申请日2011.06.28
公开(公告)日2011.11.30
IPC分类号C02F1/66
摘要
本发明公开了一种利用黄磷渣中和处理钛白废酸废水的方法，属于化工领域。本发明是要解决不能低成本大量处理钛白废酸废水的技术难题。利用黄磷渣中和处理钛白废酸废水的方法：向钛白废酸和/或废水中按反应量加入黄磷渣搅拌，再加入高钙渣或氧化钙调节pH至6～9。本发明方法的原料均为污染环境的工业废弃物，生成物则是可直接运往渣场的弃渣，不会对环境造成污染，且成本低廉，社会效益十分显著，具有很好的推广前景。
权利要求书
1.利用黄磷渣中和处理钛白废酸废水的方法，其特征在于：向钛白废酸和/或废水中 按反应量加入黄磷渣搅拌，再加入高钙渣或者氧化钙调节pH至6～9。
2.根据权利要求1所述的利用黄磷渣中和处理钛白废酸废水的方法，其特征在于：将钛 白废酸与废水混合，使硫酸的质量百分浓度在3%～15%之间，按反应量加入黄磷渣搅拌， 再加入高钙渣或者氧化钙调节pH至6～9。
3.根据权利要求2所述的利用黄磷渣中和处理钛白废酸废水的方法，其特征在于：钛白 废酸和废水的混合物与黄磷渣的搅拌反应时间为10～120min。
4.根据权利要求2所述的利用黄磷渣中和处理钛白废酸废水的方法，其特征在于：将钛 白废酸与废水混合，使硫酸的质量百分浓度在4%～8%之间。
5.根据权利要求4所述的利用黄磷渣中和处理钛白废酸废水的方法，其特征在于：钛白 废酸和废水的混合物与黄磷渣的搅拌反应时间为40～90min。
6.根据权利要求1或2所述的利用黄磷渣中和处理钛白废酸废水的方法，其特征在于： 所述黄磷渣的粒度为100～300目。
7.根据权利要求1或2所述的利用黄磷渣中和处理钛白废酸废水的方法，其特征在于： 所述高钙渣或者氧化钙的粒度为50～100目。
说明书
利用黄磷渣中和处理钛白废酸废水的方法
技术领域
本发明属于化工领域，具体涉及一种利用黄磷渣中和处理钛白废酸废水的方法。
背景技术
目前，由于我国主要采用硫酸法生产钛白粉，并且每生产一吨钛白粉将产生质量百分浓 度为20%左右的废酸大约6吨和2%左右的废水大约60～80吨。硫酸法生产钛白粉所产生的 废酸称之为钛白废酸，钛白废酸的主要物质组成为：18～25%的硫酸、5%左右的铁，少量镁、 铝、锰、偏钛酸及钒、钪、镓等贵重金属;硫酸法生产钛白粉所产生的废水称之为钛白废水， 钛白废水主要含有质量百分浓度为2%左右的硫酸，其他组成约为废酸的六分之一。经统计， 只是攀枝花地区去年就产出大约180万吨钛白废酸、1800～2400万吨钛白废水。目前处理钛 白废酸、废水的方法是使用碳酸钙或者氢氧化钙溶液与废酸、废水进行简单的中和反应，反 应后的硫酸钙还需要进行曝气处理，使二价铁转化为三价铁，此曝气处理过程需要大量的能 耗，增加生产成本;随着钛白粉产量的逐年提高，钛白废酸、废水的处理问题将成为影响钛 白粉产业发展的一个重要瓶颈。
由上可知，钛白生产过程中产生的钛白废酸废水不仅没有得到有效利用，而且生产每吨 钛白还要花费相应的处理费用，以一个年产钛白粉4万吨的钛白粉厂为例，每年仅废酸、废 水的处理费用就需要大约4000万元左右，同时产生大量的红石膏，红石膏只有少量能够得到 利用，绝大部分成为废弃物运到弃渣场，如何低成本大量的处理钛白废酸废水已成为硫酸法 钛白粉产业的一个技术难题，如果不能有效解决，硫酸法钛白产业将很难健康发展。因此， 现急需一种能低成本大量处理钛白废酸废水的方法。
黄磷渣是化工厂用电热法生产黄磷时产生的主要废弃物，粒状、肉眼下呈白色至淡灰色， 主要成分为硅酸钙，含量达86%～95%左右，其它微量成分为钛、铝、铁、锰等，每生产1 吨黄磷要排出8到10吨的黄磷渣，就攀枝花市园区企业为例，每年有将近100万吨的黄磷渣产 生，其中只有30万吨可以给水泥厂作为生产粘结剂的原料，其余70万吨都不能得到利用。
发明内容
