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钛白粉生产中节能降耗措施的探讨

作者:石家庄金星方圆工贸有限公司  阅读:425次  发表时间:2014-02-26 10:29:23

摘要:氯化法钛白对原料品位要求高,技术复杂,对设备材质要求高,又因国外公司对技术垄断,现阶段我国钛白粉行业仍以硫酸法为主。硫酸法钛白能耗高、污染大,不满足发展循环经济的大趋势,随着国家对节能减排的要求越来越高,三废处理经济成本的负担越发沉重,也降低了企业的利润空间。所以,本文从资源减量化、再利用、资源化角度探讨一些近年来较多采用和研究开发的节能降耗措施。 
  目前,工业化钛白粉生产方法有两种:硫酸法和氯化法。氯化法生产因钛白粉产品质量好,三废排放量小成为主要发展趋势,全球钛白粉产能在530万t左右,其中氯化法产能已占63.2%,氯化法在总量上占有绝对的优势。但是国际钛白粉大公司为了谋求利益最大化,对先进的氯化法工艺采取了技术垄断。由于我国钛铁矿品位低,杂质较多,矿源复杂,采用氯化法成本较高,所以现阶段在我国以硫酸法为主是行业面临的客观现实。能耗高、三废排放量大一直是硫酸法钛白工艺的一个最难解决的问题,所以节能减排具有现实意义,响应国家政策且为企业带来效益。本文就循环经济理念:减量化、再利用、资源化来探讨一些已经采用有一定成效的节能减排措施和建议可采用的新节能减排措施。 
  一、减量化 
  资源利用的减量化原则,即在生产的投入端尽可能少地输入自然资源。减少原材料和辅料的消耗,吨产品消耗降低,达到节能降耗的目的。 
  1.原材料减量化 
  硫酸法钛白生产原料有两种:一是品位较高的富钛料(如酸溶性钛渣),另一种是廉价易得的钛精矿,这两种原料都能生产出满足用户需要的钛白产品。国外硫酸法钛白生产厂家多数以富钛料或酸溶性高钛渣作原料。富钛料是将钛铁矿用化学方法进行富集,主要是除去铁,提高TiO2品位,然后用于生产钛白粉。富钛料或酸溶性钛渣作为硫酸法钛白生产原料具有以下优点: 
  1.1富钛料或高钛渣中铁含量低,杂质少,硫酸的消耗量可大大降低; 
  1.2由于钛液中铁含量低,可省却亚铁结晶和分离等工序,也无副产硫酸亚铁产生; 
  1.3酸解和钛液净化的设备能力提高,可大大节省水、电、汽等消耗量; 
  1.4“三废”数量大为减少,其中酸解废气量减少1/3。 
  2.辅料减量化 
  一些生产厂家采用新技术或者工艺改造来达到使辅料减量化目的。例如工艺用水、蒸汽和碱。 
  硫酸法目前的生产工艺,软化水或脱盐水的消耗量较大,吨产品大约消30~40t水。大多数生产厂家的生产废水进行处理后直接排放,水的利用率非常低,大量的水遭到浪费。所以应该将经污水处理达到二级排放标准的中水进行二次回用。主要采用机械过滤、膜法过滤、离子交换等处理方法,将工艺用水以较高的回收率进行循环利用。此法不仅节省了大量好水,而且将排放量在达标的前提下成倍的减少,有效的减少了环境污染。 
  通过改进现有工艺也是可采用的途径之一。如水解工序,现在通常采用自生晶种常压水解和外加晶种微压水解两种工艺。自生晶种不耗碱,但要求钛液浓度在230g/L左右,浓缩耗汽量大,钛液质量波动时调节难度大。外加晶种消耗碱,但钛液浓度要求只有195g/L左右,两者之差,外加晶种水解技术少蒸出水0.8t,可节省蒸汽用量0.92t,换算成节省标煤为123kg。浓缩用蒸汽消耗少,钛液质量波动对产品质量影响较小。 
  二、再利用、资源化 
  产品的再使用原则,即尽可能延长产品的使用周期,并在多种场合使用;废弃物的再循环原则,即最大限度地减少废弃物循环经济模式排放,力争做到排放的无害化,实现资源再循环。三废问题,是硫酸法钛白需要解决问题中的重中之重,以下介绍一些新近研发的技术和可考虑的发展思路。 
  1.充分利用废热,解决废气问题 
  在国内每生产1t钛白粉排放2.0~2.5万m3烟气,烟气温度高达380℃~420℃,且烟气中还含有一定浓度的产品,余热和产品均有很高的利用和回收价值。其中,转窑锻烧是硫酸法钛白粉生产中的关键工序,由于煅烧温度高,通常在940~980℃之间,因此,窑尾排放大量的高温烟气。 
  武汉方圆钛白粉有限公司自主研发的钛白粉生产中烟气热能综合利用工业化技术通过了中国石油和化学工业联合会组织的技术鉴定。该工业化技术节能降耗效果突出,截至目前的统计数字表明,钛白粉吨产品可节约天然气80Nm3,吨产品降低酸耗0.64t。新成果除了充分利用高温烟气外,转窑落窑余热也得到利用。 
  2.合理布局,解决废酸问题 
  硫酸法钛白配套硫酸及磷化工,前者在硫铁矿制酸系统中可以消耗钛白废酸浓缩时产生的一水硫酸亚铁渣,后者可消耗多余的浓缩废酸,解决硫酸法钛白废副综合利用难题,并能获取一定的经济效益。 
  若能建设钛白――硫酸联合装置,除节省外购硫酸运费外,更为重要的是硫酸余热副产中压蒸汽,可采用抽气式机组发电,以吨钛白计,可产3t低压蒸汽和300度电,吨钛白节能0.42t标煤。 
  3.回收尾渣,解决废渣问题 
  硫酸法钛白排出废渣有酸解废渣、废酸浓缩过滤后的FeSO4・H2O、废水处理经压滤后的石膏,还有硫酸亚铁(FeSO4・7H2O)可作为副产品外售。而采用高钛渣为原料不产硫酸亚铁,一般残渣可用石灰中和后,再与煤渣掺混用于制砖或铺路。 
  近年来,武汉科技大学完成的高钛型高炉渣资源化综合利用研究项目通过专家鉴定,这项拥有自主知识产权的技术已实现工业试生产,尾渣中钛的回收率超过90%,提钛后的尾渣还能生产铝酸盐水泥、钢水精炼脱硫剂等高附加值产品,炉渣综合利用率达到95%以上。 
  三、结束语 
  中国钛白工业现状是生产企业数量多,规模小,布局不合理,单位产品能耗相当高。要改变这个现状,须鼓励、引导企业整合重组,做大做强,完善产业布局,提高产业集中度,突出规模效应。另一方面国家出台《产业结构调整指导目录(2011年本)》,对钛白行业严格产业准入,强化清洁生产,逐步淘汰落后生产工艺,使高能耗的企业难以生存,从而大幅度降低单位产品的能耗。总体走向整合产业链,建立真正的循环经济产业链技术体系。推进产业结构优化,增强在开放的国内外市场上的竞争力,使中国钛白产品质优附加产值高,占据更多国际市场份额。 
   
  参考文献: 
  [1]中国钛白网,

  [2]陈朝华,刘长河.钛白粉生产及应用技术[M].北京:化学工业出版社,2006. 
  [3]郝荣清,严永清.硫―磷―钛产业链循环经济模式的评述[J].硫磷设计与粉体工程.2011年第4期.