(专利)一种硫酸法钛白粉生产过程中的酸性废水用于磷矿预处理的方法.doc

一种硫酸法钛白粉生产过程中的酸性废水用于磷矿预处理的方法摘要本发明公开了一种利用硫酸法钛白粉生产流程中产生的酸性废水对磷矿进行预处理，脱除磷矿中碳酸盐，减少酸性废水中和成本和降低磷矿萃取用硫酸消耗量，提高磷矿品位的方法。包括磷矿磨矿，分级，碳酸盐脱除，过滤，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30-90分钟后，过滤矿浆。所得的磷矿镁含量下降70-95%，磷损失率在1-3%以内。滤液经过石灰中和至pH值7-9后排放。权 利 要 求 书1、一种硫酸法钛白粉生产过程中酸性废水的综合利用及治理方法，其特征在于：1） 酸性废水的硫酸浓度为2-4%，温度为30-50。2） 经过对磷矿进行预处理后的酸性废水中硫酸浓度降到0.3%以下。3） 对其进行中和处理的石灰用量相比未处理磷矿前的石灰用量下降50%以上。2、一种利用钛白粉生产过程中的酸性废水对磷矿进行预处理的方法，其特征在于：1）矿浆的浓度为45-75%，75%以上过100目。2）酸性废水直接加入磷矿矿浆中，通过控制体系的pH值范围，将酸性废水与磷矿矿浆的比例在2：1到5：1之间。3）根据体系pH值的不同，反应时间从0.5小时到2小时之间。4） 经过预处理后磷矿的脱镁率在70%以上，磷损失率在3%以下。3、 根据权利要求2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。4、 根据权利要求2所述的工艺方法中，磷损失率与酸度和反应时间没有联系。5、 根据权利要求2所述的预处理后矿浆经过压滤后，再用10-20%的洗水洗涤滤饼，将Fe和Ti离子的浓度控制在50-100ppm。6、 根据权利要求5所述的工艺方法中，洗水来自于脱镁滤液经过石灰乳、氢氧化钠、氨水等中和沉淀剂沉淀过后的滤液。7、 根据权利要求6所述的工艺方法中，经过中和沉淀及过滤后滤液中氟和磷的含量分别在1ppm和0.1ppm以下。 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循环综合利用。二 技术背景硫酸法钛白粉生产工艺中，每生产1吨钛白粉会产生8-10吨20%浓度的稀酸和40吨左右的2-5%浓度的酸性废水。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2-5%的酸性废水，如果通过浓缩回收硫酸会消耗大量能源，没有经济效益。目前钛白粉生产企业主要还是通过利用碱性沉淀剂将其中和后排放。已有专利和报道对硫酸法钛白粉生产过程中产生的酸性废水（或称废硫酸液）进行综合治理和利用。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。本发明的理念正是基于酸性废水的综合治理和经济利用，实现钛化工的三废治理与磷化工的磷矿除杂的有效衔接。湿法磷酸生产所用的磷矿中镁主要以碳酸盐形式存在，在湿法生产过程中会全部进入湿法磷酸中，会对磷酸盐产品质量产生影响。国内外采用浮选和湿法除镁两类工艺。前者但存在设备投资大，工艺流程长，单位成本高的弊端。已有各类专利采用湿法脱镁路线，如使用酸性镁盐溶液作为洗涤剂（CN1050170）脱镁，将二氧化硫气体或亚硫酸处理磷矿（CN88105674）脱镁，使用脱镁捕收剂（CN101011582）脱镁或直接配制稀酸脱镁等方法。磷矿中的镁、铝和钙等化合物主要以碳酸盐形式存在，这种碳酸盐化合物在萃取过程中会多耗酸，而并不转化为磷酸。使用脱镁捕收剂对碳酸钙等其它成分没有反应活性，使用二氧化硫气体或亚硫酸由于酸性过低，导致反应活性不够，直接配制稀酸脱镁虽然对所有碳酸盐都具有反应活性，但却会导致生产成本增加。CaCO3MgCO32H2SO4CaSO4MgSO42H2O2CO2三 发明内容本发明将硫酸法钛白粉工艺中的酸性废水治理与磷矿净化脱镁两套流程实现有机嫁接。将钛化工生产过程中产生的酸性废水用于磷化工预处理脱镁，既降低了钛化工的废水治理成本，又实现了磷矿低成本净化和减少磷矿萃取过程中硫酸消耗的目的。由于钛化工的酸性废水中钛和铁的含量较高，本发明通过其对进行特殊处理，避免酸性废水中的钛和铁离子进入磷矿体系，影响后续磷酸盐产品质量。四 流程说明 本发明的流程如附图所示，磷矿经过球磨机粉碎成一定粒径的矿浆后进入预处理槽。由钛白粉生产线上输送来的酸性废水根据pH值的要求，与矿浆按一定比例在预处理槽中混合，反应利用酸性废水本身的热量，无需加热即可达到设定反应温度。反应完毕过后的料浆经过盘滤机过滤，滤饼经洗涤后进入下一流程生产磷酸盐产品。滤液经过石灰中和，达标后排放。五 工艺操作实例实例1将1000公斤固含量为75%的磷矿矿浆注入10m3的预处理槽，磷矿中P2O5含量为26%，MgO含量为2.4%，矿粉100目筛余15%。随后注入浓度为3%的酸性废水3000L，控制预处理槽中温度为45，pH值在2.5-3.0之间。搅拌反应1小时后，料浆过滤，滤饼含水量为20%。净化后的磷矿中P2O5含量为26.5%，MgO含量为0.55%。净化后矿粉100目筛余15%。实例2将1000公斤固含量为75%的磷矿矿浆注入10m3的预处理槽，磷矿中P2O5含量为30%，MgO含量为1.1%，矿粉100目筛余15%。随后注入浓度为3%的酸性废水3000L，控制预处理槽中温度为45，pH值在2.5-3.0之间。搅拌反应1小时后，料浆过滤，滤饼含水量为20%。净化后的磷矿中P2O5含量为30.2%，MgO含量为0.12%。净化后矿粉100目筛余15%。实例3将实例1中的矿浆与酸性废水按1：3比例，按65l/min流量通入8m3的分区预处理槽的第一区，反应温度控制在45，pH值为2.5-3.0之间，每个区搅拌速度一致，同时在预处理槽的最后一区按65l/min的流量出料。料浆过滤，滤饼含水量为20%。净化后的磷矿中P2O5含量为26.2%，MgO含量为0.98%。净化后矿粉100目筛余15%。实例4将实例2中的矿浆与酸性废水按1：3比例，按65l/min流量通入8m3的分区预处理槽的第一区，反应温度控制在45，pH值为2.5-3.0之间，每个区搅拌速度一致，同时在预处理槽的最后一区按65l/min的流量出料。料浆过滤，滤饼含水量为20%。净化后的磷矿中P2O5含量为29.5%，MgO含量为0.47%。净化后矿粉100目筛余15%。实例5实例1中等量的未经过经过酸性废水预处理后的矿浆，与硫酸进行萃取反应制取磷酸盐，消耗75%浓度的硫酸1080公斤，饲料肥料比为72：28。经过酸性废水预处理后的矿浆，在萃取反应中消耗75%硫酸1020公斤，饲料肥料比为74：26。实例6实例2中等量的未经过经过酸性废水预处理后的矿浆，与硫酸进行萃取反应制取磷酸盐，消耗75%浓度的硫酸1200公斤，饲料肥料比为72：28。经过酸性废水预处理后的矿浆，在萃取反应中消耗75%硫酸1135公斤，饲料肥料比为75：25。实例7将硫酸浓度为2-3%的酸性废