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一种硫酸法钛白粉煅烧晶种制备的水回用系统的制作方法

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1000nm,所述错流过滤膜的膜面流速为3-6m/s,所述错流过滤膜的跨膜压差为0.05-0.6mpa。
13.进一步优选地,还包括:
14.碱溶单元,用于对二洗合格料进行碱溶;
15.水洗单元,与所述碱溶单元连接,用于对碱溶后的所述二洗合格料进行水洗;
16.第一中和单元,与所述水洗单元连接,用于对水洗后的所述二洗合格料进行中和;
17.酸溶单元,与所述第一中和单元连接,用于对中和后的所述二洗合格料进行酸溶并得到所述煅烧晶种。
18.进一步优选地,还包括:
19.膜过滤单元,所述膜过滤单元分别与所述水洗单元、所述碱溶单元、所述第二中和单元连接,其中,所述水洗单元中产生的废水进入所述膜过滤单元,所述膜过滤单元回收的粉体进入所述碱溶单元,所述膜过滤单元产生的废水进入所述第二中和单元。
20.进一步优选地,所述膜分离单元设有反渗透膜,所述反渗透膜对溶液中溶解盐的截留率大于99%,所述反渗透膜的操作压力为1mpa至10mpa。
21.进一步优选地,还包括:
22.漂白单元,用于对一洗浆料进行漂白得到漂白浆料;
23.二次水洗单元,与所述漂白单元连接,用于对所述漂白浆料水洗并得到二洗浆料;
24.盐处理单元,分别与所述二次水洗单元和所述膜水洗单元连接,用于对所述二洗浆料进行盐处理;
25.煅烧单元,与所述盐处理单元连接,用于对盐处理后的所述二洗浆料加入所述合格煅烧晶种进行煅烧。
26.本实用新型提供的另一技术方案如下:
27.一种硫酸法钛白粉煅烧晶种制备的水回用方法,包括步骤:
28.将制备好的煅烧晶种引入膜水洗单元中,并引入脱盐水对所述煅烧晶种进行水洗,直至分离出合格煅烧晶种后进入盐处理单元;
29.将膜水洗单元中的水洗水引入第二中和单元中进行中和;
30.经所述第二中和单元中和后的水进入膜分离单元中进行分离,分离后的浓液排至污水处理站进行处理,分离后的清液进入所述膜水洗单元中对所述煅烧晶种进行水洗。
31.进一步优选地,所述将制备好的煅烧晶种引入膜水洗单元中,并引入脱盐水对所述煅烧晶种进行水洗,直至分离出合格煅烧晶种后进入盐处理单元,具体包括步骤:
32.将制备好的煅烧晶种引入循环罐,直至所述煅烧晶种到达所述循环罐的预设液位后停止引入;
33.向所述循环罐内引入脱盐水,同时开启循环泵,将所述循环罐中的煅烧晶种送入膜水洗装置中进行固液分离,分离出的清液进入第二中和单元,分离出的浆液返回所述循环罐继续进行水洗分离,直至所述煅烧晶种中的氯离子以及微量的溶解性金属离子含量达到预设范围,形成所述合格煅烧晶种后进入盐处理单元。
34.进一步优选地,所述将制备好的煅烧晶种引入膜水洗单元中,并引入脱盐水对所述煅烧晶种进行水洗,直至分离出合格煅烧晶种后进入盐处理单元,之前还包括步骤:
35.取二洗合格料通过碱溶单元进行碱溶;
36.碱溶后的所述二洗合格料通过水洗单元进行水洗;
37.水洗后的所述二洗合格料通过第一中和单元进行中和;
38.中和后的所述二洗合格料通过酸溶单元进行酸溶后得到所述煅烧晶种。
39.进一步优选地,所述取二洗合格料通过碱溶单元进行碱溶,具体包括步骤:取二洗合格料按二氧化钛比例0.8倍至1.4倍加入浓度为40%至60%的氢氧化钠溶液,充分搅拌,升温至沸腾,并保温100min以上,然后降温至40℃至80℃;
40.和/或,所述碱溶后的所述二洗合格料通过水洗单元进行水洗,具体包括步骤:将碱溶后的所述二洗合格料水洗去除反应后体系中多余的氢氧化钠以及二洗合格料带入的少量硫酸根,水洗至水洗滤液中不含硫酸根,水洗产生的含粉废水进入膜过滤单元,经所述膜过滤单元处理后回收其中的粉体,回收的所述粉体返回所述碱溶单元,所述膜过滤单元产生的碱性废水进入所述第二中和单元;
