硫酸法鈦白粉清潔生產(chǎn)工藝

1、鈦白粉專欄 Titanium Dioxide Column硫硫酸酸法法鈦鈦白白粉粉清清潔潔生生產(chǎn)產(chǎn)工工藝藝 李金亮（山東東佳集團股份有限公司，山東淄博255215）摘要:國內(nèi)鈦白粉產(chǎn)業(yè)95%采用硫酸法工藝，能耗高，資源轉(zhuǎn)化率較低，伴生組分未能充分利用，排放部分廢酸、廢水、廢渣和廢氣，鈦白粉行業(yè)經(jīng)過多年的發(fā)展，對清潔生產(chǎn)日益重視，資源綜合利用技術水平和設施已趨成熟，完全有能力實現(xiàn)國家提出的節(jié)能減排和清潔生產(chǎn)目標。從利用生產(chǎn)余熱等8個方面介紹了硫酸法鈦白粉清潔生產(chǎn)新工藝。關鍵詞:硫酸法鈦白粉;清潔生產(chǎn);節(jié)能減排中圖分類號:TQ630.4+9文獻標識碼:B文章編號:1006-2556(2010)12

2、-0028-03Clean Production Process of Sulfuric Acid Method for Titanium DioxideLi Jinliang(Shandong Dongjia Group, Zibo 255200, Shandong Province)Abstract:Sulfuric acid method is used in 95% of Chinese titanium dioxide enterprises. The shortcomings of the method include high energy-consuming, low reso

3、urce transformation rate, insufficient use of byproduct and the emission of waste acid, waste water, waste residue and waste gas. The industry has development for many years and more and more attention has been paid to the clean production, so the comprehensive utilization technology and level of re

4、sources is more and more perfect. To realize the aim of energy-saving, emission reduction and clean production is certainly possible.Keywords:Sulfuric acid method titanium dioxide, clean production, energy-saving and emission reduction0前言鈦白粉的生產(chǎn)工藝主要有硫酸法和氯化法2種。硫酸法生產(chǎn)工藝1925年始于美國的National Lead Industry，之

5、后各地逐步建立生產(chǎn)廠，1941年生產(chǎn)出金紅石型產(chǎn)品。硫酸法可生產(chǎn)銳鈦型和金紅石型鈦白粉，其優(yōu)點是能以價低易得的鈦鐵礦與硫酸為原料，技術較成熟，設備簡單，防腐蝕材料易解決;其缺點是流程長，只能以間歇操作為主，濕法操作，硫酸、水消耗高，廢物及副產(chǎn)物多，對環(huán)境污染大。隨著出口退稅調(diào)整，國家對“兩高一資”產(chǎn)業(yè)的限制，以及跨國企業(yè)紛紛擬在中國建廠，國內(nèi)鈦白粉廠家將面臨越來越大的生存壓力。單純降低成本的老路基本已經(jīng)被堵死，只有在產(chǎn)品科技含量和新型自主創(chuàng)新技術上面下功夫，才能尋得一條出路，振興民族鈦白粉產(chǎn)業(yè)。為此研究開發(fā)硫酸法鈦白粉清潔生產(chǎn)新工藝已經(jīng)成為中國鈦白粉行業(yè)的重中之重，只有這樣才能夠解決硫酸法鈦白

6、粉生產(chǎn)的瓶頸問題，使硫酸法鈦白粉生產(chǎn)煥發(fā)新的活力，提高我國鈦白粉產(chǎn)業(yè)的升級步伐和振興民族產(chǎn)業(yè)。如何實現(xiàn)硫酸法鈦白粉的清潔生產(chǎn)，需要從硫酸法鈦白粉生產(chǎn)整個工藝通盤考慮，既要實現(xiàn)資源的綜合利用，減少生產(chǎn)中的能源消耗，又要減少廢棄物的排放，努力實現(xiàn)廢棄物零排放。硫酸法鈦白粉清潔生產(chǎn)工藝流程圖見圖1。1 利用生產(chǎn)余熱創(chuàng)效硫酸是硫酸法鈦白粉生產(chǎn)的必要原材料，在用硫磺制酸生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量的熱能，山東東佳集團利用余熱進行發(fā)電，極大地降低了鈦白粉生產(chǎn)成本。1.1 利用硫酸系統(tǒng)余熱余壓發(fā)電我國從20世紀50年代末期開始對硫酸裝置余熱回收，隨著利用余熱回收蒸汽的技術漸趨成熟，利用28CHINA COATING

