硫酸法生产钛白粉的废水治理措施研究

施中华　彭新华

摘 要：硫酸法生产钛白粉过程中的废水含有较多的酸性物质，行业内一般采取由石灰石制作成的Ca（OH）2乳浊液中和处置。氯碱行业生产产生的废料电石渣中含有大量的氢氧化钙，理论意义上可以作为硫酸法钛白粉废水治理的药剂，替代石灰使用。该文通过具体的实验从废水处理效果、经济性对比等方面分析电石渣中和处理硫酸法废水的可行性。

关键词：钛白粉 硫酸法 废水处理 电石渣

中图分类号：X758 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）05（b）-0105-01

钛白粉已成为现行最为常用的白色颜料，且在日化、涂料、油墨等行业内广泛应用。行业内钛白粉常用的生产工艺包括氯化法和硫酸法两种，硫酸法因其工艺简单，且较为成熟在行业内更加普遍。但硫酸法生产钛白粉污染源较多，在酸解、沉降、过滤、水解、漂洗、盐处理、煅烧、粉碎等主要工序都有污染物产生，而且污染物产生量较大。我国硫酸法钛白粉生产工艺中，一吨产品钛白粉产生4吨废酸，全国年副产废酸800万吨左右。若能将它们加以利用，不仅可以解决长期困扰人们的环保问题，而且变废为宝，解决了我国资源利用率低下等问题。

目前硫酸法钛白粉生产的酸性废水主要采取石灰中和的方式进行处理。电石渣的处理在氯碱行业也是一个比较困难的问题，在对一些氯碱企业进行调查时发现大部分企业的电石渣不能有效地处理和处置，对环境造成了一定的影响。鉴于电石渣主要成分是氢氧化钙，理论上可作为酸性废水中和试剂使用。近年来各钛白粉企业投入大量的人力和资金进行酸性废水的治理研究，寻求一种成本低、工艺简单的酸性废水处理技术。

1 硫酸法生产钛白粉酸性废水的水质分析

硫酸法生产钛白粉主要包括钛精矿的球磨、酸解、还原、真空结晶、过滤水洗、水解、煅烧粉碎等工序工艺组成。在硫酸法生产钛白粉的工艺中，不仅在酸解浸取工序中用于吸收烟雾时会产生酸性废水，而且在水洗工序中同样产生大量酸性废水。该研究者以某钛白粉生产企业的综合废水处理调节池的废水作为实验用水，测验分析其性质和成分，实验酸性废水样品包括以下元素，如表1所示。

2 电石渣和石灰中和酸性废水的对比实验和经济可行性分析

以98%的硫酸、100g/L的盐酸羟胺、0.5%的邻菲啰啉、0.25 mol/L的重铬酸钾、硫酸亚铁铵和1+3盐酸等作为主要试剂，利用721分光光度计、1000 mL烧杯、六联搅拌机、微波消解仪等实验仪器，分别称取7份经过烘干的电石渣和石灰，每份质量从7～25g不等，分别制成300 mL的氢氧化钙乳浊液进行中和酸性废水实验。经六联电动搅拌机搅拌15 min后，沉降5 min，取上清液，测定pH、Fe2+和CODCr。

通过数据对比分析，投加烘干电石渣对废水的中和作用和对CODCr的去除作用和投加石灰具有相同的效果，其投加量和石灰相差不大，如果采用烘干电石渣投加量约为石灰的1.15倍。

3 电石渣治理酸性废水的经济可行性分析

在硫酸法生产钛白粉的实际生产过程当中，无论是采用石灰或是电石渣治理酸性废水，运行成本是最主要的考虑因素，包括以下几个方面。

（1）原材料价格对比。结合当前市场行情，石灰售价每吨约为150元，而电石渣作为氯碱厂产生的废渣，对于氯碱企业来说基本上可以免费供应，从材料价格对比来看，电石渣有相當大的优越性。

（2）材料运输费用对比。由于氯碱厂产生的电石渣有一定的含水量（一般不超过40%），加上其在治理酸性废水的投入量约为石灰投入量的1.8倍。因此运输费用方面电石渣要高于石灰的运输费用，每吨高约90%。

（3）设备运行费用。石灰在使用过程中需要熟化，生成氢氧化钙，并配制成质量分数为10%的Ca（OH）2溶液，因此会增加一定成本；电石渣本身成分即为Ca（OH）2，而且具有颗粒细小的特点，因此不需要进行熟化处理可以直接配制成质量分数为10%的Ca（OH）2溶液。根据核算，采用石灰处理该废水的运行费用为5.27元/t，采用电石渣处理该废水的运行费用为2.39元/t。从运行成本上来讲电石渣有明显的优势。但是由于电石渣含有相当多的水分，占用面积大，因此在堆放过程中占用厂区土地较多，也会增加管理成本。

（4）硫酸钙废渣的处理费用。无论是采用电石渣还是石灰处理该废水，均产生硫酸钙废渣。根据以上实验，按m（石灰）∶m（电石渣）=1∶1.15计，采用电石渣可增加5%左右的硫酸钙渣。由于硫酸钙渣增加量不大，可以忽略不计。目前该渣部分作为辅料用于水泥厂和制砖厂的生产，其余的是填埋处理。

综合以上对比分析，采用电石渣代替石灰治理酸性废水经济性对比分析优势明显，既可综合利用电石渣，还节约了电石渣处理过程中土地占用和处理费用问题。但处理后的废水目前还不能通过企业自身循环利用，但是针对不同的钛白粉厂所处的区域位置，结合当地的企业类型，可以考虑从区域的角度进行治理后废水的再利用。

4 结语

通过实验证明电石渣代替石灰治理硫酸法生产钛白粉废水的工艺可在钛白粉规模生产中应用，但其用料消耗量大致是石灰的1.8倍。此外，电石渣可免费从氯碱厂得到，运输费用略高，但通过与石灰的经济性对比分析，电石渣的经济效益优势明显。针对该研究者所在企业生产实际，采用电石渣的废水处理运行成本约为2.4元/吨，远低于石灰的5.3元/吨（行业调查数据）。因此，利用电石渣治理酸性废水可以使废渣综合处理，节约了资源，体现了新常态性社会可持续发展的意义。另外还需进一步采取措施，提高对硫酸钙渣的回收利用效率。

参考文献

[1] 殷禄华，宗在勤，王礼柱.钛白粉生产中废酸的治理与回收[J].硫酸工业，2005（3）：38-39.

[2] 金斌，王晓娜.利用酸溶性钛渣制取钛白洗涤工艺的研究[J].上海涂料，2006，44（7）：28-30.

[3] 熊素玉.硫酸法生产钛白粉的主要环境问题及对策[J].化工设计通讯，2005，31（2）：44-46.

[4] 法浩然.硫酸法钛白粉生产的废酸治理[J].江苏化工，1999，27（3）：35-38.