硫酸法制鈦白粉的工業(yè)現(xiàn)狀及

1、 硫酸法制鈦白粉的工業(yè)現(xiàn)狀及“三廢”處理 曾霞 （） 2011級(jí)勵(lì)志班摘要：介紹硫酸法制鈦白粉的工業(yè)現(xiàn)狀，同時(shí)簡(jiǎn)單介紹“三廢”的處理方法及工藝流程。關(guān)鍵詞：硫酸法 鈦白粉 工業(yè)現(xiàn)狀 “三廢”處理引文：鈦白粉學(xué)名二氧化鈦，由于其化學(xué)性能穩(wěn)定，具有高折射率良好的遮蓋力和著色力，被廣泛應(yīng)用于近年來(lái)發(fā)展速度較快的許多領(lǐng)域，如涂料、油墨、塑料、橡膠、紙張、陶瓷和合成纖維等。鈦白粉的生產(chǎn)工藝主要有硫酸法、氯化法和鹽酸法幾種。其中硫酸固相法技術(shù)，由于其工藝比較成熟，因此在工業(yè)上得到了廣泛的使用。硫酸法是中國(guó)鈦白粉生產(chǎn)的主要技術(shù)類(lèi)型，而硫酸法鈦白粉生產(chǎn)排出的“三廢”對(duì)環(huán)境的污染是比較嚴(yán)重的。在我國(guó)幾乎沒(méi)有一個(gè)

2、鈦白粉工廠的水、氣、渣的排放能夠完全達(dá)到國(guó)家規(guī)定的排放要求少數(shù)工廠因環(huán)保問(wèn)題而被迫停產(chǎn)、搬遷等。因此，分析硫酸法制鈦白的現(xiàn)狀、找到存在的問(wèn)題、研究硫酸法生產(chǎn)鈦白粉過(guò)程中產(chǎn)生的“三廢”處理和優(yōu)化其工藝有著迫切的現(xiàn)實(shí)意義。1鈦白粉工業(yè)現(xiàn)狀 一個(gè)國(guó)家的鈦白粉消耗是社會(huì)消費(fèi)水平的重要標(biāo)志。鈦白粉因其應(yīng)用非常廣泛，與國(guó)民經(jīng)濟(jì)關(guān)系極其密切，因此推動(dòng)鈦白工業(yè)的發(fā)展可推動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)。1.1國(guó)外鈦白工業(yè)現(xiàn)狀 世界鈦白粉的消費(fèi)量與產(chǎn)量跟國(guó)際經(jīng)濟(jì)的發(fā)展緊密相連。從市場(chǎng)供求狀況來(lái)看，1973年和1979年受兩次“石油危機(jī)”沖擊，19901991年及19951996年世界經(jīng)濟(jì)衰退均直接導(dǎo)致鈦白粉需求量的下降，進(jìn)入2

3、0世紀(jì)80年代，鈦白粉迎來(lái)了一個(gè)興旺發(fā)展時(shí)期，近十余年來(lái)，隨著涂料、塑料、造紙等工業(yè)的發(fā)展增加了鈦白粉的消費(fèi)量，總體來(lái)看世界鈦白工業(yè)將仍處于成長(zhǎng)穩(wěn)定期；從工業(yè)鈦白粉制取的方法來(lái)看，氯化法鈦白粉占主導(dǎo)地位，氯化法生產(chǎn)鈦白粉最早是在1956年被杜邦公司應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，氯化法是鈦白工業(yè)先進(jìn)技術(shù)的代表，目前它被美國(guó)的杜邦公司和科美基公司所壟斷；從生產(chǎn)能力來(lái)看，世界鈦白粉銷(xiāo)售量為360萬(wàn)噸/年，已成為世界無(wú)機(jī)化工產(chǎn)品銷(xiāo)售商品之一，僅次于合成氨、磷酸而位列第三位，隨著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，近10年來(lái)，鈦白粉材料市場(chǎng)十分興旺，由于需求的快速增長(zhǎng)，其生產(chǎn)能力逐步擴(kuò)大，年均增長(zhǎng)率大3.3%以上，跟

