硫酸法鈦白粉生產廢水處理工藝探討

許魁

摘 要：對硫酸法鈦白粉生產廢水處理的不同工藝進行了分析說明，指出了用石灰石和電石渣替代石灰進行硫酸法鈦白粉廢水處理的優勢和存在的問題。

關鍵詞：硫酸法;廢水處;石;電石渣

1 概述

鈦白粉因其優越的顏料性能廣泛應用于涂料、塑料、油墨、化纖、造紙和日化行業。鈦白粉生產工藝分為硫酸法和氯化法，硫酸法工藝因工藝成熟在國內廣泛應用。據不完全統計，硫酸法鈦白粉生產工藝每生產1t二氧化鈦需消耗鈦鐵礦（含TiO250%）2-3t，硫酸3.5-4.5t。根據原料不同和收率高低平均要產生濃度為20%的廢酸8-10t和濃度為2%的酸性廢水50-80m3。其主要成分見表1。

目前硫酸法鈦白粉生產廢水處理主要采用中和氧化進行處理，根據各企業周邊資源不同用于中和硫酸的原材料主要有石灰、電石渣和石灰石。

2 硫酸法鈦白粉生產廢水處理工藝分析

因酸性廢水處理原材料的不同，大致可以將硫酸法鈦白粉生產廢水處理工藝分為石灰中和法和石灰石--石灰兩步中和法兩工藝。由于石灰資源和價格的問題，現在不少企業用氯堿行業的副產物電石渣替代石灰進行生產。

3 石灰中和法

采用石灰中和法處理硫酸法生產鈦白粉產生的酸性廢水，可有效除去水中硫酸根離子、亞鐵離子和重金屬離子，調節水的pH值，達到排放要求的化學需要量、氨氮和懸浮物等指標。同時該工藝設備投資要求小，處理工藝簡單易行，處理的水量大，處理工藝成熟。南京鈦白化工有限責任公司原污水處理工藝流程見圖1。

鈦白粉生產線排放的酸性廢水和部分低濃度廢酸經均質池混合均質后送到中和罐與經消化機消化后5%-10%的石灰乳液進行中和反應，一級中和終點pH一般控制在4-5之間。初步中和后的酸性混合液接著經過二級和三級中和、曝氣氧化，反應合格后的泥漿溢流進入沉降池。泥漿在沉降池中進行沉降分離，上層清液經溢流槽進入處理后中水池外排和回用。下層泥漿通過泥漿經污泥池后通過污泥泵送到壓濾機進行壓濾分離，分離出來的清水進入處理后中水池外排和回用，壓濾機濾餅鈦石膏外運到水泥廠做添加劑。

該工藝如前所述有操作簡單等優點，但也存在以下幾點不足：①石灰作為一種資源性原料存在分布不均勻，應用成本相對較高;②二級和三級中和曝氣因是泥漿混合曝氣，氧化效率低，能耗高;③為了達到曝氣氧化的效果和處理水量的平衡，中和罐體積相對較大;④經壓濾機壓濾后的濾餅鈦石膏含水量50%左右，水分含量太高水泥廠不能直接使用。

4 石灰石--石灰兩步中和法

石灰石--石灰兩步中和法污水處理工藝與石灰中和法工藝基本相同，不同的是一級中和石灰石粉末取代石灰乳進行中和反應，根據石灰石粉末粒徑的不同，一級中和pH控制一般控制在2-4之間。石灰石--石灰兩步中和法工藝流程如圖2。

該工藝減少生石灰用量近一半，降低了廢水的處理成本。但是該工藝對石灰石粉末粒徑要求較高，粒徑太大反應速度慢，石灰石利用率不高;粒徑太小反應速度快，反應過程中產生大量二氧化碳氣體容易導致中和罐滿溢，難以控制。

5 石灰石--電石渣兩步中和法

電石渣是工業生產聚氯乙烯、聚乙烯醇、乙炔氣等產品過程中，電石CaC2水解后產生的廢渣。它的化學反應式為：CaC2+2H2O=C2H2+Ca（OH）2

根據計算，1t標準電石生產乙炔氣大約生成1.5-2t電石渣。據電石行業統計，2005年我國電石產量為895萬t，電石渣排放量超過1000萬t。其中少數電石渣被用于生產水泥，絕大部分被露天堆放，對環境造成了一定的危害。電石渣主要成分為Ca（OH）2，另外還含有硅、鐵、鋁、鎂等金屬的氧化物、氫氧化物，少量的硫化物、磷化物以及乙炔氣，具有強堿性。

電石渣的主要成分與石灰成分相同，用工業副產物取代石灰進行硫酸法鈦白粉生產廢水處理不僅解決了氯堿行業電石渣的處理問題，而且有效的降低了硫酸法鈦白粉生產廢水處理成本。

該工藝流程相對較長，最后的壓濾過程對設備要求較高。但本工藝有效的解決了以下幾個問題：①降低了曝氣需要的空氣量，減少了廢水處理過程中的能耗;②經過帶式過濾機分離增稠后的泥漿，進入隔膜壓濾機再次壓濾脫水后的濾餅，含水量能控制在20%以內?？梢灾苯庸┧鄰S使用，有效的解決了鈦石膏轉運堆放的問題。

6 結論

硫酸法鈦白粉生產污水處理工藝相對成熟，不同的生產廠家根據各自周邊資源不同，對工藝進行了相應的調整。因石灰的價格相對較高，現在大多采用石灰石--電石渣兩步中和法工藝進行生產。電石渣作為工業副產物成本較低，但因其實氯堿行業的廢渣，在出廠的過程中經常帶有各種建筑垃圾和生活垃圾會影響處理后污水化學需氧量和氨氮等指標。另外，雖然目前已有部分企業通過技術革新，有效的將鈦石膏游離水降低到20%以內，可以直接供給水泥廠使用，但是目前鈦石膏的開發應用依然是硫酸法鈦白粉生產企業的一個重要課題。

參考文獻：

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