硫酸法制钛白粉的工业现状及

硫酸法制钛白粉的工业现状及“三废”处理
曾霞（110705044）
2011级励志班
摘要：介绍硫酸法制钛白粉的工业现状，同时简单介绍“三废”的处理方法及工艺流程。

关键词：硫酸法钛白粉工业现状“三废”处理
引文：钛白粉学名二氧化钛，由于其化学性能稳定，具有高折射率良好的遮盖力和着色力，被广泛应用于近年来发展速度较快的许多领域，如涂料、油墨、塑料、橡胶、纸张、陶瓷和合成纤维等。

钛白粉的生产工艺主要有硫酸法、氯化法和盐酸法几种。

其中硫酸固相法技术，由于其工艺比较成熟，因此在工业上得到了广泛的使用。

硫酸法是中国钛白粉生产的主要技术类型，而硫酸法钛白粉生产排出的“三废”对环境的污染是比较严重的。

在我国几乎没有一个钛白粉工厂的水、气、渣的排放能够完全达到国家规定的排放要求．少数工厂因环保问题而被迫停产、搬迁等。

因此，分析硫酸法制钛白的现状、找到存在的问题、研究硫酸法生产钛白粉过程中产生的“三废”处理和优化其工艺有着迫切的现实意义。

1钛白粉工业现状
一个国家的钛白粉消耗是社会消费水平的重要标志。

钛白粉因其应用非常广泛，与国民经济关系极其密切，因此推动钛白工业的发展可推动国民经济的增长。

1.1国外钛白工业现状
世界钛白粉的消费量与产量跟国际经济的发展紧密相连。

从市场供求状况来看，1973年和1979年受两次“石油危机”冲击，1990～1991年及1995～1996年世界经济衰退均直接导致钛白粉需求量的下降，进入20世纪80年代，钛白粉迎来了一个兴旺发展时期，近十余年来，随着涂料、塑料、造纸等工业的发展增加了钛白粉的消费量，总体来看世界钛白工业将仍处于成长稳定期；从工业钛白粉制取的方法来看，氯化法钛白粉占主导地位，氯化法生产钛白粉最早是在1956年被杜邦公司应用于工业生产，氯化法是钛白工业先进技术的代表，目前它被美国的杜邦公司和科美基公司所垄断；从生产能力来看，世界钛白粉销售量为360万吨/年，已成为世界无机化工产品销售商品之一，仅次于合成氨、磷酸而位列第三位，随着世界经济的发展和人民生活水平的提高，近10年来，钛白粉材料市场十分兴旺，由于需求的快速增长，其生产能力逐步扩大，年均增长率大3.3%以上，跟全球经济GDP增长率相适应；从钛白产品类型来看，国外以高档红金石型钛白为主，并有各种专用钛白产品。

1.2 国内钛白工业现状.
我国于1995年开始硫酸法生产钛白粉的研究，其发展十分缓慢。

从市场供求状况来看，80年代中期是第一个发展高峰期，但全国生产能力仍不足10万吨／年；90年代是第二个发展高峰期，1999年统计生产能力为25万吨／年．2001年更达到40万吨／年，近几年由于市场需求旺盛，大大促进了我国钛白工业的发展，故我国钛白工业正处于成长发展期；从工业钛白粉制取的方法来看，我国硫酸法制取钛白粉占主导地位，这是由于硫酸法钛白生产原料为钛精矿、钛渣和硫酸，对原料要求不高，低价易得，术较成熟，设备简单，防腐蚀材料易解决；从生产能力来看，从20世纪90年代开始，随着我国经济的迅速发展，国内对钛白粉的需求量不断攀升，2006年我国钛白粉表观消费量达到了91．28万吨，2001-2006年年均消费量增长率达到了17．9％；从钛白产品类型来看，我国则以未经表面处理的锐钛型为主，红金石型产量少，专业型产品更少，且产品存在白度差、消色力低、研磨分散性差等缺点。

2 “三废”处理
硫酸法钛白生产中排出废气、废水、废酸和废渣的数量较多，其中废水和废酸中含有游离硫酸、悬浮物、有机物等污染物质；废气中有含硫气体，若不经处理直接排放，会对环境造成很大的污染，严重影响该地区群众的身体健康。