4、全球經(jīng)濟(jì)GDP增長(zhǎng)率相適應(yīng)；從鈦白產(chǎn)品類(lèi)型來(lái)看，國(guó)外以高檔紅金石型鈦白為主，并有各種專(zhuān)用鈦白產(chǎn)品。1.2 國(guó)內(nèi)鈦白工業(yè)現(xiàn)狀. 我國(guó)于1995年開(kāi)始硫酸法生產(chǎn)鈦白粉的研究，其發(fā)展十分緩慢。從市場(chǎng)供求狀況來(lái)看，80年代中期是第一個(gè)發(fā)展高峰期，但全國(guó)生產(chǎn)能力仍不足10萬(wàn)噸年；90年代是第二個(gè)發(fā)展高峰期，1999年統(tǒng)計(jì)生產(chǎn)能力為25萬(wàn)噸年2001年更達(dá)到40萬(wàn)噸年，近幾年由于市場(chǎng)需求旺盛，大大促進(jìn)了我國(guó)鈦白工業(yè)的發(fā)展，故我國(guó)鈦白工業(yè)正處于成長(zhǎng)發(fā)展期；從工業(yè)鈦白粉制取的方法來(lái)看，我國(guó)硫酸法制取鈦白粉占主導(dǎo)地位，這是由于硫酸法鈦白生產(chǎn)原料為鈦精礦、鈦渣和硫酸，對(duì)原料要求不高，低價(jià)易得，術(shù)較成熟，設(shè)備簡(jiǎn)單，

5、防腐蝕材料易解決；從生產(chǎn)能力來(lái)看，從20世紀(jì)90年代開(kāi)始，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，國(guó)內(nèi)對(duì)鈦白粉的需求量不斷攀升，2006年我國(guó)鈦白粉表觀消費(fèi)量達(dá)到了9128萬(wàn)噸，2001-2006年年均消費(fèi)量增長(zhǎng)率達(dá)到了179；從鈦白產(chǎn)品類(lèi)型來(lái)看，我國(guó)則以未經(jīng)表面處理的銳鈦型為主，紅金石型產(chǎn)量少，專(zhuān)業(yè)型產(chǎn)品更少，且產(chǎn)品存在白度差、消色力低、研磨分散性差等缺點(diǎn)。2 “三廢”處理硫酸法鈦白生產(chǎn)中排出廢氣、廢水、廢酸和廢渣的數(shù)量較多，其中廢水和廢酸中含有游離硫酸、懸浮物、有機(jī)物等污染物質(zhì)；廢氣中有含硫氣體，若不經(jīng)處理直接排放，會(huì)對(duì)環(huán)境造成很大的污染，嚴(yán)重影響該地區(qū)群眾的身體健康。2.1 廢酸和廢水處理2.1.1廢酸

6、處理硫酸法制取銳鈦型涂料鈦白，每生產(chǎn)lt鈦白就要產(chǎn)生濃度約為20的廢酸68t。排放出來(lái)的廢酸(即稀硫酸)，是一種可以回收和有利用價(jià)值的資源，若直接排入含酸廢水一同處理，不但浪費(fèi)了有價(jià)值的資源，而且給含酸廢水處理裝置造成不必要的壓力。從現(xiàn)有鈦白粉廠對(duì)此種酸性廢水的處理工藝來(lái)看，工藝治理技術(shù)最為成熟、運(yùn)行效果穩(wěn)定的治理方案是采用化學(xué)處理方法中和法。經(jīng)曝氣、沉淀等工藝處理后，SS、pH、色度、COD均能達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)，出水潔凈，可以排入環(huán)境中。（圖1為廢酸處理工藝流程)鈦白粉生產(chǎn)排出的廢酸進(jìn)入廢酸調(diào)節(jié)池內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)、均化水質(zhì)后，用耐酸泵送入中和反應(yīng)池，通人石灰乳并控制pH值。采用機(jī)械攪拌方法進(jìn)行攪拌

