一种硫酸法钛白生产中的酸性废水再利用生产装置的制作方法

1.本实用新型钛白粉生产辅助设备领域，具体涉及一种硫酸法钛白生产中的酸性废水再利用生产装置。


背景技术：

2.钛白粉是一种重要的无机化工颜料，其主要成分为二氧化钛，在涂料、油墨、造纸、塑料橡胶、化纤、陶瓷等工业中有重要用途。钛白粉制造方法有两种：硫酸法和氯化法，国内的钛白粉生产企业以硫酸法为主。
3.硫酸法制备钛白粉，是将钛铁粉与浓硫酸进行酸解反应生产硫酸氧钛，经水解生成偏钛酸，再经煅烧、粉碎即得到钛白粉产品，此法可生产锐钛型和金红石型钛白粉。硫酸法的优点是能以价低易得的钛铁矿与硫酸为原料，技术较成熟，设备简单，防腐蚀材料易解决；其缺点是流程长，硫酸、水消耗高，废物及副产物多。
4.在工业硫酸法钛白粉生产过程中，产出大量的酸性废水，特别是含酸浓度在5~10%之间的酸性废水，吨钛白产出量为10~20吨，这些大量的酸性废水由于酸浓度低，含有大量的硫酸亚铁，硫酸亚铁含量以单质铁计在0.25~0.5%，目前采取的普遍做法是将酸性废水通过石灰或者电石渣中和处理，中和后ph值控制在6~9，中和后的废水经过板框进行过滤，板框滤液因中和过程不彻底而导致铁离子超标，需经过曝气处理后进行二次压滤，部分企业需添加次氯酸钠对残留的铁离子进行氧化，不仅造成能源的浪费，且增加了排放中水总盐浓度，中和处理后吨钛白粉成品产生含水50%的石膏5~8吨，因石膏中含有大量的铁离子，石膏外观呈红色，这些石膏因水分含量高，无法大规模工业化使用，只能填埋处理，填埋处理占用大量土地耕地资源，不仅造成了大量的土地浪费，还造成了一定的环境污染，水分含量高钛石膏的渗漏液往往呈红色。
5.我国是世界水泥消费大国，每吨水泥需添加2~4%（so3计，钛石膏so3含量在36%，按均值3%加量计算，折钛石膏加量为约8.3%）的二水石膏作为水泥缓凝剂，调节水泥的凝固时间，目前已严禁采用天然石膏作为水泥缓凝剂使用，2019年我国的水泥产量23.3亿吨，需消化水泥缓凝剂1.934亿吨，2019年我国的钛白粉产量为310.4万吨，按吨钛白产生8吨含水50%的钛石膏计算，年产生含水50%钛石膏总量为2483万吨，钛石膏的产出量远远小于水泥企业的使用量，钛石膏能否作为水泥缓凝剂使用的先决条件是石膏高的水分含量≤20%，水分含量是决定钛石膏处理的唯一条件。
6.基于以上还存在的一些问题，本实用新型研发了一种硫酸法钛白生产中的酸性废水再利用生产装置，具体是硫酸法钛白粉生产过程中利用钛石膏脱水生产水泥缓凝剂的生产装置。


技术实现要素：

7.针对以上现有技术中的不足，本实用新型提供了一种硫酸法钛白生产中的酸性废水再利用生产装置，可实现钛石膏综合利用，解决了目前国内钛白粉企业钛石膏水分高，无
法利用的问题，通过中和过程对结晶体的晶型控制及后续的絮凝沉降，采用高效钛石膏压榨板框使钛石膏的水分≤20%。同时一步将滤液的铁含量控制在≤2ppm,保证水质清澈透明，满足达标排放和生产回用的要求。
8.为了解决上述技术问题，本实用新型通过下述技术方案得以解决。
9.一种硫酸法钛白生产中的酸性废水再利用生产装置，包括石灰筒仓，所述石灰筒仓的出口处设有星型下料器，所述石灰筒仓通过该星型下料器连通至化浆槽的进口，所述化浆槽出口通过石灰乳输送泵连通至石灰槽的进口，所述石灰槽的出口通过石灰乳供料泵连通至中和槽的进口；所述中和槽上设有酸性废水进口、石灰乳进口、循环液进口、回料口；所述中和槽的顶部设有ph自动检测控制系统抽料系统，所述ph自动检测控制系统抽料系统与所述石灰乳供料泵信号通讯，并控制所述石灰乳供料泵的流量；还包括用于容纳酸性废水的调节池，所述调节池的出液口通过中和废酸泵连通至中和槽；所述中和槽上设有溢流口，所述溢流口通过送料管连通至一级道尔沉降槽，所述一级道尔沉降槽的出液口连通至曝气池，所述一级道尔沉降槽的排泥口通过一级排泥泵连通至泥浆槽；所述泥浆槽的出料口通过板框供料泵连通至钛石膏压榨板框的进口；还包括与所述钛石膏压榨板框配合的压榨水槽，所述压榨水槽的出液口通过压榨水泵连通至所述钛石膏压榨板框上的压榨水进口；所述钛石膏压榨板框的下方设有滤饼储斗，所述滤饼储斗的落料口下方设有皮带输送机，所述皮带输送机将料送至破碎机，所述破碎机的出料口设于缓凝剂输送皮带的上方；所述钛石膏压榨板框上的滤液口通过管道连通至曝气池，所述曝气池中设有曝气管，所述曝气池上的出液口通过浊液泵连通至二级道尔沉降槽，所述二级道尔沉降槽的底部设有底部排泥口，该底部排泥口通过二级泥浆回用泵连通至一级道尔沉降槽的进口。
