到的固体杂质通过顶部的粉体回收管(22)进行回收处理，钛白废酸经除盐过滤器(2)去固后的稀硫酸液体经过滤器出口管(24)通入储存槽(3)内。

7.根据权利要求6所述的一种钛白粉废酸处理方法，其特征在于：脱盐水通过第一脱盐水管(21)通入除盐过滤器(2)内对除盐过滤器(2)内部进行清洗，且清洗后的洗涤水经废水回收管(23)回收至调酸槽(1)内。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的一种钛白粉废酸处理方法，其特征在于：换热后的钛白废酸通入缓冲槽(5)内进行缓冲储存，缓冲槽(5)内的钛白废酸通过提升泵(9)打入膜分离设备(6)内进行除杂处理。

9.根据权利要求8所述的一种钛白粉废酸处理方法，其特征在于：通入膜分离设备(6)内的钛白废酸在进杂质离子去除的同时，向膜分离设备(6)内通入脱盐水对其进行进一步稀释处理，膜分离设备(6)内除杂稀释后的含有杂质离子的废液通过浓液出口管(61)排出。

10.根据权利要求9所述的一种钛白粉废酸处理方法，其特征在于：经膜分离设备(6)除杂稀释后的稀硫酸清液通过底部的清液出口管(63)通入清液回用槽(7)内储存备用，清液回用槽(7)内的稀硫酸清液通过提升泵(9)通入稀酸调配槽(8)内进行浓度调配。

Images