CN214115239U - 一种氯化法制钛白粉收尘废渣水资源化处理*** - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种氯化法制钛白粉收尘废渣水资源化处理***，包括按照工艺步骤依次设置的不溶物分离单元、盐酸汽提单元、二氧化钛回收单元、氧化铁回收单元、金属催化剂回收单元和氯化钠回收单元。本氯化法制钛白粉收尘废渣水资源化处理***针对不同杂质、采用不同原理、选用多级处理装置将废水中的多价金属盐分别回收利用，所得的金属氧化物可应用于多个技术领域，尤其是终产物氯化钠提纯后可作为氯碱企业的原料，与氯碱企业形成上下游循环经济产业链。本实用新型实现了对氯化法制钛白粉收尘废渣水中全部杂质的回收及资源化利用，钛白粉制备的氯化工序产生的收尘渣废水的零排放，具有很强的环保效益。

Description

一种氯化法制钛白粉收尘废渣水资源化处理***

技术领域

本实用新型属于工业废水处理领域，尤其涉及一种氯化法制钛白粉收尘废渣水资源化处理***。

背景技术

钛白粉(TiO₂)是世界上性能最佳的白色原料之一，在涂料、塑料造纸、油墨、橡胶、化纤等领域的应用极为广泛，现有技术中制备钛白粉的方法可分为硫酸法和氯化法，氯化法相对于硫酸法而言具有很大的优势：技术先进、流程短、工序少；易实现连续化、自动化，单套装置产能大、劳动生产率高；排出三废少、氯气循环利用、三废污染少；产品质量优异、杂质少、粒径均匀、消色力大、分散性好，质量好；能耗低、生产成本低，经济效益好。

氯化法生产钛白粉的工艺流程主要包括四氯化钛制备、四氯化钛的氧化和二氧化钛的表面处理三大部分，其中四氯化钛的制备多采用金红石矿、氯气与焦炭在1800℃高温下发生反应生成四氯化钛，四氯化钛的凝点极低，可通过降温的方式实现四氯化钛的提纯，但是由于金红石矿中存在诸如铁、镁、锰等大量的金属元素，这些元素的氯化物在降温过程中会优先结晶，与未反应的矿粉，焦炭一同进入收尘渣中。

现有技术对收尘渣的处理方法为用水调浆溶解其中的氯化物，但因为收尘渣的处理氯化收尘渣调浆后的浆料废水水质成分复杂，处理难度较高。目前此废水的处理主要以调碱中和沉淀为主，如用氢氧化钠调碱最终处理成氯化钠产品、用石灰调碱最终处理成氯化钙产品、用氨水调碱最终处理成氯化铵产品。以上方法虽然对废水实现较合理的处理，但中和沉淀产生的也会产生大量的化洗污泥，这些化洗污泥得不到妥善处理、综合利用，最终成为固废，造成资源浪费以及处理成本的增加。

实用新型内容

本实用新型实施例要解决的技术问题是提供一种氯化法制钛白粉收尘废渣水资源化处理***，旨在解决现有技术中对氯化法收尘渣处理不合理，产生大量固废，造成资源浪费的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：提供一种氯化法制钛白粉收尘废渣水资源化处理***，包括按照工艺步骤依次设置的不溶物分离单元、盐酸汽提单元、二氧化钛回收单元、氧化铁回收单元、金属催化剂回收单元和氯化钠回收单元；

所述二氧化钛回收单元，包括通过第一管道与所述盐酸汽提单元的废水出口连接的第二分离装置，所述第一管道上设有pH调节口用于将pH调节至 4.2～4.8，所述第二分离装置用于分离、回收废水中水解生成的TiO₂；

所述氧化铁回收单元，包括与所述第二分离装置的出水端连接的一级反应池和第三分离装置，所述一级反应池用于调节pH至7～10使氢氧化铁或氢氧化亚铁析出，所述第三分离装置用于将氢氧化铁或氢氧化亚铁分离、回收；

