一種處理金紅石型鈦白粉廢水的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種處理金紅石型鈦白粉廢水的方法，它包括三步驟：（1）將酸性廢水與堿性廢水混合攪拌后經(jīng)自然沉降得到上層清液和下層沉淀，控制混合溫度在50-60℃，混合后溶液pH值為7-8；（2）將聚丙烯酰胺按濃度比5-10ppm加入步驟（1）上層清液中攪拌沉降；（3）將步驟（1）下層沉淀經(jīng)曝氣、壓濾、烘干工序得到氧化鐵黑，壓濾出的濾液可直接排放。通過本發(fā)明方法可以最大限度的回收廢水中的不溶鈦，同時(shí)降低鈦白粉廢水的排放量，使水資源得到再生利用，對(duì)企業(yè)有著重大的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種回收鈦及水再生利用清潔生產(chǎn)方法，特別涉及一種處理金紅石型 鈦白粉廢水的方法，屬于鈦白粉生產(chǎn)領(lǐng)域。 一種處理金紅石型鈦白粉廢水的方法

【背景技術(shù)】
[0002] 在鈦白粉生產(chǎn)過程中使用的水通常采用引流水與凈水劑混合除去懸浮物及膠體 雜質(zhì)后再經(jīng)過濾料層再次除去雜質(zhì)進(jìn)入沙濾池成為沙濾水，沙濾水經(jīng)過活性炭吸附后得到 脫鹽水用于鈦白粉產(chǎn)生。
[0003] 金紅石型鈦白粉的生產(chǎn)方法為硫酸法，它是將鈦鐵粉與濃硫酸進(jìn)行酸解反應(yīng)生成 中間體硫酸氧鈦，硫酸氧鈦需水解成偏鈦酸和硫酸，偏鈦酸再經(jīng)水洗、煅燒、粉碎等工藝得 到鈦白粉產(chǎn)品。每生產(chǎn)1噸鈦白粉會(huì)產(chǎn)生5噸左右濃度為20-30%的廢硫酸，并在后續(xù)的水 洗偏鈦酸工序中，會(huì)產(chǎn)生18-24噸低濃度的酸性廢水(硫酸濃度為2-5%)，經(jīng)檢測，該酸性廢 水的主要成分及質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：2. 56-5. 23%的H2S04，0. 66-0. 78%的Fe304,0. 001-0. 002%的 Ti02。
[0004] 對(duì)于濃度為20%-30%廢硫酸可將其濃縮回收利用，而對(duì)于低濃度的酸性廢水，其 含有大量的鐵離子，大部分硫酸法鈦白粉工藝都無法使用。如果通過濃縮會(huì)消耗大量的能 源且沒有經(jīng)濟(jì)效益。中國專利CN1220970用該酸性廢水與氧化鎂反應(yīng)生產(chǎn)硫酸鎂，解決了 環(huán)保問題又創(chuàng)造了經(jīng)濟(jì)價(jià)值，但是硫酸鎂只是一個(gè)小行業(yè)，無法平衡消耗鈦白粉產(chǎn)生的酸 性廢水，且最終都會(huì)有廢水排放。目前大部分硫酸法生產(chǎn)廠家主要使用堿性沉淀劑石灰或 電石渣中和，沉淀后，清液達(dá)標(biāo)排放。沉淀產(chǎn)物經(jīng)過壓濾后堆放，既花費(fèi)了大量中和成本又 需要尋找大量土地堆放廢渣，成為硫酸法三廢治理的重點(diǎn)。專利CN101759166利用酸性廢 水預(yù)處理磷礦脫鎂，且脫鎂后分離的液相需送污水站用氨水、石灰乳等中和達(dá)標(biāo)外排，經(jīng)濟(jì) 意義較小，且磷化工與鈦化工必須建在一起，限制了該方法的使用范圍。專利CN101805018 利用酸性廢水預(yù)處理鈦礦除去雜質(zhì)金屬，但是無法完全消除廢酸當(dāng)中的硫酸，還得需中和 處理，且廢水中酸濃度過低還會(huì)降低黑鈦液穩(wěn)定性。
