電石渣中和鈦白廢酸的試驗研究

岳　云，丁金山

（1.濟南裕興化工有限責任公司，濟南　250119；2.山東正大建設監理有限公司，濟南　250011）

電石渣中和鈦白廢酸的試驗研究

岳云1，丁金山2

（1.濟南裕興化工有限責任公司，濟南250119；2.山東正大建設監理有限公司，濟南250011）

摘要：硫酸法鈦白粉生產中會產生大量的廢酸，廢酸的處理并達到環保要求是保證企業正常生產的前提，本次試驗使用車間原有裝置設備，采用電石渣代替常用的石灰石（石灰）進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，達到降低成本，以廢治廢的目的。

關鍵詞：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。隨著我國房地產、汽車等行業的迅猛發展，我國的鈦白粉產量也逐年遞增。鈦白粉的生產方法有兩種：硫酸法和氯化法。國內目前只有少數幾個鈦白粉廠家采用氯化法生產鈦白粉，大多數廠家采用硫酸法工藝生產鈦白粉。這種方法原料價格低廉，生產工藝技術成熟，設備簡單，投資及產品成本較低，但是工藝流程長，對環境污染大，會產生較多的廢酸、廢氣、廢水及廢渣。隨著國家對環境保護要求越來越嚴格，三廢治理能否達標成為制約企業可持續發展的一項重要因素。采用硫酸法生產鈦白粉，每生產1t鈦白粉，產生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，我國鈦白粉年產量約215萬噸，產生的廢酸量高達1300-1700萬噸，因此廢酸的處理與綜合利用成為企業確保可持續發展的一項重要的工作。

2　廢酸處理試驗研究

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

電石渣，是工業上生產乙炔、聚氯乙烯等產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廢渣，這些廢渣在生產廠家毫無用處，即占用場地又污染環境，若能在處理鈦白廢酸中利用電石渣，則可以起到節能減排，資源優化的作用。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，且為這些企業的副產品，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有裝置設備進行電石渣中和廢酸的試驗，考察用電石渣中和廢酸的反應操作時間、合適工況及污泥的脫水情況。

2.1試驗方案及所用設備

由生產裝置輸送來的廢酸（酸含量：300g/l）與含有效氧化鈣8%的電石乳在兩級中和槽內順次中和至PH約5左右，中和產物再進熟化槽進一步反應后泥水混合物送至污泥脫水機進行泥水分離，電石渣乳液配置用現有配置石灰石乳液的設備進行配置（設備尺寸φ6000×2500，帶攪拌）；中和反應使用現有中和反應槽（設備尺寸φ4700×6000，帶攪拌）；污泥脫水采用現有的廂式壓濾機（FMZ1000/2000-U）。所用原有設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。然后加入工業水，加水時產生較大的氣霧，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

來自生產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。并在攪拌器的強力攪動下進行中和反應，中和反應分級進行，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，易發生電石渣表層被酸中和后形成鈍性膜的現象（電石渣表面被石膏覆蓋），阻止反應的進一步進行。為提高電石渣的利用效率需適當降低廢酸的濃度，中和時應同時向中和反應槽加入流量為30m3/h的酸性廢水或工業水。反應4分鐘后，二級中和反應罐溢流出口料漿PH值為4，PH不合格，關閉進酸閥門，只進電石渣漿4分鐘后料漿PH值變為6，開進酸閥門，控制廢酸流量14.5m3/h，5分鐘后，二級中和反應罐溢流出口料漿PH值變為5.5，又2分鐘后，PH值降為為4，PH不合格，關閉進酸閥門，只進電石渣漿4分鐘后料漿PH值變為6，開進酸閥門，控制廢酸流量11m3/h，并保持電石乳流量不變。5分鐘后，主反應罐溢流出口料漿PH值變為5.5，反應10分鐘后測PH值仍為5.5，PH合格，基本穩定。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行泥水分離。

2.2.3壓濾

壓濾機使用原有濾布（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，進料壓力達到0.5MPa時（反復開啟進料泵進料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，水質較清，顏色微黃。一臺壓濾機上料壓濾卸片周期約為50分鐘。

3　結論

從試驗能夠看出，電石渣可以代替石灰石中和鈦白廢酸。但在實際工藝設計中需要注意以下幾點：

（1）電石渣的活性較低，中和反應時間較長。所以，設計中應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，以滿足石膏外運的要求。

作者簡介：岳云（1976—）女，濟南人，工程師，從事化工設備設計。