（中國粉體技術(shù)網(wǎng)/班建偉）鈦白粉的生產(chǎn)工藝主要有硫酸法和氯化法2種。硫酸法生產(chǎn)工藝1925年始于美國的National Lead Industry，之后各地逐步建立生產(chǎn)廠，1941年生產(chǎn)出金紅石型產(chǎn)品。硫酸法可生產(chǎn)銳鈦型和金紅石型鈦白粉，其優(yōu)點是能以價低易得的鈦鐵礦與硫酸為原料，技術(shù)較成熟，設(shè)備簡單，防腐蝕材料易解決;其缺點是流程長，只能以間歇操作為主，濕法操作，硫酸、水消耗高，廢物及副產(chǎn)物多，對環(huán)境污染大。
隨著出口退稅調(diào)整，國家對“兩高一資”產(chǎn)業(yè)的限制，以及跨國企業(yè)紛紛擬在中國建廠，國內(nèi)鈦白粉廠家將面臨越來越大的生存壓力。單純降低成本的老路基本已經(jīng)被堵死，只有在產(chǎn)品科技含量和新型自主創(chuàng)新技術(shù)上面下功夫，才能尋得一條出路，振興民族鈦白粉產(chǎn)業(yè)。為此研究開發(fā)硫酸法鈦白粉清潔生產(chǎn)新工藝已經(jīng)成為中國鈦白粉行業(yè)的重中之重，只有這樣才能夠解決硫酸法鈦白粉生產(chǎn)的瓶頸問題，使硫酸法鈦白粉生產(chǎn)煥發(fā)新的活力，提高我國鈦白粉產(chǎn)業(yè)的升級步伐和振興民族產(chǎn)業(yè)。如何實現(xiàn)硫酸法鈦白粉的清潔生產(chǎn)，需要從硫酸法鈦白粉生產(chǎn)整個工藝通盤考慮，既要實現(xiàn)資源的綜合利用，減少生產(chǎn)中的能源消耗，又要減少廢棄物的排放，努力實現(xiàn)廢棄物零排放。硫酸法鈦白粉清潔生產(chǎn)工藝流程圖見圖1。
 1 利用生產(chǎn)余熱創(chuàng)效
硫酸是硫酸法鈦白粉生產(chǎn)的必要原材料，在用硫磺制酸生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量的熱能，山東東佳集團利用余熱進行發(fā)電，極大地降低了鈦白粉生產(chǎn)成本。
1.1 利用硫酸系統(tǒng)余熱余壓發(fā)電
我國從20世紀(jì)50年代末期開始對硫酸裝置余熱回收，隨著利用余熱回收蒸汽的技術(shù)漸趨成熟，利用硫酸余熱回收蒸汽發(fā)電的技術(shù)也成熟起來。在原有硫磺制酸系統(tǒng)上進行余熱鍋爐升壓，余壓、余熱發(fā)電節(jié)能技術(shù)改造，采用抽汽背壓式汽輪機驅(qū)動發(fā)電機，抽出2MPa過熱蒸汽、背壓排出的0.8 MPa飽和蒸汽及發(fā)的電，用于鈦白粉及其他化工生產(chǎn)，每小時可發(fā)電6000 kW·h，從而降低鈦白粉的生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)利潤，而且節(jié)約能源消耗，減少污染物排放，經(jīng)濟效益與節(jié)能環(huán)保效益顯著。
1.2 硫磺制酸低溫余熱的利用
利用硫酸裝置SO3吸收過程中的低溫位余熱產(chǎn)生低壓蒸汽，每生產(chǎn)1t硫酸可多回收0.8MPa的低壓蒸汽0.4～0.5 t,使產(chǎn)汽率最高可達1.7 t/t酸，硫酸裝置總的熱能回收率達到90%以上，這是硫酸工業(yè)低溫余熱利用的一項突破性的先進技術(shù)，是今后硫酸工業(yè)余熱利用的發(fā)展方向。山東東佳集團經(jīng)過分析研究決定，引進上海奧格利環(huán)保工程有限公司研發(fā)的國內(nèi)先進的低溫余熱回收技術(shù)，在原有硫磺制酸系統(tǒng)上進行節(jié)能技術(shù)改造，此項目上馬后每小時可產(chǎn)生蒸汽36 t，并使熱能回收率由原來的65﹪提高到90﹪以上，回收的蒸汽用于本公司的鈦白粉生產(chǎn)，從而降低集團公司各產(chǎn)品生產(chǎn)成本。