10.本实用新型中的生产装置，利用控制中和过程硫酸钙沉淀生成的速度，及控制结晶过程的结晶速度，使中和沉淀出沥水性能较好的二水硫酸钙颗粒（钛石膏），通过添加絮凝剂是颗粒进一步絮凝长大，在板框供料泵高压供料下，进入压滤机机，并使压滤机腔室全部充满，再通过10mpa的压榨水进行鼓膜压榨，使滤饼进行挤压脱水，脱水后的滤饼坚硬，呈饼状，无法直接利用，通过破碎机进行破碎造粒后供水泥厂进行使用。脱水过程分阶段进行，包装压榨效果。
11.一种优选的实施方式中，所述星型下料器的出口连通至计量螺旋的进口，所述计量螺旋的出口与化浆槽的进口相连通，计量螺旋为计量螺旋机，用于同时完成送料和计量。
12.一种优选的实施方式中，所述化浆槽、石灰槽、中和槽、泥浆槽中均设有搅拌装置，用于实施搅拌操作，使反应充分进行。
13.一种优选的实施方式中，还包括空浮风机，所述空浮风机的气管伸入到中和槽和曝气池中用于曝气。
14.一种优选的实施方式中，所述中和废酸泵的出口处设有流量计，用于记录流量。
15.一种优选的实施方式中，中和槽为多级串联组合式设计。
16.一种优选的实施方式中，所述一级道尔沉降槽和所述二级道尔沉降槽中设有回转耙式搅拌机构，用于实施搅拌操作，使反应充分进行。
17.一种优选的实施方式中，还包括一级沉降絮凝剂高位槽，所述一级沉降絮凝剂高位槽的出口连通至一级道尔沉降槽，用于添加絮凝剂。
18.一种优选的实施方式中，还包括二级沉降絮凝剂高位槽，所述二级沉降絮凝剂高
位槽的出口连通至二级道尔沉降槽，用于添加絮凝剂。
19.与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：提供了一种硫酸法钛白生产中的酸性废水再利用生产装置，可实现钛石膏综合利用，解决了目前国内钛白粉企业钛石膏水分高，无法利用的问题，通过中和过程对结晶体的晶型控制及后续的絮凝沉降，采用高效钛石膏压榨板框使钛石膏的水分≤20%。同时一步将滤液的铁含量控制在≤2ppm,保证水质清澈透明，满足达标排放和生产回用的要求。
附图说明
20.图1为实用新型中的生产装置的示意图。
21.图2为图1中a区域的放大图。
22.图3为图1中b区域的放大图。
23.图4为图1中c区域的放大图。
24.图5为图1中d区域的放大图。
具体实施方式
25.下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述。
26.以下实施方式中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的原件或具有相同或类似功能的原件，以下通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
27.本实用新型的描述中，需要理解的是，术语：中心、纵向、横向、长度、宽度、厚度、上、下、前、后、左、右、竖直、水平、顶、底、内、外、顺时针、逆时针等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语：第一、第二等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明所示技术特征的数量。本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语：安装、相连、连接等应做广义理解，本领域的普通技术人员可以根据具体情况理解上述术语在本实用性中的具体含义。
