硫酸法钛白废酸浓缩新工艺

摘　要：作为重要的化工原料，钛白应用非常广泛，硫酸法在生产钛白粉的过程中，往往会伴有大量的废硫酸产生，对环境的污染非常严重。如何综合治理废硫酸，已经是迫在眉睫。目前浓缩回收废硫酸，也有着非常广阔的应用前景。本文着重叙述了国内外处理钛白废酸技术的基本情况，同时对钛白废酸浓缩新工艺进行介绍，并进一步提出了钛白废酸回收利用发展方向。

关键词：钛白废酸　硫酸法　浓缩新工艺　方向

在生产钛白粉的方法中，硫酸法应用比较普及，但在生产的过程中会产生大量的废硫酸。在一般情况下，生产1吨钛白粉，将会产生 5～8 t的废硫酸，而废酸中硫酸质量分数基本上是在19～23%。在上个世纪90年代，欧洲已经基本上解决了钛白废酸的利用和处理问题，我国硫酸法钛白粉处理工艺正刚刚起步，面临着废酸处理技术、环保及经济等诸多问题。

一、国外具有代表性的废酸浓缩工艺

芬兰等国家在钛白废酸处理工艺上，一直处于领先地位。芬兰公司采用两效三段浓缩工艺来对废酸进行处理。经过2级预热后，20%的废酸和循环酸一起，进入第一道环节的蒸发器和加热器；其余的废酸继续进行循环，其中有一部分废酸和前一段情况一致，进入二段蒸发装置，然后在继续进入第三段蒸发装置，经过三道环节的强制蒸发和循环之后，大部分仍旧在循环，废酸中的70%流到搅拌液封箱里，通过冷却器的处理，送入中间槽进入滤前处理，成品酸即滤液进入成品酸槽，由皮带机将滤渣送出。

从目前来看，芬兰公司所采用的废酸浓缩已经暴露出许多的弊端，特别是针对以岩矿为主的钛白废酸，无论是设备结构还是工艺参数，都已经相对过时。

二、中国钛白废酸处理概述

1.直接使用

我国很多化工厂，如株洲化工厂、襄樊无机化工厂等，都是在生产普钙的过程中国直接掺用废酸，上海钛白粉厂直接接废酸用于唐铁酸洗，广州钛白粉厂用于生产硫酸铁。

2.加工使用

其使用原理是先浓缩和净化废酸后，在其它方面进行应用。如我国南京油脂化工厂，将废酸的浓度从 20% 左右浓缩到 40%，将硫酸亚铁冷冻分离之后，用于外销，在磷肥生产中使用，采用搪瓷夹套反应釜为蒸发设备，在设备建成之后，安装了一套管式石墨蒸发器，但由于含有较高的原始废酸偏钛酸，所以没有正式投产使用。

3.其他使用

利用废酸生产人造富钛料和金红石，但缺点是仍旧会产生一些需要处理的稀废酸。

三、中国钛白废酸浓缩的相关技术

采用两次固液分离、三段浓缩的方式，对钛白稀废酸进行回收。第一段采用回转窑尾气进行加热，通过浓缩，将炉气带来的钛白粉进行分离；二段采用蒸汽，通过块孔石墨换热器进行三效蒸发浓缩。浓缩浓度依次为30～45～65%，最后进行冷却和结晶，将硫酸盐固体杂质包括硫酸亚铁分离出来。三段式继续浓缩，将从固体分离后的稀硫酸从 65～80%，此方法具有如下缺点：1）使用回转窑尾气，忽略了钛白粉的经济价值，只利用了热能；2）由于钛白粉粉尘具有一定的溶解能力，加上硫酸氧钛没有水解，使酸的粘度加大。为后续的蒸发和浓缩造成了一定的难度。3)二段浓缩中的石墨换热器，由于其特殊形式和结构，不利于钛白废酸的换热，造成了相对频繁清理结垢，耗时又耗资。4）三段浓缩中的碳化硅蒸发器， 会有巨大的设备投资，工艺流程繁冗、工艺升温和降温损耗较大，操作非常复杂。

四、硫酸法钛白废酸浓缩新工艺

1.已申请的专利技术

稀硫酸浓缩除杂已经被申请专利，此方法利用废酸逆流喷雾蒸发浓缩及热空气换热，解决了钛白粉副产稀硫酸浓缩结垢问题，同时也解决了工艺繁杂冗长的弊端。通过5 a工业化生产连续运行，已经产生了巨大的社会效益和经济效益。但该方法的弊端是：1）由于使用喷雾雾化稀硫酸及大量热空气进行热交换，增加了能耗。同时造成了尾气排放量大，有许多的尾气和显热被带走，不利于节能减排工作。2）进行低浓度废酸的浓缩时，由于没有再次利用二次蒸汽，造成了能源的浪费。

2.最新的专利申请技术

为了克服上述工艺流程上的种种缺陷，结合欧洲比较成熟的经验，利用我国用矿特点及硫酸法钛白生产工艺，我们开发和研制了对所有的钛矿原料都比较适合的生产装置，及钛白废酸浓缩回用工艺。改技术已经申请国家发明专利，其原理是充分分析和认识了产生结垢物质的机理和形态， 以及钛白废酸的化学成分，得出结论是，结垢现象的发生，并非是因为硫酸铁及偏钛酸造成的，为此采取过饱和度措施进行消除结垢，使结垢几率及结垢速率进一步降低。并进一步解决了长期对国内业界造成困扰的浓缩废酸的换热器结垢、易堵难题。该技术工艺是采用一次分离一水硫酸亚铁及两效三段浓缩的流程，即经济适用、又简单方便。

五、结语

作为重要的化工原料，钛白应用非常广泛，硫酸法在生产钛白粉的过程中，往往会伴有大量的废硫酸产生，对环境的污染非常严重。如何综合治理费硫酸，已经是迫在眉睫。目前浓缩回收废硫酸，也有着非常广阔的应用前景。我国硫酸法钛白粉处理工艺正刚刚起步，面临着废酸处理技术、环保及经济等诸多问题。本文着重叙述了国内外处理钛白废酸技术的基本情况，同时对钛白废酸浓缩新工艺进行介绍，并进一步提出了钛白废酸回收利用发展方向。

参考文献

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[3]张书海，张大伟，朱雪梅. 硫酸法钛白粉生产中废酸的循环使用[J]. 中国环保产业. 2008(09).

作者简介：刘卫昆（1983- ），男，汉族，助理工程师，主要从事钛白粉及相关行业工艺研究。