41.和/或,所述水洗后的所述二洗合格料通过第一中和单元进行中和,具体包括步骤:将水洗后的所述二洗合格料进行中和,中和过程中控制ph值在2.5-3.5之间,按预设升温速度进行升温并保温预设时间,直至金属氢氧化物完全溶解;
42.和/或,所述中和后的所述二洗合格料通过酸溶单元进行酸溶后得到所述煅烧晶种,具体包括步骤:向中和后的所述二洗合格料中加入预设量的盐酸进行酸溶,升温至沸腾并保持沸腾状态至100min以上,最后进行急冷并稀释得到所述煅烧晶种。
43.进一步优选地,所述分离出合格煅烧晶种后进入盐处理单元,具体包括步骤:
44.用钛矿与硫酸进行反应得到硫酸氧钛溶液后水解,再经一次水洗后得到一洗浆料,所述一洗浆料经过漂白单元进行漂白,得到漂白浆料;
45.所述漂白浆料经过二次水洗单元水洗后,得到二洗浆料,通过所述盐处理单元对所述二洗浆料进行盐处理,并加入所述合格煅烧晶种后通过煅烧单元进行煅烧,得到钛白粉。
46.与现有技术相比,本实用新型的硫酸法钛白粉煅烧晶种制备的水回用系统有益效果在于:
47.本实用新型中,通过膜水洗单元使用物理方法直接对煅烧晶种中的氯离子进行去除,不需要在膜水洗之前对煅烧晶种进行中和絮凝等处理,不影响煅烧晶种在钛白粉煅烧单元的应用,且增加了后续设备和管道的使用寿命;同时,在不影响煅烧晶种质量的情况下,对煅烧晶种制备过程中产生的碱性废水和煅烧晶种膜水洗过程中产生的酸性废水进行了回收利用,第二中和单元巧妙的利用了碱性废水和酸性废水水质特点,中和后的废水处理不需要特种分离装置,只需常规膜分离装置进行处理即可,降低项目投资费用,且有效的减少了废水的排放,以及降低了用水量,提高了经济效益。
附图说明
48.下面将以明确易懂的方式,结合附图说明优选实施方式,对上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。
49.图1是本实用新型一具体实施例硫酸法钛白粉煅烧晶种制备及水回用系统的工艺流程图;
50.图2是本实用新型一具体实施例膜水洗单元的工艺流程图。
51.附图标号说明:
52.1.二洗合格料,2.碱溶单元,3.水洗单元,4.第一中和单元,5.酸溶单元,6.膜过滤单元,7.煅烧晶种,8.第二中和单元,9.膜分离单元,10.污水处理单元,11.膜水洗单元,12.脱盐水,13.漂白单元,14.二次水洗单元,15.盐处理单元,16.煅烧单元,17.循环罐,18.循环泵,19.膜水洗装置。
具体实施方式
53.以下描述中,为了说明而不是为了限定,提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节,以便透彻理解本技术实施例。然而,本领域的技术人员应当清楚,在没有这些具体细节的其他实施例中也可以实现本技术。在其他情况中,省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明,以免不必要的细节妨碍本技术的描述。
54.应当理解,当在本说明书和所附权利要求书中使用时,术语“包括”指示所述描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在,但并不排除一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或集合的存在或添加。
55.为使图面简洁,各图中只示意性地表示出了与本实用新型相关的部分,它们并不代表其作为产品的实际结构。另外,以使图面简洁便于理解,在有些图中具有相同结构或功能的部件,仅示意性地绘示了其中的一个,或仅标出了其中的一个。在本文中,“一个”不仅表示“仅此一个”,也可以表示“多于一个”的情形。
56.还应当进一步理解,在本技术说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合,并且包括这些组合。