所述金属催化剂回收单元，包括与所述以及反应池上清液连通的二级反应池和第四分离装置，所述二级反应池用于调节pH至10～12.5使废水中的金属生成氢氧化物析出，所述第四分离装置用于将所述金属氢氧化物分离、回收；

所述氯化钠回收单元，包括与所述二级反应池上清液连通的纳滤装置，以及蒸发结晶装置，所述纳滤装置用于一价盐与二价盐的分离，所述蒸发结晶装置用于一价盐溶液的蒸发结晶。

在其中一个实施例中，所述氯化法制钛白粉收尘废渣水资源化处理***还包括：

干燥装置：用于所述氢氧化铁或氢氧化亚铁的干燥，或者用于所述金属氢氧化物的干燥；

焙烧装置，用于氢氧化铁脱水生成氧化铁，或者用于所述金属氢氧化物脱水制成金属催化剂。

在其中一个实施例中，所述氧化铁回收单元还包括磁选精制机构，用于氧化铁的提纯。

在其中一个实施例中，所述金属催化剂回收单元在所述第二干燥装置和第二焙烧装置之间还设有用于将金属氧化物压制成型的成型装置。

在其中一个实施例中，所述纳滤装置中被截流的二价盐浓液通过管路回流至所述一级反应池入口。

在其中一个实施例中，所述不溶物分离单元包括第一分离装置、重力分选装置和滤液缓存池，所述第一分离装置用于过滤废水中的高钛渣和煅后焦，所述第一分离装置采用压滤机；

所述重力分选装置用于分离所述高钛渣与所述煅后焦；

所述滤液缓存池用于储存分离后的滤液。

在其中一个实施例中，所述盐酸汽提单元包括盐酸汽提塔和盐酸吸收装置，所述盐酸汽提塔设有蒸汽进口，连接所述盐酸吸收装置的混合气体出口以及废水出口，所述蒸汽进口通过隔热管路与所述蒸发结晶装置的二次蒸汽出口连通。

在其中一个实施例中，所述第二分离装置为管式膜、袋式过滤器、超滤膜、或多介质过滤器。

在其中一个实施例中，所述纳滤装置之前还设有：多介质过滤器，保安过滤器或超滤装置，所述多介质过滤中的滤料为活性炭、石英砂、无烟煤、核桃渣中的至少两种。

在其中一个实施例中，所述第三分离装置或第四分离装置为板框压滤机。

本实用新型提供氯化法制钛白粉收尘废渣水资源化处理***的有益效果在于：本实用新型提供的氯化法制钛白粉收尘废渣水资源化处理***针对不同杂质、采用不同原理、选用多级处理装置，实现了氯化法制钛白粉收尘废渣水中全部杂质的回收利用。不溶物分离单元采用过滤及重力分离的原理，实现了不溶高碳渣和煅后焦的分离和再利用；通过对废水酸碱度的调整控制，将废水中的多价金属盐的分离与回收，其中氧化铁可作为工业原料应用于多种领域，镁、铝、锰的氧化物均属于高效的催化剂，最终产物氯化钠提纯后可作为氯碱企业的原料，与氯碱企业形成上下游循环经济产业链。本氯化法制钛白粉收尘废渣水资源化处理***实现了钛白粉制备的氯化工序产生的收尘渣废水的零排放，并实现了钛白粉制备的氯化工序收尘渣废水中物质的全部资源化利用。

附图说明

为了更清楚的说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的处理***的一结构示意图；

其中，图中各附图标记：

10—不溶物分离单元，11—第一分离装置，12—重力分选装置，13—滤液缓存池；20—盐酸汽提单元，21—盐酸汽提塔，22—盐酸吸收装置； 30—二氧化钛回收单元；40—氧化铁回收单元，41—一级反应池，42—第三分离装置，43—第一干燥装置，44—第一焙烧装置，45—磁选精制机构， 50—金属催化剂回收单元，51—二级反应装置，52—第四分离装置，53—第二干燥装置，54—成型装置，55—第二焙烧装置；60—氯化钠回收单元， 61—纳滤装置，62—蒸发结晶装置。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参照图1所示，现对本实用新型提供的氯化法制钛白粉收尘废渣水资源化处理***进行说明。本实施例中所述氯化法制钛白粉收尘废渣水资源化处理***，包括按照工艺步骤依次设置的不溶物分离单元10、盐酸汽提单元20、二氧化钛回收单元30、氧化铁回收单元40、金属催化剂回收单元50和氯化钠回收单元60。