2 采用連續(xù)酸解工藝, 確保酸解工序穩(wěn)定操作并提高酸解工序收率
連續(xù)酸解技術(shù)，能夠提高酸解率，解決了酸解的污染問題。該技術(shù)的優(yōu)點是:①設(shè)備占地面積小、效率高;②能提高酸解率2個百分點，每年可創(chuàng)效益幾千萬元;③廢氣排放緩慢，容易經(jīng)堿淋吸收，沒有污染問題;④用人員少;⑤更安全、平穩(wěn)。如果在此項技術(shù)的基礎(chǔ)上進行了改進，在其尾氣系統(tǒng)上增加電除酸霧系統(tǒng)，能夠徹底解決尾氣排空污染大氣問題。
3 采用管式過濾機的水洗方法
與目前中國鈦白粉行業(yè)普遍使用的板框壓濾機相比，能節(jié)省50%的水耗;大幅降低成本、減少廢水排放及廢水處理費用。年產(chǎn)5萬t鈦白粉生產(chǎn)線1a節(jié)省的水費、電費、提高收率獲利，合計約千萬元，1.5a可全部收回投資。占地面積少，節(jié)省投資。全自動控制，節(jié)省人工。無運轉(zhuǎn)部件、免維護;維護費用低。無物料穿濾，不需要再投資建設(shè)二次回收裝置。出液清澈、收率大幅提高。洗滌后，產(chǎn)品中雜質(zhì)含量比更低，提高產(chǎn)品質(zhì)量。
4 采用真空結(jié)晶法代替冷凍結(jié)晶法
鈦液中硫酸亞鐵的結(jié)晶工藝，我國傳統(tǒng)流程均采用冷凍結(jié)晶技術(shù)，即將鈦液置于帶有冷卻盤管及攪拌器的貯槽中，用冷凍鹽水冷卻至6～8 ℃，使溶液中的七水硫酸亞鐵結(jié)晶析出。該法缺點是設(shè)備大型化困難，能耗較高。而真空結(jié)晶技術(shù)是以蒸汽為動力，通過蒸汽噴射器使結(jié)晶器內(nèi)形成真空狀態(tài)，借鈦液中水分的蒸發(fā)將結(jié)晶器內(nèi)鈦液的溫度降至16～18℃，使七水硫酸亞鐵結(jié)晶析出。這種方法不但使設(shè)備的處理能力大大提高，而且由于鈦液中的水分蒸發(fā)，提高了鈦液濃度，減輕了后續(xù)鈦液濃縮工序的負荷。因此，真空結(jié)晶法具有投資省、能耗低等優(yōu)點。
5 對磚窯尾氣的治理利用
將水洗廢酸送入煅燒工段，通過與煅燒尾氣直接接觸，吸收煅燒尾氣中的熱量使廢酸預(yù)熱升溫，并蒸發(fā)掉廢酸中的部分水分，提高廢酸的濃度，增加廢酸濃縮裝置的生產(chǎn)能力。廢酸溫度的提高，可有效地減少廢酸濃縮過程中廢酸預(yù)熱所需的蒸汽耗量。同時，煅燒尾氣通過廢酸的接觸洗滌，煅燒尾氣溫度可從350 ℃下降到150 ℃左右，降低煅燒尾氣處理過程中溫度對設(shè)備材質(zhì)的要求。煅燒尾氣溫度的下降，還可使煅燒尾氣洗滌水的耗量明顯下降。
6 用輥壓磨代替雷蒙磨進行粉碎
國際上最早用輥壓磨粉碎鈦白粉的是德國的克朗諾斯，他們于2001年前后與設(shè)備生產(chǎn)商
HOSOKAWA共同試驗開發(fā)出適用于鈦白粉生產(chǎn)的輥壓磨，在此之前，國際上都用雷蒙磨來粉碎鈦白粉。輥壓磨與雷蒙磨的優(yōu)缺點對比:
(1)因輥壓磨是靠靜壓力擠碎鈦白粉晶粒，所以該設(shè)備在運行時噪音很低，易損部件少，運行費用很低，每年不超過30萬元。雷蒙磨噪音大、梅花架、輥子、磨環(huán)等部件經(jīng)常損壞，備件只能從國外進口，每年運行費用多達500多萬元。
(2)輥壓磨運行只需要1臺電機，電耗低;雷蒙磨運行除主體電機外，還要1臺大型風(fēng)機將物料從磨中帶出來，能耗高。
(3)輥壓磨粉碎物料時，所有物料都從輥子之間通過，所有鈦白粉晶粒都受高壓力擠壓，因此，其產(chǎn)品粒度更均勻，質(zhì)量更好。雷蒙磨在粉碎時，總有一部分物料沒有經(jīng)過粉碎就被強風(fēng)帶出，因此，其產(chǎn)品粒度均勻性差，質(zhì)量也稍差。