本发明所要解决的是现有技术中不能低成本大量处理钛白废酸废水的技术难题。
本发明解决所述技术问题所采用的技术方案是提供一种利用黄磷渣中和处理钛白废酸废 水的方法，该方法如下：
向钛白废酸和/或废水中按反应量加入黄磷渣搅拌，再加入高钙渣或者氧化钙调节pH至 6～9。
高钙渣是转炉炼钢时产生的炉渣，含有约30%有效钙(以氧化钙计)。
其中，上述方法中先将钛白废酸与废水混合，使硫酸的质量百分浓度在3%～15%之间， 按反应量加入黄磷渣搅拌，再加入高钙渣或者氧化钙调节pH至6～9。
其中，上述方法中钛白废酸和废水的混合物与黄磷渣的搅拌反应时间为10～120min。
其中，上述方法中将钛白废酸与废水混合，使硫酸的质量百分浓度在4%～8%之间。
进一步的，钛白废酸和废水的混合物与黄磷渣的搅拌反应时间为40～90min。
其中，上述方法中所述黄磷渣的粒度为100～300目。
其中，上述方法中所述高钙渣或者氧化钙的粒度为50～100目。
本发明方法具体可以按照以下方式实施：先将钛白废酸与废水混合，使硫酸的质量百分 浓度在4%～8%之间，再按反应量加入黄磷渣搅拌反应40～90min后，加入高钙渣调节pH 至6～9即可;其中，所述黄磷渣的粒度为100～300目，所述高钙渣或氧化钙的粒度为50～ 100目。
本发明方法的有益效果为：用本发明方法处理钛白废酸和废水的成本低廉，且原料均为 难以处理的工业废弃物，生成物则是可直接运往渣场的弃渣，不会对环境造成污染;同时， 钛白废酸、废水中的其它杂质也一同进入渣相，使反应得到的液体可以直接排放或回收作为 工业用水;本发明方法解决了钛白废酸废水不能低成本大量处理的技术难题，社会效益十分 显著，具有很好的推广前景。
具体实施方式
利用黄磷渣中和处理钛白废酸废水的方法，具体实施方式如下：
发明人无意中发现利用黄磷渣和少量高钙渣处理钛白废酸废水效果非常好，不用进行曝 气处理，能够节约大量的能耗，降低处理成本。因此，该方法是直接向钛白废酸和/或废水 中按反应量加入黄磷渣搅拌，再加入高钙渣或者氧化钙调节pH至6～9。由于加入高钙渣， 使得最终的液体呈弱碱性，使得钛白废酸和/或废水中的杂质离子一并沉淀，沉淀完全后， 将上清液回收利用或者直接排放;沉淀物直接运往渣场丢弃，不会对环境造成污染。主要反 应方程式如下：
H2SO4+CaSiO3+2H2O=CaSO4·2H2O ↓+SiO2·H2O ↓
钛白废水中硫酸的质量百分浓度在2%左右，如直接用黄磷渣与废水反应，反应速度过 慢，反应时间较长，需8小时以上，不利于生产;钛白废酸的质量百分浓度在18%～25%左 右，如直接用黄磷渣与废水反应，反应剧烈，反应时间短，但大量放热，生成大量的硅凝胶， 影响反应的转化率和后续操作的难度。因此，本发明方法优选先将钛白废酸与废水混合，使 硫酸的质量百分浓度在3%～15%之间，再按反应量加入黄磷渣搅拌，加入高钙渣或者氧化 钙调节pH至6～9。为了能够节约时间，并且使反应充分，钛白废酸和废水的混合物与黄磷 渣的搅拌反应时间优选为10～120min。
为了使本发明的反应速度更加合理，同时反应的转化率更高，将钛白废酸与废水按一定 的比例混合，优选使硫酸的质量百分浓度在4%～8%之间，转化率可以达到80%以上，此时， 为了能够节约时间，并且使反应充分，钛白废酸和废水的混合物与黄磷渣的搅拌反应时间优 选为40～90min。
同时，为了使反应更加完全、更加合理、减少处理费用，本发明方法所用黄磷渣的粒度 优选为100～300目，高钙渣或者氧化钙的粒度优选为50～100目。
下面结合实施例对本发明作进一步的描述，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范 围之中。