57.在附图所示的实施例中,方向的指示(诸如上、下、左、右、前和后)用以解释本实用新型的各种组件的结构和运动不是绝对的而是相对的。当这些组件处于附图所示的位置时,这些说明是合适的。如果这些组件的位置的说明发生改变时,则这些方向的指示也相应地改变。
58.另外,在本技术的描述中,术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
59.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案,下面将对照附图说明本实用新型的具体实施方式。显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图,并获得其他的实施方式。
60.作为一个具体实施例,如图1所示,本实施例提供了一种硫酸法钛白粉煅烧晶种制备的水回用系统,包括:膜水洗单元11,用于对煅烧晶种7进行水洗直至分离出合格煅烧晶种;第二中和单元8,与膜水洗单元11连接,用于对膜水洗单元11中产生的酸性水洗水进行中和;膜分离单元9,分别与第二中和单元8、膜水洗单元11和污水处理单元10连接,其中,第二中和单元8中和后的水进入膜分离单元9,膜分离单元9分离的浓液进入污水处理单元10,膜分离单元9分离的清液进入膜水洗单元11作为水洗补充水循环利用。
61.具体地,如图2所示,膜水洗单元11包括循环罐17、循环泵18和膜水洗装置19,循环罐17的出液端与循环泵18的进液端连接,循环泵18的出液端与膜水洗装置19的进液端连接,膜水洗装置19与循环罐17连接。膜水洗装置19设置有错流过滤膜,错流过滤膜的精度为
10-1000nm,错流过滤膜的膜面流速为3-6m/s,错流过滤膜的跨膜压差为0.05-0.6mpa。
62.进一步地,如图1所示,硫酸法钛白粉煅烧晶种制备的水回用系统还包括:碱溶单元2,用于对二洗合格料1进行碱溶;水洗单元3,与碱溶单元2连接,用于对碱溶后的二洗合格料1进行水洗;第一中和单元4,与水洗单元3连接,用于对水洗后的二洗合格料1进行中和;酸溶单元5,与第一中和单元4连接,用于对中和后的二洗合格料1进行酸溶并得到煅烧晶种7。
63.进一步地,如图1所示,硫酸法钛白粉煅烧晶种制备的水回用系统还包括:膜过滤单元6,膜过滤单元6分别与水洗单元3、碱溶单元2、第二中和单元8连接,其中,水洗单元3中产生的废水进入膜过滤单元6,膜过滤单元6回收的粉体进入碱溶单元2,膜过滤单元6产生的碱性废水进入第二中和单元8。
64.进一步地,膜分离单元9设有反渗透膜,反渗透膜对溶液中溶解盐的截留率大于99%,反渗透膜的操作压力为1mpa至10mpa。
65.进一步地,如图1所示,硫酸法钛白粉煅烧晶种制备的水回用系统还包括:漂白单元13,用于对一洗浆料进行漂白得到漂白浆料;二次水洗单元14,与漂白单元13连接,用于对漂白浆料水洗并得到二洗浆料;盐处理单元15,分别与二次水洗单元14和膜水洗单元11连接,用于对二洗浆料进行盐处理;煅烧单元16,与盐处理单元15连接,用于对盐处理后的二洗浆料加入合格煅烧晶种进行煅烧。
66.在另一实施例中,如图1、图2所示,在上述实施例的基础上,本实施例提供了一种硫酸法钛白粉煅烧晶种制备的水回用方法,包括步骤:将制备好的煅烧晶种7引入膜水洗单元11中,并引入脱盐水12对煅烧晶种7进行水洗,直至分离出合格煅烧晶种后进入盐处理单元15;将膜水洗单元11中产生的酸性水洗水引入第二中和单元8中进行中和;经第二中和单元8中和后的水进入膜分离单元9中进行分离,分离后的浓液排至污水处理单元10进行处理,分离后的清液进入膜水洗单元11中对煅烧晶种7进行水洗。
