Odzysk kwasu odpadowego z dwutlenku tytanu

  Ponad 90% krajowego pigmentu dwutlenku tytanu produkowane jest w procesie siarczanowym. Na każdą tonę produktu powstaje 5-8 ton kwasów odpadowych o wysokim stężeniu 20%-13%, 20-30 ton kwasów odpadowych o średnim i niskim stężeniu 1%-2%, 15-25 ton ścieków rozcieńczonych kwaśnych 0,2%-0,3% oraz 2-3 ton ścieków zmieszanych kwasowo-selenowych 4%-6%.
 Linia produkcyjna o wydajności 100 000 ton rocznie generuje ponad 1,5 miliona ton kwasów odpadowych rocznie.
 Kwas odpadowy zawiera siarczan żelazawy, najdrobniejsze cząstki dwutlenku tytanu, żel krzemionkowy, jony metali ciężkich, takich jak glin/mangan/wanad/chrom, oraz niewielkie ilości jonów chlorkowych i fluorkowych. Charakteryzuje się złożonym składem, silną korozją, dużą zawartością soli, dużą ilością koloidów oraz dużymi wahaniami jakości wody, co sprawia, że ​​leczenie jest niezwykle trudne.

  Ponad 60% małych i średnich przedsiębiorstw zajmujących się dwutlenkiem tytanu wykorzystuje żużel wapniowy lub węglikowy do neutralizacji kwasów odpadowych. Chociaż może to zmniejszyć kwasowość, każda tona pigmentu dwutlenku tytanu generuje 5-5,4 tony gipsu tytanowego.
 Chiny dodają co roku ponad 10 milionów ton gipsu tytanowego, a stopień wykorzystania zasobów wynosi mniej niż 15%. Większość z nich składowana jest na wolnym powietrzu, co może powodować zakwaszenie gleby i przekroczenie zawartości metali ciężkich w wodach gruntowych.
 Kwas siarkowy marnuje się w wyniku neutralizacji, co zmusza firmy do zakupu dodatkowej ilości świeżego kwasu i znacznie zwiększa koszty.

  Stężenie wysokotemperaturowe MVR wiąże się z wysokim zużyciem energii (>220 kWh na tonę wody). Sole metali krystalizują i przylegają do rurek wymienników ciepła, co wymaga czyszczenia kwasem po mniej niż 100 dniach pracy. Silne kwasy i jony halogenkowe powodują korozję sprzętu, a inwestycje w wysokiej jakości materiały odporne na korozję są zbyt kosztowne dla wielu małych i średnich firm.
 Konwencjonalne membrany do nanofiltracji/odwróconej osmozy nie wytrzymują środowiska silnie kwaśnego. Łatwo zatykają się koloidami soli żelaza i najdrobniejszym proszkiem dwutlenku tytanu, a ich graniczne stężenie kwasu siarkowego wynosi tylko 13%, co nie spełnia wymagań ponownego użycia i dlatego wymaga połączenia z MVR.
 Żywotność membrany wynosi tylko 1-1,5 roku i wymaga częstej wymiany, co skutkuje wysokimi kosztami eksploatacji. Wahania jakości wody powodują również częste uruchamianie i zatrzymywanie systemu, co utrudnia zapewnienie ciągłej i stabilnej produkcji.

  Kwas siarkowy, siarczan żelazawy i ultradrobne cząstki dwutlenku tytanu współistnieją, co utrudnia krystalizację przez zamrożenie lub ekstrakcję chemiczną w celu usunięcia żelaza i zatrzymania kwasu.
 Jeśli usunięcie żelaza nie jest całkowite, odzyskany kwas ma niewystarczającą czystość. W przypadku głębokiego usuwania żelaza następuje zużycie kwasu siarkowego i mogą powstawać nowe odpady niebezpieczne.
 „Ekstrakcja kwasem nieuchronnie przenosi żelazo, podczas gdy usuwanie żelaza nieuchronnie zużywa kwas” jest powszechnie uznawanym wyzwaniem branżowym. Obniża wartość odzysku zasobów i osłabia motywację firm do inwestowania w unowocześnienia techniczne.