本实施例中，所述二氧化钛回收单元30包括通过第一管道与所述盐酸汽提单元20的废水出口连接的第二分离装置，所述第一管道上设有pH调节口用于将pH调节至4.2～4.8，所述第二分离装置用于分离、回收废水中水解生成的 TiO₂；所述氧化铁回收单元40，包括与所述第二分离装置的出水端连接的一级反应池41和第三分离装置42，所述一级反应池41用于调节pH至7～10使氢氧化铁或氢氧化亚铁析出，所述第三分离装置42用于将氢氧化铁或氢氧化亚铁分离、回收；所述金属催化剂回收单元50，包括与所述一级反应池41上清液连通的二级反应池51和第四分离装置52，所述二级反应池51用于调节pH至 10～12.5使废水中的金属生成氢氧化物析出，所述第四分离装置52用于将所述金属氢氧化物分离、回收；所述氯化钠回收单元60，包括与所述二级反应池上清液连通的纳滤装置61，以及蒸发结晶装置62，所述纳滤装置61用于一价盐与二价盐的分离，所述蒸发结晶装置62用于一价盐溶液的蒸发结晶。作为可选的结构，所述第三分离装置52或第四分离装置52为板框压滤机。

本实施例通过将待处理的氯化法制钛白粉收尘废渣水通过不溶物分离单元 10，除去不溶的高钛渣和煅后焦，分离后的废水流入盐酸汽提单元20，回收废水中的部分氯化氢，降低废水的酸性，所述盐酸汽提单元20产生的废水经第一管道流入所述第二分离装置，通过设在第一管道上的pH调节口将pH调节至 4.2～4.8，使废水中残存的少量TiOCl₂水解成TiO₂在所述第二分离装置中分离，分离后的液体流入氧化铁回收单元40，使废水中的铁元素完全沉淀，实现废水中大部分铁元素的回收，再流经金属催化剂回收单元50，使废水中的其他金属离子完全沉淀，实现废水中的其他金属元素的回收，流入纳滤装置61，实现一价盐与二价盐的分析，蒸发结晶装置62实现一价盐氯化钠的回收。至此本实施例针对不同杂质、采用不同原理、选用多级处理装置，实现了氯化法制钛白粉收尘废渣水中全部杂质的回收，其中TiO₂具有多种用途，氧化铁可作为工业原料应用于多种领域，镁、铝、锰的氧化物均属于高效的催化剂，最终产物氯化钠提纯后可作为氯碱企业的原料，与氯碱企业形成上下游循环经济产业链，并且本实施例的处理***实现了钛白粉制备的氯化工序产生的收尘渣废水的零排放。

本实施例中，为了实现铁的氢氧化物的氧化、干燥和脱水，所述氧化铁回收单元还设有配套使用的第一干燥装置43和第一焙烧装置44，第一干燥装置 43用于将所述第三分离装置42分离的湿的氢氧化铁或氢氧化亚铁沉淀进行初步脱水、干燥；所述第一焙烧装置44将干燥的氢氧化铁氧化脱水形成氧化铁。

为了获取高纯的氧化铁，所述氧化铁回收单元还包括磁选精制机构45，用于氧化铁的提纯，精制后残余的金属氧化物可合并至金属催化剂进行处理，用于制备金属催化剂。

作为一种具体实施方式，所述金属催化剂回收单元50还包括配套的第二干燥装置53和第二焙烧装置55。所述第二干燥装置53用于将所述第四分离装置 52分离的湿的金属氢氧化物沉淀进行初步脱水、干燥；所述第二焙烧装置55 用于将干燥的氢氧化物氧化、脱水形成金属氧化物。