28.参照图1至图5，本实用新型中的涉及的一种硫酸法钛白生产中的酸性废水再利用生产装置，包括石灰筒仓1，所述石灰筒仓1的出口处设有星型下料器2，所述石灰筒仓1通过该星型下料器2连通至化浆槽4的进口，所述化浆槽4出口通过石灰乳输送泵5连通至石灰槽6的进口，所述石灰槽6的出口通过石灰乳供料泵7连通至中和槽8的进口；所述中和槽8上设有酸性废水进口、石灰乳进口、循环液进口、回料口；所述中和槽8的顶部设有ph自动检测控制系统抽料系统10，所述ph自动检测控制系统抽料系统10与所述石灰乳供料泵7信号通讯，并控制所述石灰乳供料泵7的流量；还包括用于容纳酸性废水的调节池12，所述调节池12的出液口通过中和废酸泵13连通至中和槽8；所述中和槽8上设有溢流口，所述溢流口通过送料管连通至一级道尔沉降槽15，所述一级道尔沉降槽15的出液口连通至曝气池20，所述一级道尔沉降槽15的排泥口通过一级排泥泵16连通至泥浆槽17；所述泥浆槽17的出料口通过板框供料泵18连通至钛石膏压榨板框19的进口；还包括与所述钛石膏压榨板框19配合的压榨水槽25，所述压榨水槽25的出液口通过压榨水泵26连通至所述钛石膏压榨板框19上的压榨水进口；所述钛石膏压榨板框19的下方设有滤饼储斗27，所述滤饼储斗27的落料口下方
设有皮带输送机28，所述皮带输送机28将料送至破碎机29，所述破碎机29的出料口设于缓凝剂输送皮带30的上方；所述钛石膏压榨板框19上的滤液口通过管道连通至曝气池20，所述曝气池20中设有曝气管，所述曝气池20上的出液口通过浊液泵21连通至二级道尔沉降槽24，所述二级道尔沉降槽24的底部设有底部排泥口，该底部排泥口通过二级泥浆回用泵23连通至一级道尔沉降槽15的进口。
29.具体的，本实用新型中，所述星型下料器2的出口连通至计量螺旋3的进口，所述计量螺旋3的出口与化浆槽4的进口相连通，计量螺旋3为计量螺旋机，用于同时完成送料和计量。所述化浆槽4、石灰槽6、中和槽8、泥浆槽17中均设有搅拌装置，用于实施搅拌操作，使反应充分进行。所述中和废酸泵13的出口处设有流量计，用于记录流量。
30.本技术中的生产装置还包括空浮风机11，所述空浮风机11的气管伸入到中和槽8和曝气池20中用于曝气。还包括一级沉降絮凝剂高位槽14，所述一级沉降絮凝剂高位槽14的出口连通至一级道尔沉降槽15，用于添加絮凝剂。还包括二级沉降絮凝剂高位槽23，所述二级沉降絮凝剂高位槽23的出口连通至二级道尔沉降槽24，用于添加絮凝剂
31.本技术中，所述一级道尔沉降槽15和所述二级道尔沉降槽24中设有回转耙式搅拌机构，用于实施搅拌操作，使反应充分进行。
32.本技术中的一种具体实施方式，如下。
33.本实施方式中的生产装置包括石灰筒仓1，石灰筒仓1出口与星型下料器2连接，星型下料器2出口与计量螺旋3进口连接，计量螺旋3出口与化灰槽进口会连接，通过计量螺旋3计量的石灰粉与化灰用水按批量进入的化浆槽4，化浆槽4内设置有搅拌，化浆槽4设置有出液口，经化浆槽4充分化浆后的石灰乳通过化浆槽4的出液口与石灰乳输送泵5进口连接，石灰乳输送泵5出口与石灰槽6进口连接，石灰乳槽6底部设置有出液口，出液口与石灰乳供料泵7进口连接，石灰乳供料泵7出口与中和槽8进口连接，中和槽8设置有酸性废水进口，石灰乳进口，循环液进口，ph自动检测控制系统抽料、回料口等，生产酸性废水进入调节池12，调节池12设置有出液口，出液口与中和废水泵13进口连接，中和废酸泵13出口与中和槽8酸性废水进口连接，中和废水泵13采用变频控制，中和废水泵13出口设置有流量计，通过设定流量保证中和槽8进水稳定，石灰乳供料泵7出口设置有自动调节阀，中和槽8设置有搅拌，搅拌采用变频控制，中和槽顶部设置有ph值自动检测控制系统10，通过ph值自动检测控制系统10与石灰乳供料泵7出口自控阀连锁，自动调节石灰乳进料的大小，保证ph值在设定范围内。
34.中和槽8为四级串联组合式设计，物料在中和槽内经过4级折流循环，中和槽底部设置有出液口，出液口与中和循环泵8进口连接，中和循环泵8出口与中和槽8循环液进口连接，中和槽8末端（第四级中和槽）设置有溢流口，溢流口与一级道尔沉降池15进液口连接，一级沉降絮凝剂高位槽14设置有出液口，出液口配置有流量计，流量计与中和废水泵13出口流量计批量调节，确保絮凝剂均匀加入。
