CN214299317U - 一种利用钛白生产中的酸性废水制备β型建材石膏的生产装置 - Google Patents

Abstract

一种利用钛白生产中的酸性废水制备β型建材石膏的生产装置，包括微滤进料泵，所述微滤进料泵通过输送管连接至微孔过滤装置，所述微孔过滤装置上的清液出液口通过输送管连接至清液槽，所述清液槽的出液口通过输送管连接至纳滤膜处理装置；所述纳滤膜处理装置的浓水出口通过输送管连接至纳滤浓水池，所述所纳滤膜处理装置的清液出口通过输送管连接至纳滤后硫酸槽；所述纳滤后硫酸槽通过纳滤硫酸输送泵连接至中和池，所述中和池还通过输送管与石灰乳槽相连。本实用新型可实现酸性废水中硫酸、硫酸亚铁的分离及资源化利用，从产出端实现了资源的综合利用，实现了硫、铁、钙的综合利用。

Description

一种利用钛白生产中的酸性废水制备β型建材石膏的生产 装置

技术领域

本实用新型钛白粉生产辅助设备领域，具体涉及一种利用钛白生产中的酸性废水制备β型建材石膏的生产装置。

背景技术

钛白粉是一种重要的无机化工颜料，其主要成分为二氧化钛，在涂料、油墨、造纸、塑料橡胶、化纤、陶瓷等工业中有重要用途。钛白粉制造方法有两种：硫酸法和氯化法，国内的钛白粉生产企业以硫酸法为主。

硫酸法制备钛白粉，是将钛铁粉与浓硫酸进行酸解反应生产硫酸氧钛，经水解生成偏钛酸，再经煅烧、粉碎即得到钛白粉产品，此法可生产锐钛型和金红石型钛白粉。硫酸法的优点是能以价低易得的钛铁矿与硫酸为原料，技术较成熟，设备简单，防腐蚀材料易解决；其缺点是流程长，硫酸、水消耗高，废物及副产物多。

在工业硫酸法钛白粉生产过程中，会产出大量的酸性废水，特别是含酸浓度在5~10%之间的酸性废水，吨钛白产出量为10~20吨，这些大量的酸性废水由于酸浓度低，含有大量的硫酸亚铁，硫酸亚铁含量以单质铁计在0.25~0.5%，吨钛白约产生0.3~0.4吨的硫酸亚铁随着废水最终沉淀，铁资源没有得到合理的利用。

目前采取的普遍做法是将酸性废水通过石灰或者电石渣中和处理，中和处理虽然解决了酸性废水酸性的问题，但是在中和过程中产生了大量的红石膏，吨钛白成品产生含水50%的红石膏5~8吨，因红石膏中含有大量的铁离子，石膏外观呈红色，这些石膏因杂质（主要是Fe(OH）₃）含量高，水分含量高，沉淀粒子细，影响过滤性能，导致水分含量高，无法大规模工业化使用，只能用于低附加值的水泥缓凝剂或者填埋处理，填埋处理占用大量土地耕地资源，不仅造成了大量的土地浪费，还造成了一定的环境污染。作为水泥缓凝剂使用又受制于周边水泥企业产能规模及运输半径的影响，一旦运输半径超过150公里，低附加值的缓凝剂变的无利可图。如何合理利用钛石膏是决定硫酸法钛白企业生存关键。

基于以上还存在的一些问题，本实用新型研发了一种利用钛白生产中的酸性废水制备β型建材石膏的生产装置。

实用新型内容

针对以上现有技术中的不足，本实用新型提供了一种利用钛白生产中的酸性废水制备β型建材石膏的生产装置，可实现酸性废水中硫酸、硫酸亚铁的分离及资源化利用，从产出端实现了资源的综合利用，实现了硫、铁、钙的综合利用，大大减少了红石膏的产出量，有了这些α型高度石膏粉，下游用户可进一步加工各种石膏板材、墙材和各种石膏制品，应用领域非常广泛，市场需求量很大，特别适宜于硫酸法钛白企业大规模处理钛石膏。