本发明实施例所用原料均为：1、钛白废酸：含21.22%的硫酸、5.4%的铁，少量镁、 铝、锰、偏钛酸及钒、钪、镓等贵重金属，来源于攀枝花市钒钛产业园区钛白粉生产企业;2、 钛白废水：含2.31%的硫酸、0.9%的铁，少量镁、铝、锰、偏钛酸及钒、钪、镓等贵重金 属，来源于攀枝花市钒钛产业园区钛白粉生产企业;3、黄磷渣：100～300目，含92.35%的 硅酸钙，还含有微量的钛、铝、铁、锰等，来源于攀枝花市钒钛产业园区黄磷生产企业;4、 高钙渣：50～100目，含31%有效钙(以氧化钙计)，来源于攀钢集团有限公司。
实施例一用本发明方法处理钛白废酸废水
如表1所示，将钛白废酸100g与钛白废水603g混合均匀，测得合物中硫酸的质量百分 浓度为5%，再按反应量加入黄磷渣45.3g，搅拌反应80分钟后，加入高钙渣40g搅拌均匀， 此时测得pH为8。静止10分钟沉淀完全，将上清液回收利用或者直接排放，沉淀物收集后 丢往渣场。
实施例二用本发明方法处理钛白废酸废水
如表1所示，将钛白废酸100g与钛白废水412g混合均匀，测得合物中硫酸的质量百分 浓度为6%，再按反应量加入黄磷渣39.6g，搅拌反应60分钟后，加入高钙渣31g搅拌均匀， 此时测得pH为7.9。静止10分钟沉淀完全，将上清液回收利用或者直接排放，沉淀物收集 后丢往渣场。
实施例三用本发明方法处理钛白废酸废水
如表1所示，将钛白废酸100g与钛白废水232g混合均匀，测得合物中硫酸的质量百分 浓度为8%，再按反应量加入黄磷渣34g，搅拌反应50分钟后，加入高钙渣30g搅拌均匀，此 时测得pH为8。静止10分钟沉淀完全，将上清液回收利用或者直接排放，沉淀物收集后丢 往渣场。
实施例四用本发明方法处理钛白废酸废水
如表1所示，准备钛白废水500g，钛白废水中硫酸的质量百分浓度为2.31%，按反应量 加入黄磷渣14.8g，搅拌反应480分钟后，加入高钙渣30g搅拌均匀，此时测得pH为8.2。静 止10分钟沉淀完全，将上清液回收利用或者直接排放，沉淀物收集后丢往渣场。
实施例五用本发明方法处理钛白废酸废水
如表1所示，准备钛白废酸100g，钛白废酸中硫酸的质量百分浓度为21.22%，按反应 量加入黄磷渣27.2g，搅拌反应30分钟，生成大量硅凝胶，再加入高钙渣55g搅拌均匀，此时 测得pH为8.0。静止12分钟，回收少量上清液，沉淀物收集后丢往渣场。
实施例六不加高钙渣处理钛白废酸废水
如表1所示，将钛白废酸100g与钛白废水603g混合均匀，测得合物中硫酸的质量百分 浓度为5%，再按反应量加入过量黄磷渣50g，搅拌反应80分钟;静止10分钟沉淀完全，将 上清液回收，测得pH为5.5，上清液不符合国家排放标准;沉淀物收集后丢往渣场。
表1实施例原料及效果
由实施例一、二和三与实施例四和五对比，本发明优选的工艺数据能使本发明方法更加 完善，减少处理的时间或者降低过滤的难度。由现有技术以及实施例一与实施例六对比，单 独使用黄磷渣、高钙渣或者氧化钙都不能实现本发明低成本大量处理钛白废酸废水的目的。 (现有技术中钛白废酸废水和黄磷渣都是难以处理的工业废弃物，特别是钛白废酸废水，直 接排放会对环境造成严重的伤害;目前处理钛白废酸、废水的方法是使用碳酸钙或者氢氧化 钙溶液与废酸、废水进行简单的中和反应，反应后的硫酸钙还需要进行曝气处理，使二价铁 转化为三价铁，此曝气处理过程需要大量的能耗，增加生产成本。)
发明人无意中发现利用黄磷渣结合高钙渣或者氧化钙处理钛白废酸废水效果非常好，不 用进行曝气处理，能够节约大量的能耗，降低处理成本，取到了意想不到的效果。本发明的 原料均采用工业废弃物，不仅进一步的节约原料费用，而且过程简单实用。本发明的生成物 是可直接运往渣场的弃渣，不会对环境造成污染;同时，钛白废酸、废水中的其它杂质也一 同进入渣相，使反应得到的液体可以直接排放或回收作为工业用水;因此，本发明方法解决 了钛白废酸废水不能低成本大量处理的技术难题，社会效益十分显著，具有很好的推广前景。