35.一级道尔沉降槽15设置出液口，出液口与曝气池20进口连接，一级道尔沉降槽15设置有排泥口，排泥口与一级排泥泵16进口连接，一级排泥泵16出口与泥浆槽17进口连接，泥浆槽17设置有出料口，泥浆槽17出料口与板框供料泵18进口连接，板框供料泵18出口钛石膏压榨板框19进口连接，钛石膏压榨板框19进口设置有自控阀和压力变送器，控制并显示板框19进料压力，钛石膏压榨板框19配套有压榨水槽25，压榨水槽25设置有出液口，压榨
水槽25出液口与压榨水泵26进口连接，压榨水泵26出口接钛石膏压榨板框19压榨水进口，钛石膏压榨板框19采用程控式压滤机机，钛石膏压榨板框19进料压力与板框供料泵自动连锁，泵出口压力达到设定值后泵自动停止，钛石膏压榨板框19进料阀关闭，钛石膏压榨板框具备压缩空气反吹功能，压榨泵26出口设置有压力变送器，压力达到设定值后dcs系统自动计时，dcs系统按预先设定的程序进行压榨，预压榨
→
初级压榨
→
保压计时
→
二级压榨
→
保压
→
压榨结束。压榨结束钛石膏压榨板框19自动反吹，松开，卸片，滤饼自动落下进入滤饼储斗27，滤饼储斗27内的物料经过皮带输送机28进入破碎机29，破碎机29内部设置有对齿辊进行破碎，破碎后的物料从破碎机29底部排出进入缓凝剂输送皮带30，缓凝剂输送皮带30将缓凝剂输送至缓凝剂库房进行外卖；钛石膏压榨板框19的滤液进入曝气池20，曝气池内设置有曝气管，曝气池设置有出液口，出液口与浊液泵21进口连接，浊液泵21出口与二级道尔沉降槽24进口连接，浊液泵出口设置有电磁流量计，二级沉降絮凝剂高位槽23设置有出液口，出液口设置有流量计和电动阀，流量计与浊液泵出口流量比例调节，二级絮凝剂高位出口与二级道尔沉降槽24进口连接，二级道尔沉降槽24设置有底部排泥口，排泥口与二级泥浆回用泵23进口连接，二级泥浆回用泵23出口与一级道尔沉降槽15进口管连接，将二级道尔沉降槽24底部的泥浆返回一级道尔沉降槽15进行沉降再提浓，二级道尔沉降槽24设置有清液出口，清液出口的清水排入外排中水池，部分返回化灰槽4作为化灰水使用。
36.化浆槽4采用计量螺旋（进灰）3与化灰槽进水（外排中水回用）流量比例调节，保证配置的石灰乳浓度在8~10%范围内，石灰筒仓顶部设置有单机除尘器，保证石灰罐车进料畅通并同时保证粉尘含量在运行指标范围内（含尘浓度≤10mg/m
³
）。
37.中和槽8采用分段中和，四级串联的机构，在中和槽8内实现中和沉淀及晶体颗粒大小控制，在线ph值自动检测控制系统10与石灰乳输送泵5出口的自控阀连锁自动调整的dcs控制程序，保证各阶段中和ph值在设计的范围内，中和槽8内置有压缩空气管，来自空浮风机11的压缩空气不断的鼓入中和槽8内，使中和槽8内的硫酸亚铁氧化为硫酸铁，中和槽8采用四级串联的方式进行，物料在中和槽内通过溢流逐级向后，当物料进入第四级中和槽时，石膏颗粒（二水硫酸钙）长大到设计要求的粒径范围内，通过溢流口进入一级道尔沉降槽15。
38.一级道尔沉降槽15，采用回转耙式搅拌结构，物料从沉降槽的中心筒进入沉降槽内，在絮凝剂絮凝好，物料开始受重力自然沉降，当沉降的泥浆达到一定的高度，沉降槽扭矩值达到200kn时，底部一级排泥泵17启动，一级排泥泵17采用变频控制，频率与一级道尔沉降槽15扭矩值连锁，控制扭矩值设定值在150~200kn，
39.钛石膏压榨板框19，采用程控式压滤机，压榨压力最大可大10mpa，将中和槽生成的一定晶体大小的钛石膏浆压滤脱水至固含量（二水石膏固含量）＞80%，游离水分≤20%，钛石膏压榨板框19自动卸饼后的物料进入滤饼储斗27，滤饼储斗27内的滤饼通过皮带输送机28输送至破碎机29，破碎机29内部设置有对齿，在电机的驱动下高速对向旋转，将滤饼撕裂破碎成粒径≤30mm颗粒，破碎机29出料进入缓凝剂输送皮带30，通过缓凝剂输送皮带30输送至缓凝剂库房，装车外卖。
40.本实用新型的保护范围包括但不限于以上实施方式，本实用新型的保护范围以权利要求书为准，任何对本技术做出的本领域的技术人员容易想到的替换、变形、改进均落入本实用新型的保护范围。