[0005] 煅燒是金紅石型鈦白粉生產(chǎn)過程中一個(gè)關(guān)鍵工序，在煅燒時(shí)需要加入3-5%的煅 燒晶種以促進(jìn)金紅石型轉(zhuǎn)化及降低煅燒溫度。煅燒晶種制備通常是以偏鈦酸和液體氫氧化 鈉按照質(zhì)量比Ti0 2 : NaOH=l : 1.5-2. 0反應(yīng)生成鈦酸鹽(堿溶)，再經(jīng)過壓濾機(jī)壓濾，用脫 鹽水洗滌除去堿液，然后再與鹽酸中和反應(yīng)（膠溶）而生成二氧化鈦溶膠。在煅燒晶種的 制備過程中，鈦酸鹽經(jīng)過壓濾機(jī)壓濾洗滌后會(huì)有堿液產(chǎn)生。該堿液中NaOH含量為17%-21%， 不容鈦含量2. 5%-3. 6%。大部分硫酸法鈦白粉生產(chǎn)廠家將該堿液自然沉降來回收不溶鈦， 自然沉降后的上層清液即為堿性廢水用于吸收煅燒尾氣。但是堿液中的不溶鈦經(jīng)過自然沉 降，只能回收少部分。經(jīng)檢測，堿性廢水的主要成分及質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：17-21%的0Γ，2. 3%-3. 4% 的Ti02。因此堿性廢水若用于吸收煅燒尾氣常常會(huì)因?yàn)椴蝗茆伓氯麌娏芄艿婪炊绊懳?效果，只有轉(zhuǎn)入污水站處理。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的就在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種對(duì)金紅石型鈦白粉生產(chǎn) 過程中產(chǎn)生的酸性廢水和堿性廢水進(jìn)行處理的方法，它可以最大限度的回收廢水中的不溶 鈦，同時(shí)降低鈦白粉廢水的排放量，使水資源得到再生利用，對(duì)企業(yè)有著重大的經(jīng)濟(jì)效益和 環(huán)保效益。
[0007] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是這樣的： 一種處理金紅石型鈦白粉廢水的方法，包括以下步驟： (1)將偏鈦酸水洗工序中產(chǎn)生的酸性廢水(含2. 56-5. 23%的H2S04，0. 66-0. 78%的 Fe304,0. 001-0. 002%的Ti02)與煅燒晶種制備工序中產(chǎn)生的堿性廢水(含17-21%的0H_， 2. 3%-3. 4%的Ti02)攪拌后經(jīng)自然沉降得到上層清液和下層沉淀，控制混合溫度在50-60°C， 混合后溶液pH值為7-8 ; 其化學(xué)反應(yīng)方程式為：FeS04+Na0H -Fe(0H)2丨+Na2S04。
[0008] (2)將聚丙烯酰胺按濃度比5-10ppm加入步驟（1)上層清液中攪拌沉降； (3)將步驟（1)下層氫氧化亞鐵沉淀轉(zhuǎn)入曝氣池，利用壓縮空氣進(jìn)行曝氣50min，空氣 流量為〇. 6m3/h，得到氫氧化鐵和氫氧化亞鐵的混合物，該反應(yīng)方程式為：4Fe(0H)2 + 〇2+ 2H20 - 4Fe(0H)3，然后將該混合物經(jīng)隔膜壓濾機(jī)壓濾，濾餅在120°C下烘干后再經(jīng)過粉碎 即得氧化鐵黑成品，而壓濾出的濾液為中性，無需處理，可以直接排放。
[0009] 其中，上述步驟（1)中混合攪拌的時(shí)間為10_15min，自然沉降的時(shí)間為60min ;上 述步驟（2)中攪拌時(shí)間為30min，沉降時(shí)間為60min。
[0010] 優(yōu)選的是，步驟（2)攪拌后的混合液在稠厚器中進(jìn)行沉降，可以加速不溶物的沉 淀。
[0011] 同時(shí)，上述步驟（2)沉降后的下層沉淀返回煅燒晶種制備工序中的堿溶儲(chǔ)槽繼續(xù) 壓濾，上層清液經(jīng)活性炭吸附，通過陰陽離子樹脂交換除去水中的硫酸根離子和鈉離子得 到脫鹽水用于鈦白粉生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)了金紅石型鈦白粉廢水的循環(huán)利用。
[0012] 優(yōu)選的是，上述步驟（2)中聚丙烯酰胺的濃度為200ppm，選擇聚丙烯酰胺作為絮 凝劑加入以除去溶液中的膠狀物和不溶鈦，該絮凝劑的選擇不會(huì)對(duì)鈦白粉顏料的性能產(chǎn)生 影響，同時(shí)配置濃度為200ppm時(shí)效果最好。