  Zawiera duże ilości nanocząsteczek tlenku tytanu i koloidów w postaci żelu krzemionkowego. Dzięki dużej lepkości łatwo zatyka sprzęt laboratoryjny, wymienniki ciepła i rurociągi; tego typu zanieczyszczenia żelowe są rzadkością w innych gałęziach przemysłu.
 Rozpiętość kwasowości jest szeroka (0,2%-23%), a jakość wody waha się bez wyraźnych wzorców. Konwencjonalny sprzęt ma trudności z przystosowaniem się, co powoduje ryzyko, takie jak mieszanie strumieni, zapadanie się materiału lub niezgodność ścieków.
 Silny kwas, wysokie zasolenie i wiele metali ciężkich współistnieją, powodując poważną korozję sprzętu zarówno w niskich, jak i wysokich temperaturach. Wskaźnik awaryjności jest znacznie wyższy niż w przypadku zwykłych ścieków trawiących.

  Gromadzenie dziesiątek milionów ton gipsu tytanowego wiąże się z ryzykiem związanym z inspekcją środowiskową i może skutkować ograniczeniami produkcji, nakazami naprawy lub karami finansowymi.
 Traktowanie kwasu odpadowego jako odpadu prowadzi do dziesiątek milionów rocznych kosztów zakupu kwasu siarkowego, co zmniejsza marżę zysku.
 Przedsiębiorstwa w kluczowych dorzeczach, takich jak jezioro Taihu i rzeka Dongjiang, mogą otrzymać nakaz zawieszenia produkcji, jeśli poziom ścieków przekracza normy zrzutu.
 Częste uszkodzenia sprzętu zakłócają normalną produkcję i powodują wysokie straty pośrednie.

  Zastosowano opatentowany, usieciowany i modyfikowany materiał bazowy polimerowy, umożliwiający długoterminową pracę w środowisku silnie kwaśnym przy pH <1.
 Struktura porów membrany jest zoptymalizowana pod kątem koloidów soli żelaza i najdrobniejszego proszku dwutlenku tytanu. Jego odporność na korozję i działanie zapobiegające zatykaniu znacznie przewyższają właściwości konwencjonalnych membran, a ich żywotność przekracza trzy lata.
 Moduły membranowe są stosowane etapami: precyzyjna filtracja czołowa pozwala odzyskać 96% najdrobniejszego dwutlenku tytanu; Nanofiltracja w środkowym etapie dokładnie zatrzymuje żelazo, aluminium, mangan i inne metale ciężkie, przy współczynniku usuwania zanieczyszczeń przekraczającym 95%, zapobiegając zatykaniu u źródła.

  System porzuca tradycyjne wysokotemperaturowe stężenie ze zmianą fazową i przyjmuje elektrochemiczne stężenie bez zmiany fazy w niskiej temperaturze, opatentowane, modyfikowane kwasoodporne membrany, etapową modułową obróbkę wstępną i inteligentny system automatycznego sterowania APC.
 Te cztery moduły łącznie umożliwiają odzysk wszystkich komponentów o wysokiej czystości i brak emisji odpadów stałych w całym procesie.

  Rama urządzenia jest pokryta wytrzymałym, antykorozyjnym poliuretanem i wyposażona w szybko zwalniane, antykorozyjne pokrywy końcowe, co ułatwia konserwację i eliminuje ryzyko wycieków.
 Specjalne, kwasoodporne pompy wysokociśnieniowe służą do rozwiązywania problemów związanych z kawitacją i uszczelnieniem w warunkach silnego kwasu.
 Obróbka wstępna obejmuje precyzyjną filtrację, adsorpcję metali ciężkich i usuwanie śladowych halogenów. Kwasy odpadowe o wysokim i niskim stężeniu są oczyszczane odrębnymi drogami, co pozwala systemowi dostosować się do dużych wahań jakości wody i zapewnia długoterminową stabilną pracę.

  Ulepszony w oparciu o DCS, system jest wyposażony w autorskie specjalne czujniki online, które monitorują w czasie rzeczywistym stężenie kwasu siarkowego, zawartość żelaza, przewodność i wskaźniki metali ciężkich.
 Zaawansowane algorytmy APC dynamicznie dostosowują parametry, takie jak moc pola elektrycznego i ciśnienie membrany, umożliwiając pracę bez nadzoru i automatyczną adaptację do zmian jakości wody.
 System przełamuje tradycyjne wąskie gardło procesu, trwające zaledwie osiem miesięcy działania; wiele projektów funkcjonuje już nieprzerwanie i stabilnie od ponad czterech lat.

