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硫磺流化法还原钛白石膏工艺模拟研究

2021-09-09赵婧亦聂朝阳

无机盐工业 2021年9期

孟 华,赵婧亦,聂朝阳,王 烨

(1.重庆化工职业学院,重庆 400020;2.四川大学化学工程学院)

中国钛白粉的生产90%以上采用硫酸法,生产过程中会产生大量的酸性废水和钛白废酸,通常采用石灰中和,从而产生副产物钛白石膏。钛白石膏的主要组分为CaSO4·2H2O,CaSO4·2H2O质量分数为60%~80%。钛白石膏与天然石膏或其他化学石膏相比具有以下特点:1)产量大,含水量高(水分质量分数>50%),黏度大[含Fe(OH)3胶体],杂质多[含有Fe(OH)3、FeSO4、Ti(OH)4等];2)粒度细,压滤难,脱水难;3)pH为6~8,基本呈中性;4)压滤后呈灰绿色,置于空气中渐渐变为黄褐色或红棕色。2019年中国钛白石膏年排放量约为2 400万t,累计堆存量接近2亿t,仅次于磷石膏和脱硫石膏;钛白石膏中存在大量的Fe,含水率高,黏性大,加工难度大;钛白石膏除少量用于水泥缓凝剂外,综合利用率低。目前,80%钛白石膏处于堆放状态,不仅占用大量的土地以及维护费用,还会对土壤、水源等造成巨大的污染隐患。钛白石膏成分复杂、杂质含量高,其中铁杂质含量最高(Fe2O3质量分数为7%~14%)[1]。杂质对钛白石膏的资源化利用产生不利影响,如影响制品的白度、吸潮、反霜等。因此钛白石膏的除杂处理很有必要。

目前,钛白石膏综合利用在各领域的占比:渣场堆放占69.80%,水泥缓凝剂占10.30%,建材砖占5.50%,白石膏占5.20%,卖给第三方占9.20%[1]。钛白石膏的综合利用技术有以下几种:1)代替天然石膏用作水泥缓凝剂[1];2)生产胶凝材料[2];3)生产墙体材料[3];4)制作路基材料[4];5)用于土壤改良剂[5];6)还原制备氧化钙和硫酸等[6]。利用碳、硫、硫铁矿还原钛白石膏……

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