为了解决上述技术问题，本实用新型通过下述技术方案得以解决。

一种利用钛白生产中的酸性废水制备β型建材石膏的生产装置，包括微滤进料泵，所述微滤进料泵通过输送管连接至微孔过滤装置，所述微孔过滤装置上的清液出液口通过输送管连接至清液槽，所述清液槽的出液口通过输送管连接至纳滤膜处理装置；所述纳滤膜处理装置的浓水出口通过输送管连接至纳滤浓水池，所述所纳滤膜处理装置的清液出口通过输送管连接至纳滤后硫酸槽；所述纳滤后硫酸槽通过纳滤硫酸输送泵连接至中和池，所述中和池还通过输送管与石灰乳槽相连；所述中和池的出料口通过板框供料泵连接至石膏压滤机；所述石膏压滤机的出料口连通至石膏中间斗，所述石膏中间斗的出口连通至石膏破碎机，所述石膏破碎机的出料口连通至石膏蒸养转晶脱水烘干釜；所述石膏蒸养转晶脱水烘干釜出料口连通至磨粉机，所述磨粉机的出料口连通至石膏除尘器，所述石膏除尘器的出料口通过锁风阀连通至石膏筒仓；所述石膏筒仓的出料口连通至石膏成品包装机。

本申请中的利用钛白生产中的酸性废水制备β型建材石膏的生产装置，可实现钛白粉生产酸性废水的综合利用，同时实现了废水中酸、铁（硫酸亚铁）的分离，分离后的酸经过中和，晶型控制，过滤分离，破碎，蒸养转晶釜脱水烘干，改性磨粉，包装等工序生产高强石膏粉，分离后的铁（硫酸亚铁）与钛白生产过程的副产品混合复配生产净水剂聚合硫酸铁。实现了硫、铁、钙的综合利用，大大减少了红石膏的产出量，有了这些α型高度石膏粉，可进一步加工各种石膏板材、墙材和各种石膏制品。

一种优选的实施方式中，所述微孔过滤装置的下部设有稠浆出液口，所述稠浆出液口通过输送管连接至返回生产的管道，节约成本，提高生产效率。

一种优选的实施方式中，所述清液槽通过中间泵连接至保安过滤器，所述保安过滤器通过纳滤高压泵连接至纳滤膜处理装置，能够很好的过滤掉流体中的细微杂质。

一种优选的实施方式中，所述纳滤浓水池的出口通过通过输送管连接至纳滤浓水回用泵，所述纳滤浓水回用泵连接至返回生产的管道，进行重新利用，节约成本。

一种优选的实施方式中，所述中和池和石灰乳槽中设有搅拌装置，该搅拌装置可以为常规的搅拌电机和搅拌叶，使反应充分进行。

一种优选的实施方式中，所述石膏破碎机的出料口连接至于计量皮带机，所述计量皮带机的出口连通至石膏蒸养转晶脱水烘干釜，该结构中的计量皮带机用于输送粉末，同时也起到称重计量的功能。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：提供了一种利用钛白生产中的酸性废水制备β型建材石膏的生产装置，可实现酸性废水中硫酸、硫酸亚铁的分离及资源化利用，从产出端实现了资源的综合利用，实现了硫、铁、钙的综合利用，大大减少了红石膏的产出量，有了这些α型高度石膏粉，下游用户可进一步加工各种石膏板材、墙材和各种石膏制品，应用领域非常广泛，市场需求量很大，特别适宜于硫酸法钛白企业大规模处理钛石膏。

附图说明

图1为实用新型中的生产装置的示意图。

图2为图1中A区域的放大图。

图3为图1中B区域的放大图。

图4为图1中C区域的放大图。

图5为图1中D区域的放大图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述。

以下实施方式中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的原件或具有相同或类似功能的原件，以下通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