(4)輥壓磨占廠房少，僅一層廠房即可。雷蒙磨因配套風(fēng)機和大型布袋收料器，要占三層樓。
(5)輥壓磨在粉碎鈦白粉時，輥子磨損很少，因此不污染產(chǎn)品，保證了產(chǎn)品的質(zhì)量。
7 對汽粉磨的余熱進行綜合的利用
在鈦白粉生產(chǎn)工藝的二洗和三洗的60℃脫鹽水用水量為260t/h，每天的用水量為6240 t，這部分脫鹽水現(xiàn)在全部靠購買電廠的0.8MPa、170 ℃的水蒸氣直接加熱，每天消耗320t。全年需14 025t標(biāo)準(zhǔn)煤的熱量，對汽粉后的余熱進行綜合的利用，將能量轉(zhuǎn)變?yōu)閷﹄x子水的加熱，用于鈦白粉生產(chǎn)的二洗和三洗，將會降低鈦白粉的生產(chǎn)成本，實現(xiàn)對能源的綜合利用，每年可節(jié)省14025 t標(biāo)準(zhǔn)煤的熱量具有很大的社會和經(jīng)濟效益。
8 對生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢酸的綜合利用
8.1 生產(chǎn)硫酸銨
采用該技術(shù)能夠大大降低鈦白粉廢酸的處理成本，使鈦白粉廢酸能夠綜合利用，改變傳統(tǒng)的鈦白粉廢酸處理方法，符合循環(huán)經(jīng)濟，節(jié)約型社會和環(huán)保政策，能夠滿負荷的處理鈦白粉廢酸，生產(chǎn)出高質(zhì)量的硫酸銨，用該技術(shù)生產(chǎn)的硫酸銨生產(chǎn)成本低廉，不會給環(huán)境造成二次污染，是一種經(jīng)濟、實用的好方法。
8.2 萃取回收硫酸
萃取法是用一種可選擇性地萃取硫酸亞鐵等雜質(zhì)離子，不被萃取的胺類有機萃取劑與料液充分接觸，使硫酸進入有機相，達到硫酸與無機鹽分離的目的。萃取體系中的有機相含有萃取劑——有機胺類，溶劑為煤油，同時加入極性調(diào)節(jié)劑。反萃劑為水或氨水，得到純度很高的硫酸或硫酸銨。硫酸回收率可以達到90%以上，萃余液中硫酸含量為0.1～0.2 mol/L。
萃取法是一種非常有效的酸鹽分離方法，具有平衡速度快，分離效果好，處理能力大，酸回收率高，產(chǎn)品濃度、純度高，易于實現(xiàn)自動控制等優(yōu)點，采用萃取法回收利用廢硫酸是可行的工藝方案。
8.3 生產(chǎn)凈水劑聚合硫酸鐵
利用硫酸法鈦白粉生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢酸和硫酸亞鐵生產(chǎn)凈水劑聚合硫酸鐵，能夠徹底地解決硫酸法鈦白粉生產(chǎn)的環(huán)境問題，對資源達到了充分的綜合利用，達到以廢制廢的效果，符合國家的產(chǎn)業(yè)政策，使鈦白粉生產(chǎn)過程中的負擔(dān)變成能夠創(chuàng)收增效的途徑。
9 結(jié) 論
在硫酸法鈦白粉生產(chǎn)中，通過采用上述的生產(chǎn)工藝路線，能夠降低能源消耗，大大地減少廢棄物的排放，節(jié)能減排、保護環(huán)境、加強污染管理、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟已經(jīng)成為我國鈦白粉行業(yè)的共同心聲和長期關(guān)注的大事。我國鈦白粉行業(yè)當(dāng)前已將持續(xù)、健康發(fā)展作為行業(yè)的共識，正在采取措施以最快速度去改變傳統(tǒng)的、粗放型的經(jīng)濟增長模式，實施節(jié)能減排、清潔生產(chǎn)，實現(xiàn)又好又快發(fā)展。
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