为了便于作为催化剂使用，在所述第二干燥装置53和第二焙烧装置55之间还设置用于金属氧化物压制成型的成型装置54。成型装置54可以将干燥的金属氢氧化物压制成需要的形状，如球形、蜂窝状等。

在其他实施例中，所述第一干燥装置43与第二干燥装置53可以为一套装置，其中氢氧化铁的处理是间歇性的，当一级反应池41的下部沉淀累积到预设的量时，集中进行处理。同理，其他金属氧化物的处理也是间歇性的。

基于相同的道理，所述第一焙烧装置44与第二焙烧装置55也可以共用一套。

所述不溶物分离单元可以采用多种设备组合，作为一种实施方式，其包括第一分离装置11、重力分选装置12和滤液缓存池13。所述第一分离装置11 用于过滤废水中的高钛渣和煅后焦，其可以采用常用的过滤设备，如板框压滤机。所述重力分选装置12用于分离所述高钛渣与所述煅后焦，其可以采用基于重力进行分选的各种设备。所述滤液缓存池13用于收集所述第一分离装置11 的滤液，便于后续处理连续进行。

所述盐酸汽提单元20包括盐酸汽提塔21和盐酸吸收装置22，所述盐酸汽提塔21设有蒸汽进口，连接所述盐酸吸收装置22的混合气体出口以及废水出口，所述蒸汽进口通过隔热管路与所述蒸发结晶装置62的二次蒸汽出口连通，产生蒸汽的热源来自金红石氯化法制备四氯化钛的尾气处理产生的废热。实现热量的综合利用。

本实施例中，所述第二分离装置为管式膜、袋式过滤器、超滤膜、或多介质过滤器。

为了提高氯化钠的纯度，在所述纳滤装置61之前还设有：多介质过滤器，保安过滤器或超滤装置。

综上所述，作为其中一种实施例，其具体的操作流程是：

将氯化法制钛白粉收尘废渣水引入所述第一分离装置11，分离后的固体进入所述重力分选装置12，实现高钛渣和煅后焦的分离，固液分离后的废水进入所述滤液缓存池13，经所述滤液缓存池13进入所述盐酸汽提塔21，利用蒸汽热将废水中的部分氯化氢气体带出，回收的氯化氢气体进入所述盐酸吸收装置 22回收。

汽提盐酸后的废水第一管道进入所述第二分离装置，通过所述第一管道的 pH调节口投加质量浓度为5％的氢氧化钠溶液调节pH至4.2～4.8，使将废水中残存的少量TiOCl₂水解成TiO₂析出，并管式膜、袋式过滤器、超滤膜或多介质过滤器分离。

分离后的液体流入所述一级反应池41，向一级反应池41中投加质量浓度为30％～50％的氢氧化钠溶液或氢氧化钠固体调节pH至7～10，使废水中的铁元素完全沉淀。一级反应池41的上清液流入二级反应池51内；一级反应池41 底部沉淀经所述第三分离装置42分离后，所得沉淀先经所述第一干燥装置43 鼓风干燥后，在所述第一焙烧装置44中以550℃～650℃的条件焙烧3h～4h，再经所述磁选精制机构45处理后得到高纯氧化铁，剩余物合并至金属催化剂回收单元、与所述金属氢氧化物合并处理。所述第三分离装置42的滤液回流至所述一级反应池41循环处理。

所述一级反应池中的上清液流入所述二级反应池51，在所述二级反应池51 内投加质量浓度为30％～50％的氢氧化钠溶液或氢氧化钠固体，调节pH至 10～12.5，使废水中的其他金属离子完全沉淀。所述二级反应池51的上清液进入下一工序、氢氧化物沉淀经所述第四分离装置52分离后，所得沉淀先后经所述第二干燥装置53鼓风干燥至含水量30～35％，经所述成型装置54成型后在所述第二焙烧装置55中以600℃～700℃的条件焙烧3h～4h后得到高纯金属催化剂。所述第四分离装置52的滤液回流至所述二级反应池51循环处理。