2.1 废酸和废水处理
2.1.1废酸处理
硫酸法制取锐钛型涂料钛白，每生产lt钛白就要产生浓度约为20％的废酸6—8t。

排放出来的废酸(即稀硫酸)，是一种可以回收和有利用价值的资源，若直接排入含酸废水一同处理，不但浪费了有价值的资源，而且给含酸废水处理装置造成不必要的压力。

从现有钛白粉厂对此种酸性废水的处理工艺来看，工艺治理技术最为成熟、运行效果稳定的治理方案是采用化学处理方法——中和法。

经曝气、沉淀等工艺处理后，SS、pH、色度、COD均能达到国家排放标准，出水洁净，可以排入环境中。

（图1为废酸处理工艺流程)
钛白粉生产排出的废酸进入废酸调节池内进行调节、均化水质后，用耐酸泵送入中和反应池，通人石灰乳并控制pH值。

采用机械搅拌方法进行搅拌，出水自流进入机械刮泥竖流沉淀池．再加入石灰乳调整混合液的pH值。

根据沉淀分离效果加入絮凝剂。

经机械刮泥竖流沉淀池处理后的二次废水进入混合废水调节池。

来自中和反应池、机
械刮泥竖流沉淀池的污泥依其液位差排入污泥浓缩池。

污泥经浓缩后用泵抽至污泥脱水设备进行脱水。

经脱水处理后的污泥送到专用造粒机、烘干机处理后即得副产品二水硫酸钙。

污泥浓缩池的上清液、污泥脱水设备的压滤液返回混合废水调节池。

2.1.2 废水处理
混合废水进入调节池内进行调节水量、均化水质后，用耐酸泵送人中和反应池，通入石灰乳，采用压缩空气搅拌(即曝气)，控制pH 值使Fe “转化为Fe3+，同时消除部份中和反应产生的热量及去除有机污染物质。

出水自流进入机械刮泥竖流沉淀池，加入石灰乳调整混合液的pH 值，根据沉淀分离效果补加入絮凝剂，进行沉淀分离，经沉淀池处理后的水可达标排放或回用。

污泥浓缩池的上清液、污泥脱水设备的压滤液返回调节池。

（工艺流程图如图1）
2.2 废气处理
废气来自煅烧产生的尾气和磨矿工序产生的尾气。

磨矿工序产生的尾气主要通过袋式除尘器收尘后达标，经烟囱排放，煅烧产生的尾气采用酸解罐出口气体经一级文丘里洗涤之后，进水洗塔洗涤，再进二级文丘里洗涤，出二级文丘里的气体经引风机和排气筒排放。

装置投入试运行后，经环保部门多次监测，酸雾可从处理前的421．93/Nm mg 降低为38．73/Nm mg ；2SO 浓度从处理前763/Nm mg 降低为293/Nm mg ，污染物的排放浓度大大低于GB 16297—1996排放标准
要求。

（工艺流程图2）
图2 煅烧尾气处理流程
2.3 废渣处理
硫酸法钛白生产中排出的废渣有：酸解废渣、废酸浓缩过滤后的滤渣、石膏渣（中和泥饼）和七水亚铁渣，平均每年生产1t钛白粉会产生3-4t七水硫酸亚铁、0.1-0.2酸解渣、0.02t滤渣和1.1-1.2t 石膏渣。

酸解排出的泥浆经洗涤压滤回收
TiO之后的酸解废渣，1吨钛白F
2
粉约有500kg，主要成份是酸不溶性的钛铁矿和二氧化硅等物，对环境已无不良影响，可送至渣场填埋。

废酸浓缩废渣(O
⋅)可采
H
FeSO
4
2
用与硫铁矿掺烧，其比例O
FeSO
H
⋅为比硫铁矿为0.3:l，按掺烧每吨
2
4
FeSO
⋅可节省0．5377t含硫35％的硫铁矿，每吨硫铁矿按400元计，H
O
4
2
可节约215．8元,废酸浓缩废渣与硫铁矿掺烧生产硫酸在工业生产中已有成功经验，既做到全部处理废酸浓缩产生的废渣，还可产生可观的经济效益。

石膏渣的处理方法是将石膏晒干，送水泥厂当作熟料添加剂。

硫酸亚铁又称绿矾，是硫酸法钛白生产中的主要副产品，大量
的研究表明，O H FeSO 247⋅可以作为生产农药、净水剂消毒剂、氧化亚铁和华蓝等颜料、化肥的原料外，其余的均以难以实现综合利用，只能采用送渣厂堆存的这种无害化处理方式，但是这种方式，既占用土地，又造成环境污染，因此成了大问题。

要有效解决这个问题，可采用O H FeSO 247⋅在64—90℃条件下失去6分子结晶水成为O H FeSO 24⋅，掺烧硫铁矿，用作生产硫酸的原料。

结论：（1）世界钛白工业处于一个成长稳定期，我国钛白工业处于一个成长发展期。

（2）我国制取钛白工业的方法和技术比发达国家落后，产品的品质偏低，高档钛白产品仍需进口。

（3）“三废”处理量大，耗费大，副产品的利用率有待提高。

（4）各工序排放的酸性废水经升流式石灰石滤池，中和处理后，pH 为7-8，可达到排放标准。

（5）酸解工序排放的废气经水洗塔、碱洗塔和除雾净化后，2SO 和3SO 去除率高，可达到排放标准，
（6）煅烧工序排放的废气经沉降室、水洗室、碱洗塔和除雾净化后，2SO 和3SO 去除率高，处理后的废气符合国家排放标准。

综上所诉，硫酸法生产钛白粉虽然产品品质低、产生的三废量大，但采取合理、高效的生产工艺和执管部门严格把关，我国的硫酸法钛白工艺一定在原材料和副产品的利用率上有所提高的。

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