一种钛白粉酸性废水处理及钛石膏综合利用方法技术

本发明专利技术公开了一种钛白粉酸性废水处理及钛石膏综合利用方法，废水处理包括以下步骤：将酸性废水加入石灰石浆液中，进行第一步中和反应，生成一次沉淀白石膏和上清液；然后再进行酸浸除铁，再将沉淀经洗涤、脱水、烘干、煅烧得石膏粉；在上清液中加入石灰石浆液，并持续搅拌，进行第二步中和反应，生成二次沉淀和上清液，二次沉淀经脱水后作为回收钒、钛的原料；在第二步中和反应生成的上清液中，加入碱渣浆液进行第三步中和反应，生成三次沉淀，三次沉淀经脱水后作为回收铁的原料。本发明专利技术实现了石膏和有价金属(铁、钒和钛)的有效分离，大大降低了石膏的含水率，同时促进了石膏的综合利用和有价金属(铁、钒和钛)的回收利用。钒和钛)的回收利用。

【技术实现步骤摘要】
一种钛白粉酸性废水处理及钛石膏综合利用方法


[0001]本专利技术涉及酸性废水处理
，具体涉及一种钛白粉酸性废水处理及钛石膏综合利用方法。

技术介绍

[0002]目前，国内外硫酸法钛白粉行业产生的酸性废水，大多采用一步中和法或二步中和法进行废水处理。其中，一步中和法为将电石渣或熟石灰粉加入钛白粉酸性废水中，调节pH值到7左右，生成硫酸钙和氢氧化铁(或亚铁)为主的钛石膏，由于此钛石膏杂质含量多、含水量高、黏度大、颜色差等原因，导致直接使用此钛石膏生产的建材抗折抗压强度低，不满足建材标准要求，且钛石膏中钒钛铁等有价金属不能得到回收利用；二步中和法第一步一般将石灰石粉浆加入酸性废水中进行中和，pH值一般到4以后，上升较慢，第二步加入电石渣或熟石灰粉，调节pH值到7左右，二步中和法总体也只生成一次沉淀，即钛石膏，此种钛石膏和一步法生成的钛石膏性质类似，几乎不能综合利用，有价金属也不能回收。

