电石渣中和钛白废酸的试验研究

岳　云，丁金山

（1.济南裕兴化工有限责任公司，济南　250119；2.山东正大建设监理有限公司，济南　250011）

电石渣中和钛白废酸的试验研究

岳云1，丁金山2

（1.济南裕兴化工有限责任公司，济南250119；2.山东正大建设监理有限公司，济南250011）

摘要：硫酸法钛白粉生产中会产生大量的废酸，废酸的处理并达到环保要求是保证企业正常生产的前提，本次试验使用车间原有装置设备，采用电石渣代替常用的石灰石（石灰）进行中和钛白废酸的试验，试验证明电石渣可以作为中和钛白废酸的原料，达到降低成本，以废治废的目的。

关键词：电石渣；中和钛白废酸；试验

1　前言

钛白粉是一种重要的化工原料，是目前世界上性能最佳的白色颜料，被广泛应用于涂料、塑料、建材、造纸、化纤、搪瓷、化妆品、食品、电焊条等行业。随着我国房地产、汽车等行业的迅猛发展，我国的钛白粉产量也逐年递增。钛白粉的生产方法有两种：硫酸法和氯化法。国内目前只有少数几个钛白粉厂家采用氯化法生产钛白粉，大多数厂家采用硫酸法工艺生产钛白粉。这种方法原料价格低廉，生产工艺技术成熟，设备简单，投资及产品成本较低，但是工艺流程长，对环境污染大，会产生较多的废酸、废气、废水及废渣。随着国家对环境保护要求越来越严格，三废治理能否达标成为制约企业可持续发展的一项重要因素。采用硫酸法生产钛白粉，每生产1t钛白粉，产生18%～22%浓度的硫酸（废酸）6～8t，这些废酸中含有FeSo46%～8%，钛盐＜0.4%及少量的锰、铝、钙、镁等金属硫酸盐。2013年，我国钛白粉年产量约215万吨，产生的废酸量高达1300-1700万吨，因此废酸的处理与综合利用成为企业确保可持续发展的一项重要的工作。

2　废酸处理试验研究

钛白装置产生的废酸一般采用两种处理方法：1、回收废酸中的游离酸，将钛白生产过程中产生的废酸送至浓缩装置用蒸汽加热浓缩达到一定的浓度（约58%-60%），然后通过冷却熟化使废酸中的硫酸盐析出并分离，产生的成品酸一部分送回钛白生产装置回用，一部分外卖。2、用碱中和处理钛白废酸中的硫酸根，如用石灰石中和生产石膏，或者用氨中和制硫酸铵。国内企业大多采用石灰石或石灰中和废酸生产石膏的方法，回收废酸中的硫酸根，然后经过污泥压滤脱水，产生的石膏外卖，废水处理成中性达到环保要求后外排。

电石渣，是工业上生产乙炔、聚氯乙烯等产品过程中电石水解所形成的以氢氧化钙为主要成份的工业废渣，这些废渣在生产厂家毫无用处，即占用场地又污染环境，若能在处理钛白废酸中利用电石渣，则可以起到节能减排，资源优化的作用。电石渣属于熟石灰，可直接用于中和废酸，省去了生石灰的熟化过程，且为这些企业的副产品，成本比石灰石低很多。为了降低废酸处理的成本，在废酸处理车间利用现有装置设备进行电石渣中和废酸的试验，考察用电石渣中和废酸的反应操作时间、合适工况及污泥的脱水情况。

2.1试验方案及所用设备

由生产装置输送来的废酸（酸含量：300g/l）与含有效氧化钙8%的电石乳在两级中和槽内顺次中和至PH约5左右，中和产物再进熟化槽进一步反应后泥水混合物送至污泥脱水机进行泥水分离，电石渣乳液配置用现有配置石灰石乳液的设备进行配置（设备尺寸φ6000×2500，带搅拌）；中和反应使用现有中和反应槽（设备尺寸φ4700×6000，带搅拌）；污泥脱水采用现有的厢式压滤机（FMZ1000/2000-U）。所用原有设备必须在试验前用中水清洗干净。

2.2试验过程

2.2.1电石渣打浆

用铲车向打浆槽中加入电石渣。然后加入工业水，加水时产生较大的气雾，边加水边搅拌，随时测量浆液浓度。浆液浓度在50°Be～40°Be时，料浆粘稠，打料泵输送速度慢，于是加水稀释将电石渣浆浓度控制在28°Be～32°Be之间用于中和废酸实验。（平均每小时3铲车斗电石渣，约6t。）

2.2.2中和反应

来自生产装置的废酸和电石乳制备工段的电石乳同时送入中和氧化槽，电石乳（浓度约30°Be）控制输送泵流量约：40m3/h，最初按使用石灰石中和时的废酸流量22m3/h。并在搅拌器的强力搅动下进行中和反应，中和反应分级进行，第一级控制PH2～3左右，第二级控制PH在5左右，同时在第二级投加0.3%聚丙烯酰胺溶液，投加量为2～3mg/l。由于废酸浓度较高，采用电石渣做中和剂时，易发生电石渣表层被酸中和后形成钝性膜的现象（电石渣表面被石膏覆盖），阻止反应的进一步进行。为提高电石渣的利用效率需适当降低废酸的浓度，中和时应同时向中和反应槽加入流量为30m3/h的酸性废水或工业水。反应4分钟后，二级中和反应罐溢流出口料浆PH值为4，PH不合格，关闭进酸阀门，只进电石渣浆4分钟后料浆PH值变为6，开进酸阀门，控制废酸流量14.5m3/h，5分钟后，二级中和反应罐溢流出口料浆PH值变为5.5，又2分钟后，PH值降为为4，PH不合格，关闭进酸阀门，只进电石渣浆4分钟后料浆PH值变为6，开进酸阀门，控制废酸流量11m3/h，并保持电石乳流量不变。5分钟后，主反应罐溢流出口料浆PH值变为5.5，反应10分钟后测PH值仍为5.5，PH合格，基本稳定。此时中和槽溢流料浆浓度为28°Be。料浆溢流至熟化槽，用泵送至压滤工序进行泥水分离。

2.2.3压滤

压滤机使用原有滤布（滤布已使用12天），上料前用高压水冲洗干净。上料时间25分钟，进料压力达到0.5MPa时（反复开启进料泵进料6次，压力不再上升）开始卸片，卸片时间约20分钟，滤饼较粘，含水率高，比较松软，部分滤饼粘在滤布上不能自动坠落，需用塑料平铲人工铲除，影响卸片速度和时间。压滤水PH值为6.0，水质较清，颜色微黄。一台压滤机上料压滤卸片周期约为50分钟。

3　结论

从试验能够看出，电石渣可以代替石灰石中和钛白废酸。但在实际工艺设计中需要注意以下几点：

（1）电石渣的活性较低，中和反应时间较长。所以，设计中应考虑提高电石渣浆的输送能力，加大电石渣的用量，同时适当降低废酸的浓度。采购原料时也要保证电石渣中有效钙的含量。

（2）压滤较容易，但滤饼含水率高，卸片时间较长，设计时要考虑采用压缩空气吹干滤饼，降低滤饼的水分，以满足石膏外运的要求。

作者简介：岳云（1976—）女，济南人，工程师，从事化工设备设计。