[0013] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明根據(jù)金紅石型鈦白粉生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水特點(diǎn)，將偏 鈦酸水洗工序中產(chǎn)生的酸性廢水與煅燒晶種制備工序中產(chǎn)生的堿性廢水混合得到氫氧化 亞鐵沉淀(該氫氧化亞鐵中含有0. 〇l%-〇. 02%Ti02，可以增加其成品的消色力），分離母液和 氫氧化亞鐵沉淀，將氫氧化鐵沉淀經(jīng)過曝氣、壓濾、烘干、粉碎得到氧化鐵黑產(chǎn)品，而母液由 于已經(jīng)事先通過絮凝劑的加入除去了其中的不溶鈦和膠狀物，它只需經(jīng)過活性炭吸附除去 硫酸根離子和鈉離子后得到脫鹽水就可返回鈦白粉生產(chǎn)，因此本發(fā)明的母液用于鈦白粉生 產(chǎn)的原水處理時(shí)無需再加入凈水劑。
[0014] 同時(shí)由于0Γ離子會(huì)改變固體表面電性和雙電層的厚度組成，從而影響聚丙烯酰 胺絮凝劑在固體物上的吸附能力，并且0IT離子還可以改變絮凝劑的形狀，卷曲剛性伸展的 分子鏈，大大降低其絮凝效果，因此直接在堿性廢水的強(qiáng)堿環(huán)境下加入絮凝劑回收不溶鈦 是沒有效果的。本發(fā)明通過將酸性廢水和堿性廢水中和，然后再在中和后的廢水中加入絮 凝劑回收不溶鈦，從而大大提高了廢水中不溶鈦的回收效率。因此本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了鈦的回收 和廢水的循環(huán)利用，并且得到副產(chǎn)物氧化鐵黑產(chǎn)品，對(duì)企業(yè)有著重大的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效

【具體實(shí)施方式】
[0015] 為了更加清楚的理解本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及有益效果，下面結(jié)合具體實(shí)施例 對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說明，但并不將本發(fā)明的保護(hù)范圍限定在以下實(shí)施例中。
[0016] 下述實(shí)施例所用的原料成分為： 1、酸性廢水：鈦白粉生產(chǎn)偏鈦酸水洗工序中產(chǎn)生，主要成分及質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：3. 23%的 H2S04，0· 72% 的 Fe304, 0· 002% 的 Ti02。
[0017] 2、堿性廢水：鈦白粉生產(chǎn)煅燒晶種制備工序中產(chǎn)生，主要成分及質(zhì)量分?jǐn)?shù)為： 20% 的 0!Γ，3· 0% 的 Ti02。
[0018] 實(shí)施例1 : 將10m3酸性廢水轉(zhuǎn)入混合槽，開啟攪拌，緩慢加入6m3-7m3堿性廢水，控制混合溫度在 50-60°C，10_15min后停止攪拌，混合液pH在7-8之間，自然沉降60min后上層清液轉(zhuǎn)入稠 厚器，將濃度為200ppm的聚丙烯酰胺按濃度比5ppm加入其中混合攪拌30min，沉降60min， 得到下層沉淀(主要含Ti0 2155kg)，該沉淀返回煅燒晶種制備工序中的堿溶儲(chǔ)槽繼續(xù)壓濾， 上層中性水含硫酸根離子和鈉離子，將其通過活性炭吸附除去離子后用于鈦白粉生產(chǎn)。
[0019] 酸性廢水與堿性廢水混合的下層沉淀物轉(zhuǎn)入曝氣池通入壓縮空氣，曝氣50min后 得到Fe(0H) 2和Fe (0H) 3混合物，再經(jīng)隔膜壓濾機(jī)壓濾后，濾液返回曝氣池，濾餅經(jīng)過120°C 的熱風(fēng)爐干燥脫水，再經(jīng)球磨機(jī)粉碎得到氧化鐵黑成品48Kg。
[0020] 實(shí)施例2 : 將20m3酸性廢水轉(zhuǎn)入混合槽，開啟攪拌，緩慢加入llm3-14m3堿性廢水，控制混合溫度 在50-60°C，10_15min后停止攪拌，混合液pH在7-8之間，自然沉降60min后上層清液轉(zhuǎn) 入稠厚器，將濃度為200ppm的聚丙烯酰胺按濃度比lOppm加入其中混合攪拌30min，沉降 60min，得到下層沉淀(主要含Ti0 2286kg)，該沉淀返回煅燒晶種制備工序中的堿溶儲(chǔ)槽繼 續(xù)壓濾，上層中性水含硫酸根離子和鈉離子，將其通過活性炭吸附除去離子后用于鈦白粉 生產(chǎn)。
