[發(fā)明專利]硫酸法生產(chǎn)鈦白粉的廢渣與廢硫酸的回收利用方法

有效

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• 申請日: 2013-07-10
• 公開（公告）號: CN103318975A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發(fā)明（設計）人: 楊林;鄧少剛;張志業(yè);王辛龍;楊秀山;孔行健
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: C01G49/08
• 分類號: C01G49/08;C01G49/06;C01G23/053
• 代理公司: 成都希盛知識產(chǎn)權代理有限公司 51226
• 代理人: 武森濤;柯海軍

技術領域

本發(fā)明涉及一種硫酸法生產(chǎn)鈦白粉的廢渣和廢硫酸的回收利用方法，屬于三廢綜合利用領域。

背景技術

鈦白粉材料是一種白色無機顏料，主要有銳鈦型和金紅石型兩種晶型。由于它的密度、介電常數(shù)和折射率都很優(yōu)越，被認為是目前世界上性能最好的一種白色顏料，廣泛應用于涂料、塑料、造紙、印刷油墨、化纖和橡膠等工業(yè)。隨著經(jīng)濟不斷發(fā)展，鈦白粉的需求量不斷提高。從2000年以來，我國完成了國產(chǎn)化大型鈦白裝置及設備的國產(chǎn)化工作，鈦白粉行業(yè)向著大型化和規(guī)模化迅速發(fā)展。鈦白粉產(chǎn)量從2000年的290kt增至2009年的1050kt，年增長率為35%，產(chǎn)能達到1500kt，約占全球總產(chǎn)能的28%。2010年鈦白粉產(chǎn)量達到1474kt，增長率達到了40%。鈦白粉行業(yè)迎來了發(fā)展的繁榮期。

現(xiàn)階段鈦白粉的生產(chǎn)技術仍以硫酸法為主，且由于規(guī)模小，導致能耗高，生產(chǎn)成本高，產(chǎn)品質(zhì)量差，尤其是環(huán)境污染嚴重。絕大多數(shù)小企業(yè)對生產(chǎn)排放出的三廢特別是廢水和廢副物料沒有進行很好的治理，對環(huán)境造成較大的破壞。硫酸法鈦白粉生產(chǎn)工藝會產(chǎn)生大量的廢棄物，其中生產(chǎn)1t鈦白粉將產(chǎn)生2.5～4t的七水硫酸亞鐵（俗稱綠礬），6～8t的w(H₂SO₄)20%的廢硫酸，60～70m³的w(H₂SO₄)＜5%的廢硫酸，1500～2000m³酸性廢氣。

目前，鈦白廢渣綠礬利用的方法主要有以下幾種：

1、作為化肥（鐵肥）土壤改良劑

我國的鈦礦及鈦白粉的產(chǎn)地主要集中在中西部地區(qū)，該地區(qū)是酸性土壤，綠礬不適合做土壤改良劑。

2、生產(chǎn)氧化鐵顏料

該方法只利用了綠礬中的鐵資源，對設備要求較高，動力消耗較大，設備腐蝕嚴重，原料成分和性質(zhì)、工藝參數(shù)的變化嚴重影響產(chǎn)品質(zhì)量。

3、生產(chǎn)硫酸鉀

該方法只利用了綠礬中的硫資源，而且需要的其它原料多，工藝復雜，難以實現(xiàn)大規(guī)模的工業(yè)化應用。

4、制備聚合硫酸鐵

由于硫酸亞鐵作為凈水劑原料用量有限，難以消耗大量的鈦白廢渣綠礬，不能徹底解決鈦白廢渣的環(huán)境污染問題。

5、作為生產(chǎn)合成氨鐵觸媒的原料

由于鈦白廢渣綠礬中有害雜質(zhì)含量高，制得的合成氨鐵觸媒質(zhì)量不穩(wěn)定，而且其用量不大。

6、將鈦白廢渣綠礬摻入硫鐵礦中，硫鐵礦燃燒時產(chǎn)生的熱分解硫酸亞鐵，生成的二氧化硫氣體用于制硫酸。廢渣的摻燒量一般在20%左右，國外可達到40-50%。但是廢渣的摻入，使得沸騰爐爐溫控制難度加大，且硫酸渣含鐵品位仍然低，難以滿足煉鐵的要求。

現(xiàn)有的處理廢酸的方法大致有三種，即直接利用中和反應和濃縮回收利用。利用廢酸生成普鈣、硫酸錳，用于鋼廠酸洗。該法的處理酸量太小，同時還要考慮運輸半徑。用石灰直接中和鈦白廢酸。鈦白粉生產(chǎn)企業(yè)幾乎都采用該方法處理廢酸。該方法雖然能減輕廢酸污染，但也帶來如下問題：（1）由于中和渣主要含CaSO₄、Fe(OH)₃、Mg(OH)₂等，目前只能拋棄堆放處理。60kt/a鈦白粉裝置每年產(chǎn)生的中和渣量約為255kt（干渣）。經(jīng)雨水沖刷后滲入土地、農(nóng)田，又會污染地下水資源和地表植被，對生態(tài)環(huán)境造成嚴重的不可逆的二次污染。（2）設備投資和運行費用大，最終只能以提高產(chǎn)品價格的方式轉(zhuǎn)嫁到消費者身上，從而影響企業(yè)的競爭力；所產(chǎn)生的二次污染也必然會造成違背初衷的苦果，威脅企業(yè)的生存。（3）沒有利用廢酸中的硫資源，使硫以形成廢渣的方式而危害環(huán)境。將廢酸進行濃縮后返用。由于廢酸中的雜質(zhì)含量較高，濃縮過程中易于結垢等其他原因，使得一些鈦白粉廠雖然建立了濃縮裝置，但很難正常運行，而且裝置的設備投資和運行費用大，廢酸的濃縮成本明顯高于新酸。目前幾乎沒有企業(yè)真正采用濃縮回收利用的方式來處理廢酸。

據(jù)中國化工礦業(yè)協(xié)會預測，2015年我國需硫1720萬噸，2020年需硫2100萬噸。國內(nèi)現(xiàn)有硫鐵礦和伴生硫保有儲量的保證年限僅為16年。我國的鐵資源也短缺，2010年我國鐵礦進口量達到6.2億噸。鑒于我國硫鐵資源匱乏的現(xiàn)狀，從循環(huán)經(jīng)濟的角度來審視鈦白廢氣廢酸廢渣問題，它就不再是一種污染廢物，而是一種很好的資源，它的資源化利用已成為一種必然選擇。如何實現(xiàn)廢渣中硫鐵資源的回收、循環(huán)利用，節(jié)能減排是突破制約鈦白粉行業(yè)發(fā)展瓶頸，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的關鍵，也是鈦白廢氣廢酸廢渣處理技術的發(fā)展趨勢。