技术实现思路

[0003]为了解决上述技术问题，本专利技术的目的是提供一种钛白粉酸性废水处理及钛石膏综合利用方法，以解决现有钛白粉酸性废水的处理方法制得的石膏杂质多、含水率高、强度低，且石膏中钒钛铁等有价金属不能得到回收利用的问题。
[0004]本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：提供一种钛白粉酸性废水处理及钛石膏综合利用方法，包括以下步骤：
[0005](1)将钛白粉酸性废水过滤除渣，将除渣后的酸性废水加入持续搅拌的石灰石浆液中，进行第一步中和反应，当pH值降低至1.8
‑
2.2时，生成一次沉淀白石膏；
[0006](2)将一次沉淀白石膏进行酸浸除铁，然后将除铁后的沉淀经洗涤、脱水制得白石膏，再经烘干、煅烧得石膏粉；
[0007](3)在第一步中和反应生成的上清液中加入石灰石浆液，并持续搅拌，进行第二步中和反应，当pH值为3.8
‑
4时，生成二次沉淀和上清液；
[0008](4)在第二步中和反应生成的上清液中，加入碱渣浆液进行第三步中和反应，当pH>7时，生成三次沉淀。
[0009]本专利技术的有益效果为：本专利技术将钛白粉酸性废水除杂后，经三步中和法，二次沉淀经脱水后作为回收钒、钛的原料，三次沉淀经脱水后作为回收铁的原料，实现了白石膏(硫酸钙)和有价金属(铁、钒和钛)的有效分离，大大降低了白石膏的含水率，同时促进了白石膏的综合利用和有价金属(铁、钒和钛)的回收利用。
[0010]本专利技术的反应过程如下：
[0011]1、第一步中和反应(pH值由7下降到1.8
‑
2.2)主要化学反应分两步：
[0012]S1：pH由7下降到5左右：
[0013]CaCO3+2H
+
→
Ca
2+
+H2O+CO2↑
[0014]Ca
2+
+SO
42
‑
→
CaSO4↓
[0015]Fe2‑
+2H2O
→
Fe(OH)2↓
+2H
+
(pH>4时)
[0016]少量4Fe(OH)2↓
+O2+2H2O
→
4Fe(OH)3↓
[0017]TiO
2+
+2H2O
→
TiO(OH)2↓
+2H
+
(pH≥4时)
[0018]2VO
2+
+3H2O
→
V2O5↓
+6H
+
(pH≥4时)
[0019]这一步主要生成三种沉淀混合物，第一种为硫酸钙沉淀，第二种为氢氧化亚铁沉淀和氢氧化铁沉淀，第三种为钛沉淀和钒沉淀；其中，第二种氢氧化亚铁沉淀，主要为胶体沉淀形式，有部分因空气氧化，转变为氢氧化铁沉淀，第三种为不稳定的偏钛酸沉淀和五氧化二钒沉淀。
[0020]S2：pH值由5下降到1.8
‑
2.2：
[0021]Fe(OH)2+2H
+
→
Fe
2+
+2H2O
[0022]2Fe(OH)3+6H
+
→
2Fe
3+
+6H2O
[0023]TiO(OH)2+2H
+
→
TiO
2+
+2H2O
[0024]V2O5+2H
+
→
2VO
2+
+H2O
[0025]这一步将S1步骤生成的铁沉淀、钛沉淀和钒沉淀重新溶解，最后只剩下白色的硫酸钙沉淀。
[0026]第一步中和反应碳酸钙最终仅和硫酸发生中和反应，且中和反应完了90mt％以上的硫酸，经过第一步中和反应后，酸性废水上清液中硫酸质量分数由最开始的1.5
‑
3％下降到0.1
‑
0.5％，其他成分质量分数变化不大，这一步产生的沉淀是三步中和反应产生的沉淀中最多的，沉淀量占70mt％以上。
[0027]在第一步中和反应中，反应过程中大部分时间pH值保持在5以上，能够保证生成的CaSO4为颗粒或片状晶体，含水率在12％以下，从而后续制备的建筑石膏粉强度高、质量好，因此本专利技术生产的建筑石膏粉抗压抗折强度高，满足《建筑石膏》标准2.0等级及以上各项要求。
[0028]2、第二步中和反应(pH值由1.8
‑
2.2上升到3.8
‑
4)主要化学反应：
[0029]H2SO4+CaCO3→
CaSO4↓
+H2O+CO2↑
[0030]FeSO4+CaCO3+2H2O
→
CaSO4↓
+Fe(OH)2↓
+H2CO3(H2CO3→
H2O+CO2↑
)
[0031]少量4Fe(OH)2↓
+O2+2H2O
→
4Fe(OH)3↓
[0032]TiOSO4+CaCO3→
CaSO4↓
+TiO(OH)2↓
+H2CO3[0033]TiO
2+
+2H2O
→
TiO(OH)2↓
+2H
+
(pH4时)
[0034]2VO
2+
+3H2O
→
V2O5↓
+6H
+
(pH4时)
[0035]这一步主要生成三种沉淀的混合物，第一种为硫酸钙沉淀，第二种为氢氧化亚铁沉淀和少量氢氧化铁沉淀，第三种为偏钛酸沉淀和钒沉淀；混合沉淀中硫酸钙占45
‑
55mt％、氢氧化亚铁(含少量氢氧化铁)沉淀占20
‑
25mt％、偏钛酸沉淀占9
‑
12mt％，其他物质占10
‑
20mt％(其中含钒沉淀0.5
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钛白粉酸性废水处理及钛石膏综合利用方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将钛白粉酸性废水过滤除渣，将除渣后的酸性废水加入持续搅拌的石灰石浆液中，进行第一步中和反应，当pH值降低至1.8
‑
2.2时，生成一次沉淀白石膏和上清液；(2)将一次沉淀白石膏进行酸浸除铁，然后将除铁后的沉淀经洗涤、脱水制得白石膏，再经烘干、煅烧得石膏粉；(3)在第一步中和反应生成的上清液中加入石灰石浆液，并持续搅拌，进行第二步中和反应，当pH值为3.8
‑
4时，生成二次沉淀和上清液；(4)在第二步中和反应生成的上清液中，加入碱渣浆液进行第三步中和反应，当pH>7时，生成三次沉淀。2.根据权利要求1所述的钛白粉酸性废水处理及钛石膏综合利用方法，其特征在于，步骤(1)中石灰石浆液中加入了硫酸钙晶种。3.根据权利要求2所述的钛白粉酸性废水处理及钛石膏综合利用方法，其特征在于，硫酸钙晶种与石灰石浆液中石灰石质量比为1：20
‑
100。4.根据权利要求2
‑
3任一项所述的钛白粉酸性废水处理及钛石膏综合利用方法，其特征在于，硫酸钙晶种选自步骤(2)脱水后的白石膏。5.根据权利要求1所述的钛白粉酸性废...

【专利技术属性】
技术研发人员：雍毅，郭卫广，罗大鹏，尹朝阳，侯江，刘恒博，黄祥，张力，
申请(专利权)人：四川省生态环境科学研究院，
类型：发明
国别省市：