電石渣中和鈦白廢酸的試驗研究

岳　云，丁金山

（1.濟(jì)南裕興化工有限責(zé)任公司，濟(jì)南　250119；2.山東正大建設(shè)監(jiān)理有限公司，濟(jì)南　250011）

電石渣中和鈦白廢酸的試驗研究

岳云1，丁金山2

（1.濟(jì)南裕興化工有限責(zé)任公司，濟(jì)南250119；2.山東正大建設(shè)監(jiān)理有限公司，濟(jì)南250011）

摘要：硫酸法鈦白粉生產(chǎn)中會產(chǎn)生大量的廢酸，廢酸的處理并達(dá)到環(huán)保要求是保證企業(yè)正常生產(chǎn)的前提，本次試驗使用車間原有裝置設(shè)備，采用電石渣代替常用的石灰石（石灰）進(jìn)行中和鈦白廢酸的試驗，試驗證明電石渣可以作為中和鈦白廢酸的原料，達(dá)到降低成本，以廢治廢的目的。

關(guān)鍵詞：電石渣；中和鈦白廢酸；試驗

1　前言

鈦白粉是一種重要的化工原料，是目前世界上性能最佳的白色顏料，被廣泛應(yīng)用于涂料、塑料、建材、造紙、化纖、搪瓷、化妝品、食品、電焊條等行業(yè)。隨著我國房地產(chǎn)、汽車等行業(yè)的迅猛發(fā)展，我國的鈦白粉產(chǎn)量也逐年遞增。鈦白粉的生產(chǎn)方法有兩種：硫酸法和氯化法。國內(nèi)目前只有少數(shù)幾個鈦白粉廠家采用氯化法生產(chǎn)鈦白粉，大多數(shù)廠家采用硫酸法工藝生產(chǎn)鈦白粉。這種方法原料價格低廉，生產(chǎn)工藝技術(shù)成熟，設(shè)備簡單，投資及產(chǎn)品成本較低，但是工藝流程長，對環(huán)境污染大，會產(chǎn)生較多的廢酸、廢氣、廢水及廢渣。隨著國家對環(huán)境保護(hù)要求越來越嚴(yán)格，三廢治理能否達(dá)標(biāo)成為制約企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的一項重要因素。采用硫酸法生產(chǎn)鈦白粉，每生產(chǎn)1t鈦白粉，產(chǎn)生18%～22%濃度的硫酸（廢酸）6～8t，這些廢酸中含有FeSo46%～8%，鈦鹽＜0.4%及少量的錳、鋁、鈣、鎂等金屬硫酸鹽。2013年，我國鈦白粉年產(chǎn)量約215萬噸，產(chǎn)生的廢酸量高達(dá)1300-1700萬噸，因此廢酸的處理與綜合利用成為企業(yè)確保可持續(xù)發(fā)展的一項重要的工作。

2　廢酸處理試驗研究

鈦白裝置產(chǎn)生的廢酸一般采用兩種處理方法：1、回收廢酸中的游離酸，將鈦白生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢酸送至濃縮裝置用蒸汽加熱濃縮達(dá)到一定的濃度（約58%-60%），然后通過冷卻熟化使廢酸中的硫酸鹽析出并分離，產(chǎn)生的成品酸一部分送回鈦白生產(chǎn)裝置回用，一部分外賣。2、用堿中和處理鈦白廢酸中的硫酸根，如用石灰石中和生產(chǎn)石膏，或者用氨中和制硫酸銨。國內(nèi)企業(yè)大多采用石灰石或石灰中和廢酸生產(chǎn)石膏的方法，回收廢酸中的硫酸根，然后經(jīng)過污泥壓濾脫水，產(chǎn)生的石膏外賣，廢水處理成中性達(dá)到環(huán)保要求后外排。

電石渣，是工業(yè)上生產(chǎn)乙炔、聚氯乙烯等產(chǎn)品過程中電石水解所形成的以氫氧化鈣為主要成份的工業(yè)廢渣，這些廢渣在生產(chǎn)廠家毫無用處，即占用場地又污染環(huán)境，若能在處理鈦白廢酸中利用電石渣，則可以起到節(jié)能減排，資源優(yōu)化的作用。電石渣屬于熟石灰，可直接用于中和廢酸，省去了生石灰的熟化過程，且為這些企業(yè)的副產(chǎn)品，成本比石灰石低很多。為了降低廢酸處理的成本，在廢酸處理車間利用現(xiàn)有裝置設(shè)備進(jìn)行電石渣中和廢酸的試驗，考察用電石渣中和廢酸的反應(yīng)操作時間、合適工況及污泥的脫水情況。

