毕业设计(论文)
题 目 钛白生产废气处理设计
姓 名 潘丹
学 号 28130201039
专业班级 08环境工程
所在学院 化学与生物工程学院
指导教师(职称) 谢辉(副教授)
二○一二年月日
钛白生产废气处理设计
——钛白生产工艺中废气处理
【摘要】 自1791年发现钛元素到1918年采用硫酸法商业生产
钛白粉以来,至今已有80多年的生产和商业使用历史。钛白粉是一种白色颜料, 作为一种重要的无机化工产品,由于其化学性能稳定,具有高折射率和理想的粒度分布,而获得广泛应用。目前世界钛白粉的消费近60%用于涂料,16%用于塑料,14%用于造纸,钛白粉生产工艺有硫酸盐工艺和氯化物工艺两种, 硫酸盐法的技术比氯化物法简单,可以用于品位低和比较便宜的矿物。然而,硫酸法钛白粉生产工艺中存在的最大的问题在于生产过程中,产生大量的
硫酸雾、含尘废气和硫氧化物等污染物质。若不经处理直接排放, 会对环境造成很大的污染, 严重影响该地区群众的身体健康。
针对以上情况,本论文简要概述了钛白粉生产工艺及目前我国大部分钛白粉生产中产生废气处理工艺流程及处理方法;并进一步讨论该方法的运行效果及经济效益的预测
【关键词】 钛白粉,生产工艺,废气处理,冷凝法,湿法
——
【Abstract】
【Key Words】 ,,,,
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目录
第1章 绪论 1
1.1 钛白粉的生产工艺 1
1.1.1钛铁矿的粉碎 1
1.1.2酸解 2
1.1.3浸取…………………………………………………………………………...2
1.1.4还原沉降……………………………………………………………………...3
1.1.5结晶…………………………………………………………………………...3
1.1.6晶体分离……………………………………………………………………...3
1.1.7钛液的浓缩…………………………………………………………………...3
1.1.8水解、过滤……………………………………………………………………3
1.1.9盐处理、过滤…………………………………………………………………3
1.1.10煅烧、粉碎………………………………………………………………….3
1.2 钛白生产中的废气及环境问题 2
1.2.1 硫酸法生产钛白中的废气 2
1.2.2 钛白生产中废气产生的环境问题 2
1.3 研究钛白生产废气处理的意义
第2章 酸解反应尾气处理 3
2.1 20~50m3的酸解灌废气处理方法 3
2.1.1动力波治理酸解尾气技术 3
2.1.2碱吸收治理酸解尾气技术 4
2.1.3近年钛白生产废气情况……………………………………………………...4
2.2 130m3酸解灌废气处理方法 6
2.2.1 6
2.2.2 6
第3章 煅烧尾气处理 7
3.1 煅烧窑尾气处理工艺及存在问题 7
3.1.1 尾气处理工艺现状 7
3.1.2 尾气处理存在的问题 8
3.2 煅烧尾气处理工艺改进及余热利用 8
3.3 可行性分析 8
3.3.1 循环水量衡算 8
3.3.2 热量衡算……………………………………………………………………..8
3.4 经济效益估算……………………………………………………………………...8
结论 17
参考文献 18
附录 22
致谢 23
图目录
图2.1 4
图2.2 4
图3.1 7
图4.1 9
图5.1 11
图6.1 13
表目录
表2.1 5
表3.1 8
表4.1 10
表5.1 12
表6.1 14
第1章 绪论
1.1 钛白粉的生产工艺
钛白粉一种重要的无机化工原料,无毒、对健康无害,是最重要的白色颜料。钛白粉的工业生产方法有氯化法和硫酸法两种,那么我们来介绍一下硫酸法钛白粉的生产工艺流程。
图1.1硫酸法钛白粉生产工艺流程图
1.1.1 钛铁矿的粉碎
从矿区运回的经过精选的钛铁矿(TiO247%~50%),粒度比较粗,与硫酸不能直接反应,因此用雷蒙磨按工艺要求粉碎至320目左右,以使酸解反应顺利进行,得到较高的酸解率。
1.1.2 酸解
酸解采用固相法。在酸解槽内,在强烈压缩空气搅拌下,先投入浓度为86%~89%的硫酸,然后再投入矿粉,控制酸矿比1.54~1.65,使矿粉与硫酸充分混合,最后加入稀释水(或废酸),并通入蒸汽直接加温到80℃~100℃,使酸解反应顺利进行。为了提高酸解率,成熟时间一般控制在1~3小时。
1.1.3浸取
酸解成熟后的固相物,加入水或稀钛液,在压缩空气搅拌下,使多孔状固相物溶解,得到硫酸氧钛溶液。溶液的最终浓度一般应含
TiO2110~130g/l,比时溶液比重约为1.52~1.53。
为了调节浸出液的F值(有效酸与总钛含量的比值),并节约浓硫酸,浸取时常添加废硫酸。根据酸解固体产物的不同,浸取时间一般为5~12小时。
1.1.4 还原、沉降
在钛铁矿粉中,铁以二价与三价两种不同状态存在,因此浸出液中既有硫酸亚铁FeSO4,又有硫酸高铁Fe2(SO4)3,这两种铁盐在一定条件下会发生水解而生成Fe(OH)2和Fe(OH)3沉淀。而硫酸高铁Fe2(SO3)3在溶液中的危害性较大,因为即使在酸性溶液(PH≥2.5)
中,它也容易水解,生成氢氧化铁沉淀。在偏钛酸洗涤时,它会变成沉淀而混杂于其中,煅烧时变成红棕色的三氧化二铁而污染成品,因而在钛液中不允许有高铁存在,要把高铁全部还原成亚铁。
工业上常采用化学还原法将高价铁还原成亚铁。就是在溶液中加入铁屑,铁粉等还原剂使其发生氧化还原反应。
Fe2(SO4)3+ Fe 3FeSO4
为了保证溶液中三价铁全部还原为二价铁,还原反应应略微过度,此时溶液中就有少量四价钛还原为三价钛:
2TiOSO4+Fe+2H2SO4 Ti2(SO4) 3+FeSO4+2H2O
2Ti (SO4) 2+Fe Ti2(SO4) 3+FeSO4
三价钛的存在,可以保证三价铁还原完全。因为在反应中三价铁先还原为二价铁,然后再是四价铁还原为三价钛。因而,在实际生产操作中,还原液中应保持三价钛含量为2.5~4g/l(以TiO2折算)。
1.1.5 结晶
沉降的目的中把钛液中不溶性杂质,特别是胶体除去。工业生产中常用高分子絮凝剂(改性聚丙烯酰胺)作沉降剂。改性聚丙烯酰胺的加入量是每立方米钛液加300~500ml(浓度为1%),沉降时控制钛液比重1.52~1.53,温度60±5℃。
经沉降得到的清液抽去下工段真空结晶,下面部分的残渣还含有一定量的