67.其中,将制备好的煅烧晶种7引入膜水洗单元11中,并引入脱盐水12对煅烧晶种7进行水洗,直至分离出合格煅烧晶种后进入盐处理单元15,具体包括步骤:将制备好的煅烧晶种7通过管道引入循环罐17,待循环罐17进料达到一定液位后,停止引进煅烧晶种7;向循环罐17内引入脱盐水12,同时开启循环泵18,将循环罐17中的煅烧晶种7送入膜水洗装置19中进行固液分离,分离出的清液随着清液管道进入第二中和单元8,分离出的浆液返回循环罐17继续进行水洗分离。由于煅烧晶种7在被膜水洗装置19分离的同时引入脱盐水12,因此煅烧晶种7在不断的被水洗,当煅烧晶种7中的氯离子洗到一定程度后,即经循环罐17和膜水洗装置19进行水洗分离去除煅烧晶种7中的氯离子以及微量的溶解性金属离子,直至水洗清液的电导率小于100us/cm后,停止引入脱盐水12,水洗合格的煅烧晶种7由合格浆料管线进入盐处理单元15,然后再重新引进一定量的煅烧晶种7进行重新水洗分离。
68.例如:将10%的煅烧晶种7浆料送至循环罐17,当循环罐17达到70%的液位后,启动循环泵18,将浆料送至膜水洗装置19,膜水洗装置19的膜元件为错流过滤膜,过滤膜的精度为500nm、膜面流速为4m/s、跨膜压差为0.3mpa,于此同时向循环罐17中加入脱盐水12,膜水洗装置19不断排出清液,同时脱盐水12不断加入循环罐17,使煅烧晶种7中的氯离子含量不断降低,直至水洗清液的电导率小于100us/cm后,停止引入脱盐水12,合格的煅烧晶种7输入盐处理单元15,然后可以向循环罐17中加入新的一批煅烧晶种7。膜水洗装置19对煅烧
晶种7的拦截率为99.9%以上,煅烧晶种7几乎零流失,且不会对煅烧晶种7活性及煅烧转化率产生影响,膜水洗前与膜水洗后煅烧晶种7的性能完全一样。
69.如图1所示,将制备好的煅烧晶种7引入膜水洗单元11中,并引入脱盐水12对煅烧晶种7进行水洗,直至分离出合格煅烧晶种后进入盐处理单元15,之前还包括步骤:取二洗合格料1通过碱溶单元2进行碱溶;碱溶后的二洗合格料1通过水洗单元3进行水洗;水洗后的二洗合格料1通过第一中和单元4进行中和;中和后的二洗合格料1通过酸溶单元5进行酸溶后得到煅烧晶种7。
70.具体地,取二洗合格料1(tio2=300g/l),按二氧化钛比例1.2倍加入浓度为50%的氢氧化钠溶液,充分搅拌,升温至沸腾,并保温120min,然后降温至60℃后进行水洗。通过水洗去除反应后体系中多余的氢氧化钠以及二洗合格料1带入的少量硫酸根,水洗至水洗滤液中不含硫酸根。水洗产生的含粉废水进入膜过滤单元6,经膜过滤单元6处理后回收其中的粉体,回收的粉体返回碱溶单元2;膜过滤单元6产生的碱性废水进入第二中和单元8。水洗单元3处理后物料进入第一中和单元4,中和过程中控制ph值在2.5-3.5之间,按规定升温速度升温并保温一段时间,使金属氢氧化物完全溶解,然后进入酸溶单元5,进入酸溶单元5的物料加入大量的盐酸进行酸溶,升温至沸腾并保持沸腾状态至100min以上。最后进行急冷并稀释至100g/l,此时得到的物料即为煅烧晶种7。
71.如图1所示,盐处理单元15之前还包括漂白单元13和二次水洗单元14,盐处理单元15之后还包括煅烧单元16。具体地,用钛矿与硫酸进行反应得到硫酸氧钛溶液后水解,再经一次水洗后得到一洗浆料,一洗浆料经过漂白单元13进行漂白,得到漂白浆料;漂白浆料经过二次水洗单元14水洗后,得到二洗浆料,通过盐处理单元15对二洗浆料进行盐处理,并加入合格煅烧晶种后通过煅烧单元16进行煅烧,得到钛白粉。
72.本实施例中,酸溶后的煅烧晶种7进入膜水洗单元11,经膜水洗单元11水洗后去除煅烧晶种7中的氯离子以及微量的溶解性金属离子,水洗终点控制在水洗清液的电导率小于100us/cm。经膜水洗单元11水洗合格后的煅烧晶种7直接进入盐处理单元15,经盐处理单元15处理后进入煅烧单元16,煅烧晶种7在此处起转化作用。膜水洗单元11水洗产生的酸性废水和膜过滤单元6产生的碱性废水同时进入第二中和单元8,在第二中和单元8中充分混合后进入膜分离单元9,第二中和单元8处理后的废水正好满足进入膜分离单元9的进水水质要求(根据水洗单元3和膜水洗单元11水洗水量的变化可以适当的在第二中和单元8补充少量的酸、碱进行调节),进入膜分离单元9的中和废水经膜分离单元9处理后,产生的清液回用至膜水洗单元11作为膜水洗单元11的水洗补充水循环利用,产生的浓液直接进入污水处理单元10进行污水处理或者根据业主要求进行零排放处理。膜分离单元9对中和废水的回收率>60%,膜分离单元9产生的清液电导率<10us/cm,完全满足膜水洗单元11对水洗用水的要求,经膜水洗单元11水洗后的煅烧晶种7可以直接在盐处理单元15加入,无需加入漂白单元。