7、S2010年第25卷第12期Titanium Dioxide Column 鈦白粉專欄硫酸余熱回收蒸汽發(fā)電的技術也成熟起來。在原有率高;能提高酸解率2個百分點，每年可創(chuàng)效益幾硫磺制酸系統(tǒng)上進行余熱鍋爐升壓，余壓、余熱發(fā)電千萬元;廢氣排放緩慢，容易經(jīng)堿淋吸收，沒有污節(jié)能技術改造，采用抽汽背壓式汽輪機驅(qū)動發(fā)電機，染問題;用人員少;更安全、平穩(wěn)。如果在此項技抽出 2 MPa過熱蒸汽、背壓排出的0.8 MPa飽和蒸汽術的基礎上進行了改進，在其尾氣系統(tǒng)上增加電除及發(fā)的電，用于鈦白粉及其他化工生產(chǎn)，每小時可發(fā)酸霧系統(tǒng)，能夠徹底解決尾氣排空污染大氣問題。電6 000 kWh，從而降低鈦白粉的生產(chǎn)成本，提高生

8、3 采用管式過濾機的水洗方法產(chǎn)利潤，而且節(jié)約能源消耗，減少污染物排放，經(jīng)濟效益與節(jié)能環(huán)保效益顯著。與目前中國鈦白粉行業(yè)普遍使用的板框壓濾機1.2 硫磺制酸低溫余熱的利用相比，能節(jié)省50%的水耗;大幅降低成本、減少廢水排放及廢水處理費用。年產(chǎn)5萬t鈦白粉生產(chǎn)線1 a節(jié)省的利用硫酸裝置SO3吸收過程中的低溫位余熱產(chǎn)生低壓蒸汽，每生產(chǎn)1 t硫酸可多回收0.8 MPa的低壓水費、電費、提高收率獲利，合計約千萬元，1.5 a可全蒸汽0.40.5 t,使產(chǎn)汽率最高可達1.7 t/t酸，硫酸裝置部收回投資。占地面積少，節(jié)省投資。全自動控制，節(jié)總的熱能回收率達到90%以上，這是硫酸工業(yè)低溫余省人工。無運轉(zhuǎn)部件

9、、免維護;維護費用低。無物料穿熱利用的一項突破性的先進技術，是今后硫酸工業(yè)濾，不需要再投資建設二次回收裝置。出液清澈、收余熱利用的發(fā)展方向。山東東佳集團經(jīng)過分析研究率大幅提高。洗滌后，產(chǎn)品中雜質(zhì)含量比更低（原來70決定，引進上海奧格利環(huán)保工程有限公司研發(fā)的國 10-6，現(xiàn)在達30 10-6），提高產(chǎn)品質(zhì)量。內(nèi)先進的低溫余熱回收技術，在原有硫磺制酸系統(tǒng)4 采用真空結(jié)晶法代替冷凍結(jié)晶法上進行節(jié)能技術改造，此項目上馬后每小時可產(chǎn)生蒸汽36 t，并使熱能回收率由原來的65提高到90鈦液中硫酸亞鐵的結(jié)晶工藝，我國傳統(tǒng)流程均以上，回收的蒸汽用于本公司的鈦白粉生產(chǎn)，從而降采用冷凍結(jié)晶技術，即將鈦液置于帶有冷

10、卻盤管及低集團公司各產(chǎn)品生產(chǎn)成本。攪拌器的貯槽中，用冷凍鹽水冷卻至68 ，使溶2 采用連續(xù)酸解工藝, 確保酸解工序穩(wěn)液中的七水硫酸亞鐵結(jié)晶析出。該法缺點是設備大型化困難，能耗較高。而真空結(jié)晶技術是以蒸汽為動定操作并提高酸解工序收率力，通過蒸汽噴射器使結(jié)晶器內(nèi)形成真空狀態(tài)，借鈦連續(xù)酸解技術，能夠提高酸解率，解決了酸解的液中水分的蒸發(fā)將結(jié)晶器內(nèi)鈦液的溫度降至1618污染問題。該技術的優(yōu)點是:設備占地面積小、效，使七水硫酸亞鐵結(jié)晶析出。這種方法不但使設備中國涂料292010年第25卷第12期鈦白粉專欄 Titanium Dioxide Column的處理能力大大提高，而且由于鈦液中的水分蒸發(fā)， 三洗

11、，將會降低鈦白粉的生產(chǎn)成本，實現(xiàn)對能源的綜提高了鈦液濃度，減輕了后續(xù)鈦液濃縮工序的負荷。 合利用，每年可節(jié)省14 025 t標準煤的熱量具有很大因此，真空結(jié)晶法具有投資省、能耗低等優(yōu)點。的社會和經(jīng)濟效益。5 對磚窯尾氣的治理利用將水洗廢酸送入煅燒工段，通過與煅燒尾氣直接接觸，吸收煅燒尾氣中的熱量使廢酸預熱升溫，并蒸發(fā)掉廢酸中的部分水分，提高廢酸的濃度，增加廢酸濃縮裝置的生產(chǎn)能力。廢酸溫度的提高，可有效地減少廢酸濃縮過程中廢酸預熱所需的蒸汽耗量。同時，煅燒尾氣通過廢酸的接觸洗滌，煅燒尾氣溫度可從350 下降到150 左右，降低煅燒尾氣處理過程中溫度對設備材質(zhì)的要求。煅燒尾氣溫度的下降，還可使煅燒

