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钛白粉生产过程中废酸处理技术研究

2015-04-21 09:45:20

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目前我国钛白粉行业发展迅速,绝大多数厂家是硫酸法钛白粉生产,生产过程中产生的废酸如不经过处理而排放到环境中,不仅会使水体或土壤酸化,对生态环境造成危害,而且浪费大量资源。本文就钛白粉生产过程中废酸的处理进行研究。

钛白粉

钛白粉废酸处理现状

根据生产钛白粉一般采用的工艺和设备可以发现废酸、废水组成和治理目标的差异,目前国内外采用的治理方法大致可分为3大类:回收再用、综合利用和中和处理。废硫酸中硫酸浓度较高,可经处理后回收再用。处理主要是去除废硫酸中的杂质,同时对硫酸增浓。处理方法有浓缩法、氧化法、萃取法和结晶法等,这种方法是回收再用。从生产中排出的废硫酸或含硫酸废水,如果在原工序中已无法再直接使用,可以考虑用于对硫酸质量要求不高的其他生产工序中,这样既节约资源,又减少废酸的排放量。另外,一些以硫酸为原料的生产工艺,若对硫酸中的杂质要求不严,也可直接用废硫酸或将废硫酸稍加处理后用作原料。这种方法是综合利用。对于硫酸浓度很低、水量较大的废水,由于回收硫酸的价值不高,也难以进行综合利用,可用石灰或废碱进行中和,使其达到排放标准或有利于后续的处理。

对于废酸及含酸废水的处理,国内外都进行了不少的研究。如陈文松等对已有的废酸液资源化处理技术(包括直接焙烧法、蒸发法、膜分离法、萃取法和化学转化法)进行了评述,以期为废酸液治理方案的优化设计提供参考,同时,指出了提高废酸液治理技术水平的研究思路;黄若飞介绍了一种工业废酸的处理技术,该技术不但能够使废酸液达到零排放,而且可以利用酸液中含有的离子生产铁系无机颜料和硫酸铵产品,但是此方法对废酸要求比较高且工艺比较复杂,成本高;杜剑桥等介绍了国内钛白粉废酸成熟的处理方法,分析了利弊,结合攀钢产业特点,提出了用高炉渣代替冶金石灰处理钛白粉废酸的新方法,并对技术和经济进行了分析。

以上方法主要针对特定的废酸进行处理,单一性很强,且处理方法复杂。本文选定一种普遍的方法,用碱性物质中和废酸,并对中和结果进行分析。

钛白粉废酸处理技术试验

试验原料性质

试验用废酸主要成分为硫酸,杂质含量高,黑褐色。电石泥主要成分含量较为集中,绝大多数为氧化钙(其实是氢氧化钙),还有其他少量的杂质。而生石灰中主要成分是氧化钙和氧化镁,其他杂质含量相对较少。在中和过程中主要是运用该碱性物质与废酸反应,达到去除酸性离子的目的。

试验过程

精确量取500mL废酸置于两个相同的烧杯中,50℃恒温加热,分别取电石泥和生石灰配置成20%的溶液,均匀且缓慢地加入到废酸中,用pH计在线检测废酸的pH值,当稳定在7.0时停止加入,记下所用电石泥和生石灰的量,为确保精确性重复试验,结果见下表。

电石泥和生石灰用量实验

从表2可以看出,要中和相同体积的废酸平均需要电石泥的质量是生石灰质量的2.35倍。这主要是由于生石灰纯度比较高,反应时需要的质量少;而电石泥有效成分含量少,且含水率较大,反应时相应需要的质量偏大。

结论

通过本次试验可以得出以下结论:

(1)要中和相同的废酸,电石泥的用量要比生石灰用量多,参考倍数为2.35倍,这主要是由于电石泥纯度低所致。

(2)在中和过程中产生的废渣量很多,1t电石泥约产生1.23t废渣,1t生石灰约2.53t废渣,废渣的主要成分为硫酸钙(俗称石膏)。

(3)两种物质的中和产物浑浊度基本相同,但是都不符合排放标准。

(4)中和产物的滤液稳定性趋势类似,pH值都是随时间延长而降低。

(5)两种产物的化学需氧量都比较大,可以直接排放。两种产物中生石灰中和产物的COD相对较小。

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