专利(硫酸法钛白粉生产过程中酸性废水用于磷矿预处理).doc

硫酸法钛白粉生产过程中酸性废水用于磷矿预处理 摘要 本发明提供了一种降低硫酸法钛白粉生产流程中产生的酸性废水处理成本，将其利用于磷矿预处理的新用途。其原理利用硫酸法钛白生产过程中偏钛酸洗涤工序产生的酸性废水和磷矿反应，在脱除磷矿中碳酸盐等杂质提高磷矿品位的同时，依靠酸性废水中的酸性物质分解磷矿中的易分解组分，从而降低了后续磷矿浸取反应的酸耗。达到既减少酸性废水处理成本，又提高磷矿质量、降低磷酸盐生产成本目的。涉及磷矿磨矿，分级，碳酸盐脱除，固液分离，滤液中和等流程。95%过100目的磷矿，在预处理槽中与温度为40-60℃，pH值为2-4的酸性废水反应后，过滤矿浆。所得的磷矿镁含量下降70%以上，磷损失率控制在1%以内，经本工艺预处理过的磷矿，用于湿法磷酸生产时，每吨矿消耗的硫酸下降10%左右。酸性废水预处理磷矿后再送污水站处理，比直接送污水站少消耗60%的石灰或其它碱性物质，因此，本工艺有很高的经济性。 权 利 要 求 书 本发明以硫酸法钛白粉生产中偏钛酸洗涤过程产生的酸性废水为原料对磨细磷矿粉进行预处理，磷矿中含镁的白云石等被分解，大部分的镁进入液相，在后续的固液分离工序分离出的液体用于回收镁或送污水处理站处理；而磷矿中的主要有效成分-氟磷酸钙不参与反应，留在固相，固相用于湿法磷酸的制取。 2、权利1中所述的酸性废水其特征在于：硫酸含量为2-5%，总铁浓度在0.3-0.5％，温度为30-50℃。 3、权利1中所述的固相在送去制造湿法磷酸前可以增加一道水洗工序，以便进一步降低滤饼中的杂质含量。 4、权利1中所述的分离出的液体送污水站用石灰乳、氢氧化钠、氨水等中和沉淀，终点pH控制在7-9。 5、权力1所述的磨细的磷矿细度为75%以上过100目。 6、权利1中所述的磷矿预处理反应的控制条件为： 1）酸性废水和磷矿粉以一定的比例投入，液固比在2-5之间，通过控制液固比来达到控制酸度的目的。如果磷矿以矿浆的形式加入，投入的酸性废水量要相应下降； 2）反应温度应控制在30-50℃，过低会影响预处理效果，过高会导致磷损失率升高； 3）反应过程中起始pH值应控制在2-3，pH值过低应补加磷矿，过高应补加酸性废水，反应时间在0.5-2小时之间，反应结束前pH值控制在3-4。 7、权利要求1中所述的分离出的液体经过浓缩、碱化等处理工序后可用于制取硫酸镁或氢氧化镁等产品。 8、权利要求5所述的工艺方法中，可通过提高矿粉细度而增加预处理效果。 说 明 书 一、技术领域 本发明涉及钛化工的废水治理和磷化工中磷矿净化一体化技术，即钛化工和磷化工产业的废副循环综合利用。 二、技术背景 硫酸法钛白粉生产工艺中，其中间体硫酸氧钛需水解成偏钛酸和硫酸，每生产1吨钛白粉会产生5-6吨20%-25%浓度的稀硫酸，并且在后续的偏钛酸洗涤工序中，会产生16-25吨左右酸性废水（含硫酸2-5%，硫酸亚铁0.3-0.5%）。对20-30%稀硫酸回收处理有很多专利技术，例如专利CN1171777C和CN101049915分别利用气液分离型非挥发性溶液浓缩装置和转窑尾气热量对20%左右的稀酸进行浓缩回收利用。而对于酸性废水，如果通过浓缩回收硫酸会消耗大量能源，没有经济效益。有专利公开了对硫酸法钛白粉生产过程中产生的酸性废水进行综合治理和利用的方法，例如专利CN1220970报道了利用该酸性废水与氧化镁等反应生产硫酸镁的工艺路线，既解决了环保问题，又实现了经济效益，但硫酸镁生产是一个小行业，根本无法平衡钛白粉生产带来的大量酸性废水。 目前钛白粉生产企业主要还是使用碱性沉淀剂石灰、电石渣等将酸性废水中和、沉淀后，清液达标排放，沉淀产物压滤后堆放，既花费大量中和成本又耗用大量土地堆放废渣。 磷肥和磷酸盐行业通常先将磷矿用硫酸酸解制取湿法磷酸，然后将湿法磷酸加工成各种产品。磷矿中存在着铁、铝、镁等有害杂质，不但增加酸解时硫酸的单耗，而且会增加后续加工的难度以及最终产品质量。磷矿中的镁主要以碳酸盐形式存在，在磷矿酸解过程中几乎全部进入湿法磷酸中，使后续加工困难，并对磷酸盐产品的质量产生不利影响。国内外通常采用浮选和湿法除镁两类工艺。前者存在设备投资大，工艺流程长，单位成本高的弊端。因此，各种湿法除镁技术应运而生，如将二氧化硫气体或亚硫酸处理磷矿（C脱镁，使用脱镁捕收剂（CN101011582）脱镁。四川化工杂志2005年第5期“磷矿净化脱镁的研究”报道用稀硫酸脱镁，折合成浓硫酸计算，每一吨P2O5脱镁需耗用124公斤，即便抵消磷酸生产中少消耗硫酸97公斤计算，每处理一吨P2O5仍需要消耗27公斤浓硫酸。上述各种脱镁方法普遍存在着成本较高和磷损失较大的缺点，实际生产中很少被采用。 直接使用稀硫酸预处理磷矿