12、尾氣洗滌水的耗量明顯下降。6 用輥壓磨代替雷蒙磨進行粉碎國 際上最早用輥壓磨粉碎鈦白粉的是德國的克朗諾斯，他們于2001年前后與設備生產(chǎn)商HOSOKAWA共同試驗開發(fā)出適用于鈦白粉生產(chǎn)的輥壓磨，在此之前，國際上都用雷蒙磨來粉碎鈦白粉。輥壓磨與雷蒙磨的優(yōu)缺點對比:(1)因輥壓磨是靠靜壓力擠碎鈦白粉晶粒，所以該設備在運行時噪音很低，易損部件少，運行費用很低，每年不超過30萬元。雷蒙磨噪音大、梅花架、輥子、磨環(huán)等部件經(jīng)常損壞，備件只能從國外進口，每年運行費用多達500多萬元。(2)輥壓磨運行只需要1臺電機，電耗低;雷蒙磨運行除主體電機外，還要1臺大型風機將物料從磨中帶出來，能耗高。(3)輥壓磨粉碎物

13、料時，所有物料都從輥子之間通過，所有鈦白粉晶粒都受高壓力擠壓，因此，其產(chǎn)品粒度更均勻，質(zhì)量更好。雷蒙磨在粉碎時，總有一部分物料沒有經(jīng)過粉碎就被強風帶出，因此，其產(chǎn)品粒度均勻性差，質(zhì)量也稍差。(4)輥壓磨占廠房少，僅一層廠房即可。雷蒙磨因配套風機和大型布袋收料器，要占三層樓。(5)輥壓磨在粉碎鈦白粉時，輥子磨損很少，因此不污染產(chǎn)品，保證了產(chǎn)品的質(zhì)量。7 對汽粉磨的余熱進行綜合的利用在鈦白粉生產(chǎn)工藝的二洗和三洗的60 脫鹽水用水量為260 t/h，每天的用水量為6 240 t，這部分脫鹽水現(xiàn)在全部靠購買電廠的0.8 MPa、170 的水蒸氣直接加熱，每天消耗320 t。全年需14 025 t標準煤

14、的熱量，對汽粉后的余熱進行綜合的利用，將能量轉(zhuǎn)變?yōu)閷﹄x子水的加熱，用于鈦白粉生產(chǎn)的二洗和8 對生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢酸的綜合利用8.1 生產(chǎn)硫酸銨采用該技術能夠大大降低鈦白粉廢酸的處理成本，使鈦白粉廢酸能夠綜合利用，改變傳統(tǒng)的鈦白粉廢酸處理方法，符合循環(huán)經(jīng)濟，節(jié)約型社會和環(huán)保政策，能夠滿負荷的處理鈦白粉廢酸，生產(chǎn)出高質(zhì)量的硫酸銨，用該技術生產(chǎn)的硫酸銨生產(chǎn)成本低廉，不會給環(huán)境造成二次污染，是一種經(jīng)濟、實用的好方法。8.2 萃取回收硫酸萃取法是用一種可選擇性地萃取硫酸亞鐵等雜質(zhì)離子，不被萃取的胺類有機萃取劑與料液充分接觸，使硫酸進入有機相，達到硫酸與無機鹽分離的目的。萃取體系中的有機相含有萃取劑有機胺類，溶劑為煤油，同時加入極性調(diào)節(jié)劑。反萃劑為水或氨水，得到純度很高的硫酸或硫酸銨。硫酸回收率可以達到90%以上，萃余液中硫酸含量為0.10.2 mol/L。萃取法是一種非常有效的酸鹽分離方法，具有平衡速度快，分離效果好，處理能力大，酸回收率高，產(chǎn)品濃度、純度高，易于實現(xiàn)自動控制等優(yōu)點，采用萃取法回收利用廢硫酸是可行的工藝方案。8.3 生產(chǎn)凈水劑聚合硫酸鐵利用硫酸法鈦白粉生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢酸和硫酸亞鐵生產(chǎn)凈水劑聚合硫酸鐵，能夠徹底地解決硫酸法鈦白粉生產(chǎn)的環(huán)境問題，對資源達到了充分的綜合利用，達到以廢制廢的效果，符合國家的產(chǎn)業(yè)政策，使鈦白粉生