硫酸法生產(chǎn)鈦白粉的廢水治理措施研究

施中華　彭新華

摘 要：硫酸法生產(chǎn)鈦白粉過(guò)程中的廢水含有較多的酸性物質(zhì)，行業(yè)內(nèi)一般采取由石灰石制作成的Ca（OH）2乳濁液中和處置。氯堿行業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生的廢料電石渣中含有大量的氫氧化鈣，理論意義上可以作為硫酸法鈦白粉廢水治理的藥劑，替代石灰使用。該文通過(guò)具體的實(shí)驗(yàn)從廢水處理效果、經(jīng)濟(jì)性對(duì)比等方面分析電石渣中和處理硫酸法廢水的可行性。

關(guān)鍵詞：鈦白粉 硫酸法 廢水處理 電石渣

中圖分類號(hào)：X758 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）05（b）-0105-01

鈦白粉已成為現(xiàn)行最為常用的白色顏料，且在日化、涂料、油墨等行業(yè)內(nèi)廣泛應(yīng)用。行業(yè)內(nèi)鈦白粉常用的生產(chǎn)工藝包括氯化法和硫酸法兩種，硫酸法因其工藝簡(jiǎn)單，且較為成熟在行業(yè)內(nèi)更加普遍。但硫酸法生產(chǎn)鈦白粉污染源較多，在酸解、沉降、過(guò)濾、水解、漂洗、鹽處理、煅燒、粉碎等主要工序都有污染物產(chǎn)生，而且污染物產(chǎn)生量較大。我國(guó)硫酸法鈦白粉生產(chǎn)工藝中，一噸產(chǎn)品鈦白粉產(chǎn)生4噸廢酸，全國(guó)年副產(chǎn)廢酸800萬(wàn)噸左右。若能將它們加以利用，不僅可以解決長(zhǎng)期困擾人們的環(huán)保問(wèn)題，而且變廢為寶，解決了我國(guó)資源利用率低下等問(wèn)題。

目前硫酸法鈦白粉生產(chǎn)的酸性廢水主要采取石灰中和的方式進(jìn)行處理。電石渣的處理在氯堿行業(yè)也是一個(gè)比較困難的問(wèn)題，在對(duì)一些氯堿企業(yè)進(jìn)行調(diào)查時(shí)發(fā)現(xiàn)大部分企業(yè)的電石渣不能有效地處理和處置，對(duì)環(huán)境造成了一定的影響。鑒于電石渣主要成分是氫氧化鈣，理論上可作為酸性廢水中和試劑使用。近年來(lái)各鈦白粉企業(yè)投入大量的人力和資金進(jìn)行酸性廢水的治理研究，尋求一種成本低、工藝簡(jiǎn)單的酸性廢水處理技術(shù)。

1 硫酸法生產(chǎn)鈦白粉酸性廢水的水質(zhì)分析

硫酸法生產(chǎn)鈦白粉主要包括鈦精礦的球磨、酸解、還原、真空結(jié)晶、過(guò)濾水洗、水解、煅燒粉碎等工序工藝組成。在硫酸法生產(chǎn)鈦白粉的工藝中，不僅在酸解浸取工序中用于吸收煙霧時(shí)會(huì)產(chǎn)生酸性廢水，而且在水洗工序中同樣產(chǎn)生大量酸性廢水。該研究者以某鈦白粉生產(chǎn)企業(yè)的綜合廢水處理調(diào)節(jié)池的廢水作為實(shí)驗(yàn)用水，測(cè)驗(yàn)分析其性質(zhì)和成分，實(shí)驗(yàn)酸性廢水樣品包括以下元素，如表1所示。

2 電石渣和石灰中和酸性廢水的對(duì)比實(shí)驗(yàn)和經(jīng)濟(jì)可行性分析

以98%的硫酸、100g/L的鹽酸羥胺、0.5%的鄰菲啰啉、0.25 mol/L的重鉻酸鉀、硫酸亞鐵銨和1+3鹽酸等作為主要試劑，利用721分光光度計(jì)、1000 mL燒杯、六聯(lián)攪拌機(jī)、微波消解儀等實(shí)驗(yàn)儀器，分別稱取7份經(jīng)過(guò)烘干的電石渣和石灰，每份質(zhì)量從7～25g不等，分別制成300 mL的氫氧化鈣乳濁液進(jìn)行中和酸性廢水實(shí)驗(yàn)。經(jīng)六聯(lián)電動(dòng)攪拌機(jī)攪拌15 min后，沉降5 min，取上清液，測(cè)定pH、Fe2+和CODCr。

通過(guò)數(shù)據(jù)對(duì)比分析，投加烘干電石渣對(duì)廢水的中和作用和對(duì)CODCr的去除作用和投加石灰具有相同的效果，其投加量和石灰相差不大，如果采用烘干電石渣投加量約為石灰的1.15倍。