本实用新型的描述中，需要理解的是，术语：中心、纵向、横向、长度、宽度、厚度、上、下、前、后、左、右、竖直、水平、顶、底、内、外、顺时针、逆时针等指示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实用新型和简化描述，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语：第一、第二等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明所示技术特征的数量。本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语：安装、相连、连接等应做广义理解，本领域的普通技术人员可以根据具体情况理解上述术语在本实用性中的具体含义。

参照图1至图5，本实用新型中的一种利用钛白生产中的酸性废水制备β型建材石膏的生产装置，包括微滤进料泵1，所述微滤进料泵1通过输送管连接至微孔过滤装置2，所述微孔过滤装置2上的清液出液口通过输送管连接至清液槽3，所述清液槽3的出液口通过输送管连接至纳滤膜处理装置7；所述纳滤膜处理装置7的浓水出口通过输送管连接至纳滤浓水池8，所述所纳滤膜处理装置7的清液出口通过输送管连接至纳滤后硫酸槽10；所述纳滤后硫酸槽10通过纳滤硫酸输送泵11连接至中和池13，所述中和池13还通过输送管与石灰乳槽12相连；所述中和池13具有中和及晶型控制功能，所述中和池13的出料口通过板框供料泵14连接至石膏压滤机15；所述石膏压滤机15的出料口连通至石膏中间斗16，所述石膏中间斗16的出口连通至石膏破碎机17，所述石膏破碎机17的出料口连通至石膏蒸养转晶脱水烘干釜19；所述石膏蒸养转晶脱水烘干釜19出料口连通至磨粉机20，所述磨粉机20内部设置有锥型对齿，所有磨粉机20用于将来自所述石膏中间斗16的石膏饼进行破碎造粒，所述磨粉机20的出料口连通至石膏除尘器21，所述石膏除尘器21的出料口通过锁风阀22连通至石膏筒仓23；所述石膏筒仓23的出料口连通至石膏成品包装机24，所述石膏成品包装机24具有自动承重，包装，封包功能。

本申请中，所述石膏蒸养转晶脱水烘干釜19具有热源进口，通过热源加热，石膏受热，附着水、结晶水蒸发后，在釜内形成饱和蒸汽压力，在一定的温度压力条件下，诱导石膏转晶，所述石膏蒸养转晶脱水烘干釜19设置有排气口，蒸养转晶过程结束，排出蒸汽，通过热源加热快速升温干燥完成脱水烘干过程。

具体的，本申请中，所述微孔过滤装置2的下部设有稠浆出液口，所述稠浆出液口通过输送管连接至返回生产的管道，节约成本，提高生产效率。所述清液槽3通过中间泵4连接至保安过滤器5，所述保安过滤器5通过纳滤高压泵6连接至纳滤膜处理装置7，能够很好的过滤掉流体中的细微杂质。所述纳滤浓水池8的出口通过通过输送管连接至纳滤浓水回用泵9，所述纳滤浓水回用泵9连接至返回钛白生产车间聚合硫酸铁生产装置，返回的纳滤浓水（主要为硫酸盐）与硫酸亚铁复配生产聚合硫酸铁，进行重新利用，节约成本。

此外，本申请中，所述中和池13和石灰乳槽12中设有搅拌装置，该搅拌装置可以为常规的搅拌电机和搅拌叶，使反应充分进行；具体的，该搅拌装置采用变频调速的控制方案，控制中和池13的搅拌强度和稳定的PH值，确保中和生成的石膏的晶型结构和晶体大小，中和池采用在线PH计与DCS系统连锁控制PH值。所述石膏破碎机17的出料口连接至于计量皮带机18，所述计量皮带机18的出口连通至石膏蒸养转晶脱水烘干釜19，该结构中的计量皮带机18用于输送粉末，同时也起到称重计量的功能。

本申请中，采用了微孔过滤装置2，将细小的钛白粉颗粒进行拦截、分离、回收，微孔过滤装置2内部材质均为高分子材料，可以满足强酸再生过程中的腐蚀问题，解决了超滤膜再生困难的难题。优选地，其中采用了耐酸膜，满足了在5~15%硫酸浓度下稳定运行的，该耐酸膜的一个显著的特征是耐酸并耐硫酸盐，购自GE公司。

