[实用新型]一种钛白粉生产过程中废酸膜集成处理回收装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种钛白粉生产过程中废酸膜集成处理回收装置，具体地说涉及一种利用膜集成处理工艺回收钛白粉生产过程中产生的废酸中偏钛酸、硫酸亚铁以及硫酸等有价资源，属于钛白粉生产领域。

背景技术

在硫酸法生产钛白的过程中，每生产1t钛白将产生8～10t20％左右废酸，废酸中除了含有主要成分H₂SO₄外，还含有一定的FeSO₄、TiO₂、Al₂(SO₄)₃、MgSO₄等物质，其组成见表1。这些废酸若不经处理直接排放，不仅污染环境，还造成资源的严重浪费。如何处理这些废酸，经济合理地回收其中有价值的部分，已成为硫酸法生产钛白的一个重要技术难题，也是困扰环境保护与钛白工业发展的重大问题。

表1钛白粉生产过程中废酸组成

对于废酸的处理方法，国内外目前工业化应用的方法有：废酸浓缩法、中和沉淀法以及综合利用生产各种硫酸盐。废酸浓缩法主要是加热废酸，使硫酸浓度增加，然后返回酸解工序。过程中由于硫酸浓度的提高使溶解在废酸中的硫酸亚铁以一水硫酸亚铁的形式析出，导致浓缩后的硫酸浓度不高，不能很好的回用。中和沉淀法主要是采用石灰石或石灰中和废酸的方法，副产品为红石膏。该法存在着试剂耗量大，硫酸没有回收，中和后的污水还含有一些重金属元素，且由于被硫酸钙饱和而无法循环使用；中和后石膏量较大，但用途少，因此销路不畅。综合利用法主要是因地制宜，将废硫酸生产各种硫酸盐产品，如硫酸锌、硫酸锰、硫酸铵、磷肥等。这些方法或者所用的硫酸量不大，或者生产的产品中含有大量的铁盐而影响了产品的纯度。因而不具有工业化推广价值。

钛白粉生产过程中，由水解后叶滤机产生的一洗吸片水，含硫酸20～25%，硫酸亚铁10%～15%。如此高浓度的铁盐产生很高的渗透压，如直接用纳滤膜过滤，往往需要用高压进行操作（>5MPa)，而现有的普通纳滤膜最高操作压力也就是4.2MPa，因而往往不能满足工业化生产。

膜分离作为一种新型的分离手段，在钛白粉酸性废水的处理中早有应用。CN103663547A公布了这种膜分离处理工艺，但是它处理的实际上是一种酸性废水，含硫酸为0.3～4%，铁离子1500～2500mg/L，含酸和铁离子浓度都较低，因而可以用纳滤膜进行脱盐，但是它不能在0.1～1MPa范围内对铁离子浓度大于40g/L、20%以上的硫酸进行硫酸亚铁与硫酸的分离。CN104692456A也公布了一种纳滤膜的钛白粉废酸处理工艺，虽然处理的压力有所提高，但仍然不能达到一级处理后铁离子在1g/L以下的目的。因而处理后只能清液送往煅烧窑作为煅烧尾气的喷淋液使用，而不能制成高浓度纯度较高的硫酸使用。

发明内容

本实用新型的目的是利用膜分离集成技术处理钛白粉生产过程中的废酸，针对高铁盐含量和高浓度的硫酸，采用多种膜技术，并与传统技术（结晶和过滤技术）集成，将废硫酸中高铁盐去除，并浓缩硫酸到70%左右，提高了硫酸的使用效率，产生了高质量的水进行工艺回用。采用这种工艺，不但提高了所产硫酸的纯度和浓度，减少了钛白粉生产过程中水平衡的压力，降低设备的体积和投资成本，而且能够将过程中产生的高质量的水进行回用。既有利于环保的节能减排，又节省了工艺的用水量，产生了很好的经济环境效益。

本专利技术采用先冷冻结晶的方法，将硫酸废水中的高硫酸亚铁盐大部分以晶体形式去除后，使得其中的硫酸亚铁的浓度得到降低。这样做，一方面降低了进入纳滤膜的铁盐浓度，使得纳滤膜的操作压力降低，纳滤过程成为可能，另一方面由于进料的铁盐浓度降低，纳滤得到的清液中铁离子浓度也相应降低，达到1g/L的水平，避免了后续浓缩过程中一水硫酸亚铁的结晶生产，满足了净化后的硫酸进一步浓缩的需求。

一种钛白粉生产过程中废酸膜集成处理回收工艺，包括如下步骤：

第1步，对废酸进行固液分离，去除偏钛酸，并得到第一滤液；

第2步，将第一滤液中的硫酸亚铁结晶析出，并通过固液分离的方法将结晶去除，得到第二滤液；

第3步，将第二滤液用纳滤膜过滤，去除硫酸亚铁，并得到纳滤透过液。

废酸中硫酸含量15～28wt%，优选20～25%；硫酸亚铁含量6～22wt%，优选10～15%。

所述的第1步中，固液分离是指采用膜分离的方法；膜分离中所产生的浓缩液再用板框过滤的方法进一步地分离偏钛酸。