3 電石渣治理酸性廢水的經(jīng)濟(jì)可行性分析

在硫酸法生產(chǎn)鈦白粉的實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中，無(wú)論是采用石灰或是電石渣治理酸性廢水，運(yùn)行成本是最主要的考慮因素，包括以下幾個(gè)方面。

（1）原材料價(jià)格對(duì)比。結(jié)合當(dāng)前市場(chǎng)行情，石灰售價(jià)每噸約為150元，而電石渣作為氯堿廠產(chǎn)生的廢渣，對(duì)于氯堿企業(yè)來(lái)說(shuō)基本上可以免費(fèi)供應(yīng)，從材料價(jià)格對(duì)比來(lái)看，電石渣有相當(dāng)大的優(yōu)越性。

（2）材料運(yùn)輸費(fèi)用對(duì)比。由于氯堿廠產(chǎn)生的電石渣有一定的含水量（一般不超過(guò)40%），加上其在治理酸性廢水的投入量約為石灰投入量的1.8倍。因此運(yùn)輸費(fèi)用方面電石渣要高于石灰的運(yùn)輸費(fèi)用，每噸高約90%。

（3）設(shè)備運(yùn)行費(fèi)用。石灰在使用過(guò)程中需要熟化，生成氫氧化鈣，并配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的Ca（OH）2溶液，因此會(huì)增加一定成本；電石渣本身成分即為Ca（OH）2，而且具有顆粒細(xì)小的特點(diǎn)，因此不需要進(jìn)行熟化處理可以直接配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的Ca（OH）2溶液。根據(jù)核算，采用石灰處理該廢水的運(yùn)行費(fèi)用為5.27元/t，采用電石渣處理該廢水的運(yùn)行費(fèi)用為2.39元/t。從運(yùn)行成本上來(lái)講電石渣有明顯的優(yōu)勢(shì)。但是由于電石渣含有相當(dāng)多的水分，占用面積大，因此在堆放過(guò)程中占用廠區(qū)土地較多，也會(huì)增加管理成本。

（4）硫酸鈣廢渣的處理費(fèi)用。無(wú)論是采用電石渣還是石灰處理該廢水，均產(chǎn)生硫酸鈣廢渣。根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)，按m（石灰）∶m（電石渣）=1∶1.15計(jì)，采用電石渣可增加5%左右的硫酸鈣渣。由于硫酸鈣渣增加量不大，可以忽略不計(jì)。目前該渣部分作為輔料用于水泥廠和制磚廠的生產(chǎn)，其余的是填埋處理。

綜合以上對(duì)比分析，采用電石渣代替石灰治理酸性廢水經(jīng)濟(jì)性對(duì)比分析優(yōu)勢(shì)明顯，既可綜合利用電石渣，還節(jié)約了電石渣處理過(guò)程中土地占用和處理費(fèi)用問(wèn)題。但處理后的廢水目前還不能通過(guò)企業(yè)自身循環(huán)利用，但是針對(duì)不同的鈦白粉廠所處的區(qū)域位置，結(jié)合當(dāng)?shù)氐钠髽I(yè)類型，可以考慮從區(qū)域的角度進(jìn)行治理后廢水的再利用。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明電石渣代替石灰治理硫酸法生產(chǎn)鈦白粉廢水的工藝可在鈦白粉規(guī)模生產(chǎn)中應(yīng)用，但其用料消耗量大致是石灰的1.8倍。此外，電石渣可免費(fèi)從氯堿廠得到，運(yùn)輸費(fèi)用略高，但通過(guò)與石灰的經(jīng)濟(jì)性對(duì)比分析，電石渣的經(jīng)濟(jì)效益優(yōu)勢(shì)明顯。針對(duì)該研究者所在企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際，采用電石渣的廢水處理運(yùn)行成本約為2.4元/噸，遠(yuǎn)低于石灰的5.3元/噸（行業(yè)調(diào)查數(shù)據(jù)）。因此，利用電石渣治理酸性廢水可以使廢渣綜合處理，節(jié)約了資源，體現(xiàn)了新常態(tài)性社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的意義。另外還需進(jìn)一步采取措施，提高對(duì)硫酸鈣渣的回收利用效率。

參考文獻(xiàn)

[1] 殷祿華，宗在勤，王禮柱.鈦白粉生產(chǎn)中廢酸的治理與回收[J].硫酸工業(yè)，2005（3）：38-39.

[2] 金斌，王曉娜.利用酸溶性鈦渣制取鈦白洗滌工藝的研究[J].上海涂料，2006，44（7）：28-30.

[3] 熊素玉.硫酸法生產(chǎn)鈦白粉的主要環(huán)境問(wèn)題及對(duì)策[J].化工設(shè)計(jì)通訊，2005，31（2）：44-46.

[4] 法浩然.硫酸法鈦白粉生產(chǎn)的廢酸治理[J].江蘇化工，1999，27（3）：35-38.