  Proces: homogenizacja i mieszanie -> wieloetapowa obróbka wstępna (odzysk proszku dwutlenku tytanu) -> etapowe usuwanie zanieczyszczeń i metali ciężkich przy użyciu modyfikowanych membran -> elektrochemiczne zagęszczanie w niskiej temperaturze (kwas nadający się do ponownego użycia + żelazo) -> precyzyjna kontrola krystalizacji wspomagana MVR.
 Produkty wyjściowe: kwas siarkowy wielokrotnego użytku o wysokiej czystości, siarczan żelazawy klasy przemysłowej i ultraczysta woda.
 W całym procesie nie stosuje się neutralizacji wapna, nie powstają stałe odpady tytanowo-gipsowe, osiąga się niemal zerowy zrzut ścieków i przekształca wszystkie produkty w zasoby nadające się do ponownego wykorzystania.

Konkretne korzyści dla linii produkcyjnej o wydajności 100 000 ton rocznie
 Roczna redukcja o ponad 500 000 ton stałych odpadów tytanowo-gipsowych, eliminując ryzyko gromadzenia zapasów i zanieczyszczenia odciekami.
 Roczna redukcja zrzutu ścieków kwaśnych o 1,485 mln ton, przy spełnieniu wymagań dotyczących ultraniskich zrzutów w zakładach przemysłu chemicznego oraz wymogów kontroli dorzeczy.
 Roczny odzysk około 4000 ton proszku dwutlenku tytanu, który można bezpośrednio ponownie wykorzystać, aby zaoszczędzić na kosztach surowców.
 Całkowity stopień odzysku kwasu > 90%, przy rocznej produkcji około 180 000 ton 30% kwasu siarkowego nadającego się do ponownego użycia, co znacznie zmniejsza zakupy świeżego kwasu.
 Roczna produkcja 32 000 ton wysokiej czystości przemysłowego siarczanu żelazawego, który może być sprzedawany na zewnątrz w celu generowania przychodów.
 Roczna produkcja ponad 1,2 miliona ton ultraczystej wody do ponownego wykorzystania w produkcji, co zmniejsza zużycie wody wodociągowej i koszty jej uzdatniania.
 Przychody z ponownego wykorzystania surowców i sprzedaży produktów ubocznych mogą w zasadzie pokryć koszty eksploatacji i konserwacji systemu, dzięki czemu projekt ochrony środowiska sam w sobie będzie opłacalny.

Polityka i możliwości rynkowe
 W miarę jak polityki takie jak cele „podwójnej emisji dwutlenku węgla”, ultraniskie emisje z przemysłu chemicznego, ograniczenia dotyczące składowania odpadów stałych i zerowe odprowadzanie ścieków w kluczowych dorzeczach stają się coraz bardziej rygorystyczne, tradycyjne wysokoenergetyczne procesy neutralizacji są stopniowo wycofywane.
 Odzyskiwanie zasobów kwasów odpadowych stało się dla przedsiębiorstw koniecznością zapewnienia zgodności, a nie środkiem opcjonalnym.
 Przy dużych wahaniach cen kwasu siarkowego i rosnących opłatach za przetwarzanie odpadów stałych, odzyskiwanie zasobów może zaoszczędzić dziesiątki milionów rocznie i stało się kluczową dźwignią redukcji kosztów i poprawy wydajności.

 Technologię można ulepszyć w celu odzyskiwania rzadkich metali, takich jak skand i wanad, z kwasu odpadowego, a następnie dalszej produkcji surowców do akumulatorów lub wysokiej klasy pigmentów.
 Proces ten można szybko powtórzyć w produkcji kwasu fosforowego, trawieniu metalurgicznym, wysokowartościowych chemikaliach i innych dziedzinach, wykazując duże możliwości adaptacji międzybranżowej.

E-mail: norman@wzhuannuo.com
Whatsapp/Wechat: + 18621776852
Tel: + 18057706255