所述二级反应池51中的上清液经过滤装置过滤后流入所述纳滤装置61，在所述所述纳滤装置61中实现一价盐与二价盐的分离，分离后的二价盐浓液回流至所述一级反应池41进行处理，分离后的一价盐溶液经所述蒸发结晶装置 62处理后可得氯化钠固体，作为氯碱工业的原料，构成本工艺与氯碱企业形成上下游循环经济产业链。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种氯化法制钛白粉收尘废渣水资源化处理***，其特征在于，包括按照工艺步骤依次设置的不溶物分离单元、盐酸汽提单元、二氧化钛回收单元、氧化铁回收单元、金属催化剂回收单元和氯化钠回收单元；

所述二氧化钛回收单元，包括通过第一管道与所述盐酸汽提单元的废水出口连接的第二分离装置，所述第一管道上设有pH调节口用于将pH调节至4.2～4.8，所述第二分离装置用于分离、回收废水中水解生成的TiO₂；

所述氧化铁回收单元，包括与所述第二分离装置的出水端连接的一级反应池和第三分离装置，所述一级反应池用于调节pH至7～10使氢氧化铁或氢氧化亚铁析出，所述第三分离装置用于将氢氧化铁或氢氧化亚铁分离、回收；

所述金属催化剂回收单元，包括与所述一级反应池上清液连通的二级反应池和第四分离装置，所述二级反应池用于调节pH至10～12.5使废水中的金属生成氢氧化物析出，所述第四分离装置用于将所述金属氢氧化物分离、回收；

所述氯化钠回收单元，包括与所述二级反应池上清液连通的纳滤装置，以及蒸发结晶装置，所述纳滤装置用于一价盐与二价盐的分离，所述蒸发结晶装置用于一价盐溶液的蒸发结晶。

2.如权利要求1所述的氯化法制钛白粉收尘废渣水资源化处理***，其特征在于，所述***还包括：

干燥装置，用于所述氢氧化铁或氢氧化亚铁的干燥，或者用于所述金属氢氧化物的干燥；

焙烧装置，用于氢氧化铁脱水生成氧化铁，或者用于所述金属氢氧化物脱水制成金属催化剂。

3.如权利要求2所述的氯化法制钛白粉收尘废渣水资源化处理***，其特征在于，所述氧化铁回收单元还包括：磁选精制机构，用于氧化铁的提纯。

4.如权利要求3所述的氯化法制钛白粉收尘废渣水资源化处理***，其特征在于，所述金属催化剂回收单元在所述干燥装置和焙烧装置之间还设置用于金属氧化物压制成型的成型装置。

5.如权利要求1所述的氯化法制钛白粉收尘废渣水资源化处理***，其特征在于，所述纳滤装置中被截流的二价盐浓液通过管路回流至所述一级反应池入口。

6.如权利要求1所述的氯化法制钛白粉收尘废渣水资源化处理***，其特征在于，所述不溶物分离单元包括：

第一分离装置，用于过滤废水中的高钛渣和煅后焦，所述第一分离装置采用压滤机；和/或

重力分选装置，用于分离所述高钛渣和所述煅后焦；和/或

滤液缓存池，用于储存分离后的滤液。

7.如权利要求1所述的氯化法制钛白粉收尘废渣水资源化处理***，其特征在于，所述盐酸汽提单元包括盐酸汽提塔和盐酸吸收装置，所述盐酸汽提塔设有蒸汽进口、连通所述盐酸吸收装置的混合气出口、以及废水出口，所述蒸汽进口通过隔热管路与所述蒸发结晶装置的二次蒸汽出口连通。

8.如权利要求1所述的氯化法制钛白粉收尘废渣水资源化处理***，其特征在于，所述第二分离装置为管式膜、袋式过滤器、超滤膜或多介质过滤器。

9.如权利要求1所述的氯化法制钛白粉收尘废渣水资源化处理***，其特征在于，在所述纳滤装置之前还设置有：多介质过滤器、保安过滤器或超滤装置。

10.如权利要求1所述的氯化法制钛白粉收尘废渣水资源化处理***，其特征在于，所述第三分离装置或第四分离装置为板框压滤机。

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