7、，出水自流進(jìn)入機(jī)械刮泥豎流沉淀池再加入石灰乳調(diào)整混合液的pH值。根據(jù)沉淀分離效果加入絮凝劑。經(jīng)機(jī)械刮泥豎流沉淀池處理后的二次廢水進(jìn)入混合廢水調(diào)節(jié)池。來(lái)自中和反應(yīng)池、機(jī)械刮泥豎流沉淀池的污泥依其液位差排入污泥濃縮池。污泥經(jīng)濃縮后用泵抽至污泥脫水設(shè)備進(jìn)行脫水。經(jīng)脫水處理后的污泥送到專(zhuān)用造粒機(jī)、烘干機(jī)處理后即得副產(chǎn)品二水硫酸鈣。污泥濃縮池的上清液、污泥脫水設(shè)備的壓濾液返回混合廢水調(diào)節(jié)池。2.1.2 廢水處理 混合廢水進(jìn)入調(diào)節(jié)池內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)水量、均化水質(zhì)后，用耐酸泵送人中和反應(yīng)池，通入石灰乳，采用壓縮空氣攪拌(即曝氣)，控制pH值使Fe“轉(zhuǎn)化為Fe3+，同時(shí)消除部份中和反應(yīng)產(chǎn)生的熱量及去除有機(jī)污染物質(zhì)。

8、出水自流進(jìn)入機(jī)械刮泥豎流沉淀池，加入石灰乳調(diào)整混合液的pH值，根據(jù)沉淀分離效果補(bǔ)加入絮凝劑，進(jìn)行沉淀分離，經(jīng)沉淀池處理后的水可達(dá)標(biāo)排放或回用。污泥濃縮池的上清液、污泥脫水設(shè)備的壓濾液返回調(diào)節(jié)池。（工藝流程圖如圖1）2.2 廢氣處理廢氣來(lái)自煅燒產(chǎn)生的尾氣和磨礦工序產(chǎn)生的尾氣。磨礦工序產(chǎn)生的尾氣主要通過(guò)袋式除塵器收塵后達(dá)標(biāo)，經(jīng)煙囪排放，煅燒產(chǎn)生的尾氣采用酸解罐出口氣體經(jīng)一級(jí)文丘里洗滌之后，進(jìn)水洗塔洗滌，再進(jìn)二級(jí)文丘里洗滌，出二級(jí)文丘里的氣體經(jīng)引風(fēng)機(jī)和排氣筒排放。裝置投入試運(yùn)行后，經(jīng)環(huán)保部門(mén)多次監(jiān)測(cè)，酸霧可從處理前的4219降低為387；濃度從處理前76降低為29，污染物的排放濃度大大低于GB 16

9、2971996排放標(biāo)準(zhǔn)要求。（工藝流程圖2） 圖2 煅燒尾氣處理流程2.3 廢渣處理 硫酸法鈦白生產(chǎn)中排出的廢渣有：酸解廢渣、廢酸濃縮過(guò)濾后的濾渣、石膏渣（中和泥餅）和七水亞鐵渣，平均每年生產(chǎn)1t鈦白粉會(huì)產(chǎn)生3-4t七水硫酸亞鐵、0.1-0.2酸解渣、0.02t濾渣和1.1-1.2t石膏渣。 酸解排出的泥漿經(jīng)洗滌壓濾回收之后的酸解廢渣，1噸鈦白F粉約有500kg，主要成份是酸不溶性的鈦鐵礦和二氧化硅等物，對(duì)環(huán)境已無(wú)不良影響，可送至渣場(chǎng)填埋。廢酸濃縮廢渣()可采用與硫鐵礦摻燒，其比例為比硫鐵礦為0.3:l，按摻燒每噸可節(jié)省05377t含硫35的硫鐵礦，每噸硫鐵礦按400元計(jì)，可節(jié)約2158元,廢