本申请中的石膏压滤机15具有高压榨压力，最大达10Mpa，使石膏滤饼的含水率大幅降低，保证了后续的蒸养转晶的效率。本申请中的石膏蒸养转晶脱水烘干釜19采用一体化的蒸养转晶脱烘釜，使石膏在釜内一次性完成蒸发、养晶、脱水、烘干一系列过程。

本实用新型中的生产装置，利用膜处理系统将废水中的铁酸（硫酸盐、硫酸）分离后，在进一步采用石灰中和，控制中和过程的搅拌强度和PH值，中和速度，形成一定晶型结构的二水石膏，二水石膏在后续蒸养转晶烘干釜内进行蒸养转晶，形成含半个结晶水的高强石膏，经进一步改性磨粉生产高强石膏粉。不仅解决了现有硫酸法钛白粉生产酸性废水中和处理粗放的问题，从根本上实现了资源的综合利用，硫酸及硫酸亚铁实现了资源化。钛石膏也不在工业废渣，而是变为具备呼吸功能的高强石膏，可满足在各类下游石膏建材中的使用，真正实现了硫-铁-钙资源的资源化利用，实现了绿色发展的环保理念。

本申请中的微孔过滤装置2采用DCS控制，具有自动过滤、清洗、洗涤功能，能过自动实现过滤功能，经过微孔过滤系统将钛白酸性废水中固体颗粒的去除分离，酸性废水经过过微孔过滤系统2，污堵指数SDI降低至≤4ppm以下，达到了纳滤膜进料的指标要求，避免造成纳滤膜的堵塞。

本申请中的纳滤膜处理系统包括纳滤高压泵6、保安过滤器5、纳滤膜处理装置7，系统自动DCS控制，纳滤高压泵6出口设置有压力变送器，纳滤膜处理装置7出口设置有压力变送气，系统自动根据膜组压力自动运行，纳滤膜处理装置7进水口、浓水口、清液出口分别设置有流量计，系统流量的变化可实时反映系统的运行情况，浓水出液流量为进液量的10%，清液流量为进液量的90%。

本申请中的石膏压滤机15采用程控式压滤机，压榨压力最大可大10Mpa，将中和池生成的一定晶型组成的石膏浆压滤脱水至固含量（二水石膏固含量）≥85%，通过石膏破碎机17粉碎造粒至粒径≤10mm的半干颗粒待用。

本申请中的石膏蒸养转晶脱水烘干釜19，经石膏破碎机17粉碎造粒后的石膏半干颗粒通过计量皮带机计量后进入石膏蒸养转晶脱水烘干釜19，石膏蒸养转晶脱水烘干釜19自带有热源加热系统，通过控制热源加热系统的温度与流量，控制石膏蒸养转晶脱水烘干釜19内的饱和蒸汽压力，石膏蒸养转晶脱水烘干釜19带有回转式驱动装置，在该驱动装置带动下可以做圆周运动对釜内的物料进行搅拌，确保釜内物料的温度一致。石膏蒸养转晶脱水烘干釜19采用DCS控制，系统自动控制不同阶段的温度和压力，保证釜内的饱和蒸汽压力和温度，使二水石膏在釜内完成蒸发、养晶（晶体长大）、转晶（二水石膏转变为半水石膏）、脱水、烘干的过程。

本实用新型中的生产装置，采用分段处理，有机组合，整体运行，钛白酸性废水经过微孔过滤系统，实现了微小固体颗粒的分离，保证了纳滤膜的稳定运行，废性废水在经过纳滤膜后实现了二价及二价以上的离子与一价离子的分离，实现了酸铁的分离，分离后的硫酸与石灰在中和池内反应生产二水石膏，通过控制反应过程中的搅拌强度、中和速度，生产具有一定晶型结构的二水石膏晶体，二水石膏晶体石膏压滤机压滤除杂后进入石膏破碎机破碎造粒，再通过计量皮带机进入石膏蒸养转晶脱水烘干釜内进行脱水至半水石膏，半水石膏经改性磨粉机磨粉粉碎收集至高强石膏筒仓，高强石膏筒仓内的高强石膏粉通过自动包装机包装后作为高强石膏粉成品外卖。