2.1試驗方案及所用設(shè)備

由生產(chǎn)裝置輸送來的廢酸（酸含量：300g/l）與含有效氧化鈣8%的電石乳在兩級中和槽內(nèi)順次中和至PH約5左右，中和產(chǎn)物再進(jìn)熟化槽進(jìn)一步反應(yīng)后泥水混合物送至污泥脫水機(jī)進(jìn)行泥水分離，電石渣乳液配置用現(xiàn)有配置石灰石乳液的設(shè)備進(jìn)行配置（設(shè)備尺寸φ6000×2500，帶攪拌）；中和反應(yīng)使用現(xiàn)有中和反應(yīng)槽（設(shè)備尺寸φ4700×6000，帶攪拌）；污泥脫水采用現(xiàn)有的廂式壓濾機(jī)（FMZ1000/2000-U）。所用原有設(shè)備必須在試驗前用中水清洗干凈。

2.2試驗過程

2.2.1電石渣打漿

用鏟車向打漿槽中加入電石渣。然后加入工業(yè)水，加水時產(chǎn)生較大的氣霧，邊加水邊攪拌，隨時測量漿液濃度。漿液濃度在50°Be～40°Be時，料漿粘稠，打料泵輸送速度慢，于是加水稀釋將電石渣漿濃度控制在28°Be～32°Be之間用于中和廢酸實驗。（平均每小時3鏟車斗電石渣，約6t。）

2.2.2中和反應(yīng)

來自生產(chǎn)裝置的廢酸和電石乳制備工段的電石乳同時送入中和氧化槽，電石乳（濃度約30°Be）控制輸送泵流量約：40m3/h，最初按使用石灰石中和時的廢酸流量22m3/h。并在攪拌器的強(qiáng)力攪動下進(jìn)行中和反應(yīng)，中和反應(yīng)分級進(jìn)行，第一級控制PH2～3左右，第二級控制PH在5左右，同時在第二級投加0.3%聚丙烯酰胺溶液，投加量為2～3mg/l。由于廢酸濃度較高，采用電石渣做中和劑時，易發(fā)生電石渣表層被酸中和后形成鈍性膜的現(xiàn)象（電石渣表面被石膏覆蓋），阻止反應(yīng)的進(jìn)一步進(jìn)行。為提高電石渣的利用效率需適當(dāng)降低廢酸的濃度，中和時應(yīng)同時向中和反應(yīng)槽加入流量為30m3/h的酸性廢水或工業(yè)水。反應(yīng)4分鐘后，二級中和反應(yīng)罐溢流出口料漿PH值為4，PH不合格，關(guān)閉進(jìn)酸閥門，只進(jìn)電石渣漿4分鐘后料漿PH值變?yōu)?，開進(jìn)酸閥門，控制廢酸流量14.5m3/h，5分鐘后，二級中和反應(yīng)罐溢流出口料漿PH值變?yōu)?.5，又2分鐘后，PH值降為為4，PH不合格，關(guān)閉進(jìn)酸閥門，只進(jìn)電石渣漿4分鐘后料漿PH值變?yōu)?，開進(jìn)酸閥門，控制廢酸流量11m3/h，并保持電石乳流量不變。5分鐘后，主反應(yīng)罐溢流出口料漿PH值變?yōu)?.5，反應(yīng)10分鐘后測PH值仍為5.5，PH合格，基本穩(wěn)定。此時中和槽溢流料漿濃度為28°Be。料漿溢流至熟化槽，用泵送至壓濾工序進(jìn)行泥水分離。

2.2.3壓濾

壓濾機(jī)使用原有濾布（濾布已使用12天），上料前用高壓水沖洗干凈。上料時間25分鐘，進(jìn)料壓力達(dá)到0.5MPa時（反復(fù)開啟進(jìn)料泵進(jìn)料6次，壓力不再上升）開始卸片，卸片時間約20分鐘，濾餅較粘，含水率高，比較松軟，部分濾餅粘在濾布上不能自動墜落，需用塑料平鏟人工鏟除，影響卸片速度和時間。壓濾水PH值為6.0，水質(zhì)較清，顏色微黃。一臺壓濾機(jī)上料壓濾卸片周期約為50分鐘。

3　結(jié)論

從試驗?zāi)軌蚩闯觯娛梢源媸沂泻外伆讖U酸。但在實際工藝設(shè)計中需要注意以下幾點：

（1）電石渣的活性較低，中和反應(yīng)時間較長。所以，設(shè)計中應(yīng)考慮提高電石渣漿的輸送能力，加大電石渣的用量，同時適當(dāng)降低廢酸的濃度。采購原料時也要保證電石渣中有效鈣的含量。

（2）壓濾較容易，但濾餅含水率高，卸片時間較長，設(shè)計時要考慮采用壓縮空氣吹干濾餅，降低濾餅的水分，以滿足石膏外運(yùn)的要求。

作者簡介：岳云（1976—）女，濟(jì)南人，工程師，從事化工設(shè)備設(shè)計。