73.以下以具体的案例进行检测分析:
74.案例一,取1m3二洗合格料1(tio2=300g/l),按二氧化钛比例1.2倍加入浓度为50%的氢氧化钠溶液,充分搅拌,升温至沸腾,并保温120min,稀释,冷却,压滤并水洗合格,得到碱溶滤饼;
75.碱溶滤饼打浆至tio2=300g/l,升温至60℃,加入计量的浓盐酸调节浆料ph=2.5
~3.5,继续加浓盐酸(hcl/tio2=0.35)进行酸溶,保持沸腾120min,加入水稀释至tio2=100g/l,得到煅烧晶种a。
76.案例二,取1m3二洗合格料1(tio2=300g/l),按二氧化钛比例1.2倍加入浓度为50%的氢氧化钠溶液,充分搅拌,升温至沸腾,并保温120min,稀释,冷却,压滤并水洗合格,得到碱溶滤饼;
77.碱溶滤饼打浆至tio2=300g/l,升温至60℃,加入计量的浓盐酸调节浆料ph=2.5~3.5,继续加浓盐酸(hcl/tio2=0.35)进行酸溶,保持沸腾120min,加入水稀释至tio2=100g/l,得到初步的煅烧晶种;
78.初步的煅烧晶种进入膜水洗单元11,在膜水洗单元11中水洗20倍(相对于tio2的比值)后,经检测水洗合格,水洗合格后的浆料即为最终的煅烧晶种b。
79.经检测分析:煅烧晶种a:活性>99%,转化率98%,亮度94.3,蓝光白度93.4。煅烧晶种b:活性>99%,转化率98.9%,亮度94,蓝光白度93.7。案例(1)和案例(2)说明煅烧晶种经膜水洗后不会影响煅烧晶种的任何性能。
80.案例三,取1m3二洗合格料1(tio2=300g/l),按二氧化钛比例1.2倍加入浓度为50%的氢氧化钠溶液,充分搅拌,升温至沸腾,并保温120min,稀释,冷却,压滤并水洗合格,得到碱溶滤饼;
81.压滤和水洗单元产生的废水进入膜过滤单元6,经膜过滤单元6回收的粉体浆料回用至碱溶单元2,经膜过滤单元6产生的碱性废水进入第二中和单元8;
82.碱溶滤饼打浆至tio2=300g/l,升温至60℃,加入计量的浓盐酸调节浆料ph=2.5~3.5,继续加浓盐酸(hcl/tio2=0.35)进行酸溶,保持沸腾120min,加入水稀释至tio2=100g/l,得到初步的煅烧晶种;
83.初步的煅烧晶种进入膜水洗单元11,在膜水洗单元11中水洗20倍(相对于tio2的比值)后,经检测水洗合格,水洗合格后的浆料即为最终的煅烧晶种c;
84.膜水洗单元11产生的酸性水洗水也进入第二中和单元8,膜水洗单元11产生的酸性废水和膜过滤单元6产生的碱性废水在第二中和单元8中充分均质中和;
85.中和后的废水进入膜分离单元9,进入膜分离单元9的中性废水在高压泵和膜元件的作用下,进行脱盐处理,膜分离单元9产生的清液约为进入膜分离单元9总水量的60%(电导率《10us/cm),回用至膜水洗单元11作为膜水洗单元11的水洗水补充水循环利用,膜分离单元9产生的高盐浓水约为进入膜分离单元11总水量的40%,进入污水处理站,膜水洗合格后得到的煅烧晶种c直接加入盐处理单元。
86.在上述实施例中,对各个实施例的描述都各有侧重,某个实施例中没有详细描述或记载的部分,可以参见其他实施例的相关描述。
87.应当说明的是,上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本实用新型的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

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