[0021] 酸性廢水與堿性廢水混合的下層沉淀物轉(zhuǎn)入曝氣池通入壓縮空氣，曝氣50min后 得到Fe(0H) 2和Fe (0H) 3混合物，再經(jīng)隔膜壓濾機(jī)壓濾后，濾液返回曝氣池，濾餅經(jīng)過120°C 的熱風(fēng)爐干燥脫水，再經(jīng)球磨機(jī)粉碎得到氧化鐵黑成品85Kg。
[0022] 實(shí)施例3 : 將25m3酸性廢水轉(zhuǎn)入混合槽，開啟攪拌，緩慢加入15m3-17m3堿性廢水，控制混合溫度 在50-60°C，10_15min后停止攪拌，混合液pH在7-8之間，自然沉降60min后上層清液轉(zhuǎn) 入稠厚器，將濃度為200ppm的聚丙烯酰胺按濃度比8ppm加入其中混合攪拌30min，沉降 60min，得到下層沉淀(主要含Ti0 2341kg)，該沉淀返回煅燒晶種制備工序中的堿溶儲(chǔ)槽繼 續(xù)壓濾，上層中性水含硫酸根離子和鈉離子，將其通過活性炭吸附除去離子后用于鈦白粉 生產(chǎn)。
[0023] 酸性廢水與堿性廢水混合的下層沉淀物轉(zhuǎn)入曝氣池通入壓縮空氣，曝氣50min后 得到Fe(0H) 2和Fe (0H) 3混合物，再經(jīng)隔膜壓濾機(jī)壓濾后，濾液返回曝氣池，濾餅經(jīng)過120°C
【權(quán)利要求】
1. 一種處理金紅石型鈦白粉廢水的方法，其特征在于：包括以下步驟： (1) 將酸性廢水與堿性廢水混合攪拌后經(jīng)自然沉降得到上層清液和下層沉淀，控制混 合溫度在50-60°C，混合后溶液pH值為7-8 ; (2) 將聚丙烯酰胺按濃度比5-10ppm加入步驟（1)上層清液中攪拌沉降； (3) 將步驟（1)下層沉淀經(jīng)曝氣、壓濾、烘干工序得到氧化鐵黑，壓濾出的濾液可直接排 放。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種處理金紅石型鈦白粉廢水的方法，其特征在于：所述步 驟（1)中混合攪拌的時(shí)間為l〇-15min，自然沉降的時(shí)間為60min。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種處理金紅石型鈦白粉廢水的方法，其特征在于：所述步 驟（2)中攪拌時(shí)間為30min，沉降時(shí)間為60min。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種處理金紅石型鈦白粉廢水的方法，其特征在于：所述步 驟（2)攪拌后的混合液在稠厚器中進(jìn)行沉降。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種處理金紅石型鈦白粉廢水的方法，其特征在于：所述步 驟（2)沉降后的下層沉淀返回煅燒晶種制備工序中的堿溶儲(chǔ)槽繼續(xù)壓濾，上層清液經(jīng)活性 炭吸附后用于鈦白粉生產(chǎn)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種處理金紅石型鈦白粉廢水的方法，其特征在于：所述步 驟（2)中聚丙烯酰胺的濃度為200ppm。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種處理金紅石型鈦白粉廢水的方法，其特征在于：所述步 驟（3)中下層沉淀曝氣50min。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種處理金紅石型鈦白粉廢水的方法，，其特征在于：所述步 驟（3)中烘干溫度為120°C。
【文檔編號(hào)】C01G49/08GK104108814SQ201410347879
【公開日】2014年10月22日 申請(qǐng)日期:2014年7月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月22日
【發(fā)明者】沈亮, 姚恒平, 朱全芳, 楊萬梅 申請(qǐng)人:四川龍蟒鈦業(yè)股份有限公司