10、酸濃縮廢渣與硫鐵礦摻燒生產(chǎn)硫酸在工業(yè)生產(chǎn)中已有成功經(jīng)驗(yàn)，既做到全部處理廢酸濃縮產(chǎn)生的廢渣，還可產(chǎn)生可觀的經(jīng)濟(jì)效益。石膏渣的處理方法是將石膏曬干，送水泥廠當(dāng)作熟料添加劑。硫酸亞鐵又稱(chēng)綠礬，是硫酸法鈦白生產(chǎn)中的主要副產(chǎn)品，大量的研究表明，可以作為生產(chǎn)農(nóng)藥、凈水劑消毒劑、氧化亞鐵和華藍(lán)等顏料、化肥的原料外，其余的均以難以實(shí)現(xiàn)綜合利用，只能采用送渣廠堆存的這種無(wú)害化處理方式，但是這種方式，既占用土地，又造成環(huán)境污染，因此成了大問(wèn)題。要有效解決這個(gè)問(wèn)題，可采用在6490條件下失去6分子結(jié)晶水成為，摻燒硫鐵礦，用作生產(chǎn)硫酸的原料。結(jié)論：（1）世界鈦白工業(yè)處于一個(gè)成長(zhǎng)穩(wěn)定期，我國(guó)鈦白工業(yè)處于一個(gè)成長(zhǎng)發(fā)展期。

11、（2）我國(guó)制取鈦白工業(yè)的方法和技術(shù)比發(fā)達(dá)國(guó)家落后，產(chǎn)品的品質(zhì)偏低，高檔鈦白產(chǎn)品仍需進(jìn)口。 （3）“三廢”處理量大，耗費(fèi)大，副產(chǎn)品的利用率有待提高。 （4）各工序排放的酸性廢水經(jīng)升流式石灰石濾池，中和處理后，pH為7-8，可達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。 （5）酸解工序排放的廢氣經(jīng)水洗塔、堿洗塔和除霧凈化后，和去除率高，可達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，（6）煅燒工序排放的廢氣經(jīng)沉降室、水洗室、堿洗塔和除霧凈化后，和去除率高，處理后的廢氣符合國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。綜上所訴，硫酸法生產(chǎn)鈦白粉雖然產(chǎn)品品質(zhì)低、產(chǎn)生的三廢量大，但采取合理、高效的生產(chǎn)工藝和執(zhí)管部門(mén)嚴(yán)格把關(guān)，我國(guó)的硫酸法鈦白工藝一定在原材料和副產(chǎn)品的利用率上有所提高的。 參考文獻(xiàn)

12、： 1劉建軍 世界鈦白粉工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀與發(fā)展期刊論文-中國(guó)恩菲工程技術(shù)有限公司 2陳新紅.杜劍橋.胡鴻飛 硫酸法鈦白產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展建議會(huì)議論文-2010 3余雪梅.汪艷紅.張琳潔 硫酸法鈦白水解的工藝技術(shù)現(xiàn)狀期刊論文-中國(guó)井礦鹽 2013（3） 4魏紹東 國(guó)內(nèi)外鈦白行業(yè)的最新進(jìn)展會(huì)議論文-2007 5Wolf-D.Griebler.J(o)rg Hocken .Klaus Schulte PAINT & COATINGS INDUSTRY期刊論文-涂料工業(yè) 2004，34（4） 6姚慶明.柴立平. 李強(qiáng). 魏紹東 我國(guó)鈦白工業(yè)的現(xiàn)狀與發(fā)展期刊論文-化工科技市場(chǎng) 2007，30（9） 7賴(lài)主恩 淺析鈦白粉工業(yè)新世紀(jì)的發(fā)展期刊論文-廣州化工 2003,31（1） 8鈦白生產(chǎn)“三廢”排放及治理措施會(huì)議論文-2010 9鄧捷.吳立峰 鈦白粉應(yīng)用手冊(cè)-化學(xué)工業(yè)出版社 10李紅蓮.賴(lài)?yán)^榮 硫酸法鈦白粉生產(chǎn)工藝中的廢酸和廢水治理實(shí)例期刊論文-閩西職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào) 2007，9（2） 11唐文騫.張錦寶 硫酸法鈦白清潔生產(chǎn)與三廢治理期刊論文-化工設(shè)計(jì) 2011,21（2） 12范兵.李志廣.李昭.劉士琪.任保增 硫酸法鈦白廢酸的處理期刊論文-河南化工 2013,30（