本申请中的利用钛白生产中的酸性废水制备β型建材石膏的生产装置，可实现钛白粉生产酸性废水的综合利用，同时实现了废水中酸、铁（硫酸亚铁）的分离，分离后的酸经过中和，晶型控制，过滤分离，破碎，蒸养转晶釜脱水烘干，改性磨粉，包装等工序生产高强石膏粉，分离后的铁（硫酸亚铁）与钛白生产过程的副产品混合复配生产净水剂聚合硫酸铁。实现了硫、铁、钙的综合利用，大大减少了红石膏的产出量，有了这些α型高度石膏粉，可进一步加工各种石膏板材、墙材和各种石膏制品。

本实用新型的保护范围包括但不限于以上实施方式，本实用新型的保护范围以权利要求书为准，任何对本技术做出的本领域的技术人员容易想到的替换、变形、改进均落入本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种利用钛白生产中的酸性废水制备β型建材石膏的生产装置，其特征在于，包括微滤进料泵（1），所述微滤进料泵（1）通过输送管连接至微孔过滤装置（2），所述微孔过滤装置（2）上的清液出液口通过输送管连接至清液槽（3），所述清液槽（3）的出液口通过输送管连接至纳滤膜处理装置（7）；

所述纳滤膜处理装置（7）的浓水出口通过输送管连接至纳滤浓水池（8），所述所纳滤膜处理装置（7）的清液出口通过输送管连接至纳滤后硫酸槽（10）；

所述纳滤后硫酸槽（10）通过纳滤硫酸输送泵（11）连接至中和池（13），所述中和池（13）还通过输送管与石灰乳槽（12）相连；所述中和池（13）的出料口通过板框供料泵（14）连接至石膏压滤机（15）；

所述石膏压滤机（15）的出料口连通至石膏中间斗（16），所述石膏中间斗（16）的出口连通至石膏破碎机（17），所述石膏破碎机（17）的出料口连通至石膏蒸养转晶脱水烘干釜（19）；

所述石膏蒸养转晶脱水烘干釜（19）出料口连通至磨粉机（20），所述磨粉机（20）的出料口连通至石膏除尘器（21），所述石膏除尘器（21）的出料口通过锁风阀（22）连通至石膏筒仓（23）；

所述石膏筒仓（23）的出料口连通至石膏成品包装机（24）。

2.根据权利要求1所述的一种利用钛白生产中的酸性废水制备β型建材石膏的生产装置，其特征在于，所述微孔过滤装置（2）的下部设有稠浆出液口，所述稠浆出液口通过输送管连接至返回生产的管道。

3.根据权利要求1所述的一种利用钛白生产中的酸性废水制备β型建材石膏的生产装置，其特征在于，所述清液槽（3）通过中间泵（4）连接至保安过滤器（5），所述保安过滤器（5）通过纳滤高压泵（6）连接至纳滤膜处理装置（7）。

4.根据权利要求1所述的一种利用钛白生产中的酸性废水制备β型建材石膏的生产装置，其特征在于，所述纳滤浓水池（8）的出口通过输送管连接至纳滤浓水回用泵（9），所述纳滤浓水回用泵（9）连接至返回生产的管道。

5.根据权利要求1所述的一种利用钛白生产中的酸性废水制备β型建材石膏的生产装置，其特征在于，所述中和池（13）和石灰乳槽（12）中设有搅拌装置。

6.根据权利要求1所述的一种利用钛白生产中的酸性废水制备β型建材石膏的生产装置，其特征在于，所述石膏破碎机（17）的出料口连接至计量皮带机（18），所述计量皮带机（18）的出口连通至石膏蒸养转晶脱水烘干釜（19）。

Images