硫、磷、钛生产链是硫酸法钛白实现

　　我国硫酸法钛白在进入21世纪后，已经全面解决设备大型化和国产化的问题，随之带来这一产业的快速发展。在技改扩能和新建项目中，生产规模大都定位在4~5万t/a之间，达到钛白生产的最佳规模。

　　但是，迄今为止，真正解决好硫酸法钛白废副综合利用的厂家为数太少。然而从解决得较好的厂家得到的启迪，又重新萌发硫、磷、钛产业链的循环经济模式。通过深入探讨，也充分认识到硫、磷、钛的产业链是硫酸法钛白可持续发展的最佳选择。

　　1 配套干法普钙，实现浓缩废酸的产品化

　　硫酸法钛白副产七水亚铁，排出大量的稀酸和含酸废水，七水亚铁可以作为商品出售，谓之副产品，稀酸必须治理而列入三废。

　　关于钛白废酸的综合利用，浓缩回用已经在行业内得到认可。在采用钛精矿为原料时，吨钛白副产~2.5 t七水亚铁。随着钛白规模的扩大，亚铁产量猛增，大大超过市场需求。特别是在工业欠发达，交通又不便地区，亚铁的销路受限，亚铁已经成为工厂的包袱。为了回避亚铁问题的困扰，许多厂家采取改变原料路线方式，用酸溶性钛渣或者渣矿混用，生产过程中不再副产七水亚铁。随之而来的废酸问题更加突出。酸溶性钛渣的用酸浓度通常在93%~95%之间，即便废酸浓缩至65%~70%，回用量也有限，大量浓缩酸如果不能加以回用，失去废酸浓缩回用的实际意义。65%~70%的浓缩酸，浓度已经比较高，而且去除酸中绝大部份盐类。应当说可以方便地用于硫酸盐工业或者需要硫酸的部门。其中，以生产干法普照钙为最佳选择，每吨干法普钙消耗100%H2SO4 350~360 kg，用酸浓度62%~67%，也是我们目前废酸浓缩所能保证的可靠终点浓度，而且干法普钙作为一种传统的肥料，市场需求量也很大。

　　配套干法普钙，实质上是以磷灰石代替石灰中和废酸，前者产物可以作为商品，而后者，目前还未能作为商品，绝大多数仍以堆存为主。因此可以说，配套干法普钙是实现钛白废酸产品化的最理想的选择。

　　下面以一套40 kt/d，硫酸法金红石型钛白为例，对配套干法普钙的问题进行探讨。

　　基础条件：

　　产品TiO2含量 ≥93%

　　TiO2收率 80%

　　原料路线：渣矿混用

　　表 1 钛精矿组份

表 2 酸溶渣组份 %

　　水解工艺条件

　　F 值 =1.85 Fe/ TiO 2 =0.3

　　水洗采用叶滤机：仅考虑回收吸片酸，进行废酸浓缩回用。

　　工艺计算：基准：吨钛白

　　( 1 )渣矿用量

　　采取渣、矿分别酸解，然后在沉降槽混合的工艺。

　　渣、矿分别酸解，控制 Fe/TiO 2 =0.3 ，根据钛渣和钛精矿化学成份，渣同矿的比例为：

　　设渣为 x ，矿为 y

，按 1.65 计

　　1 t 渣配矿

　　按 1 t 渣配 600 kg 矿，二氧化钛收率 80% ，金红石钛白中 TiO 2 ≥ 93% 。

　　1 t 钛白需 TiO 2 为：

　　0.75x+0.47y=1162.5

　　渣：矿= 1 ： 1.65

　　0.75 × 1.65y+0.47y=1162.5

　　y= 681kg

　　x=681 × 1.65= 1123.7 kg

　　即生产 1 t 钛白用渣 1123.7 kg ，用矿 681 kg 。

　　( 2 )回用酸量

　　浓缩酸浓度按 65% ;

　　酸解条件：渣：酸 1 ： 1.7 ( 100% 酸);

　　矿：酸 1 ： 1.5 ( 100% 酸);

　　吨钛白用渣量 1 124 kg ，用矿量 680 kg 。

　　渣用酸 1124 × 1.7= 1910.8 kg ，折 95% 酸 2 011 kg ，用 98% 酸同 65% 酸相混，至 95% ， 98% 酸和 65% 酸用量分别为：

　　98% 酸 x 65% 酸 y

　　y=

　　x=2011-182=1 829 kg

　　矿用酸 680 × 1.5=1 020 kg ，折 84% 酸 1 214 kg ，用 98% 酸同 65% 酸，配制 65% 酸用量：

　　y=

　　x=1214 - 515= 699 kg

　　65% 酸总回用量为： 182+515= 697 kg /t 钛白

　　98% 酸总用量为： 1829+699=2 528 kg /t 钛白

　　钛精矿酸解条件为某厂已经成熟的工艺条件，稀酸预混，浓缩启动，补加稀酸调 F 值。关于补加稀酸调 F 值，在讨论废酸浓缩时进一步说明。

　　( 3 ) 65% 酸量

　　水解工艺条件一旦确定，无论用钛精矿还是渣、矿混用，废酸量都是相同的。差异仅仅是废酸中铁和钛以外的其它金属盐类含量有所差异，只涉及废酸浓缩时一水亚铁渣量和组份，差异不是太大，这里就不去讨论。

　　水解率按 95% ，水解钛液中 TiO 2 量按 1 070 kg ，水解浆料中游离酸： 1070 × 1.85 - 1070 × 0.05 × 98/80=1 914 kg

　　吸片酸中游离酸：按回收量 55% 考虑;

　　废酸中游离酸： 1 914 × 0.55=1 053 kg 。

　　废酸浓度 ~23% ，比重取 1.3 ，吨钛白废酸量：

　　G=1053/0.23≈4.58 t

　　V=4.58/1.3≈ 3.52m 3

　　矿酸解时，部份 23% 酸用于调 F 值。

　　23% 酸返回量：

　　调整 F 值时，按矿：酸 1 ∶ 1.58 ，也就是说补加酸量为 1 ∶ 0.08

　　680 × 0.08= 54 kg

　　相当于 23% 酸用量： 54/0.23= 235 kg

　　也就是说，实际去废酸浓缩的酸量为：

　　458 0 - 235=4 345 kg V= 3.34 m 3

　　废酸浓缩收率按 90% ， 65% 酸产量为：

　　( 1053-54 )× =1 537 kg

　　65% 酸返回钛白系统 697 kg ，尚余： 1537 - 697= 840kg

　　( 4 )干法普钙配套能力：

　　4 万 t 钛白配套 6.24 万 t 干法普钙，考虑在采用隔膜压滤机时，水洗浓废酸量可以达到 70% 以上，普钙能力可以按 8 万 t/a 。

　　( 5 )干法普钙的技术经济问题

　　关于配套干法普钙的技术经济问题，可以从以下几个方面分析 :

　　10 万 t/a 干法普钙，投资在 1 000 万元以下，含 P 2 O 2 ~24% 的磷矿，出厂价 ~200 元 /t

　　65% 酸浓缩成本：

　　按废酸回收 55% ，去浓缩的废酸量为吨钛白 4 345 kg ，采用煅烧尾气预浓缩，然后配一级蒸汽加热的真空浓缩， 65% 酸的浓缩成本 ~180 元 / 吨，磷矿石含运费 ~280 元 /t 。

　　表 3 1 吨干法普钙的制造成本估算

　　管理及维修费用 ~30 元 /t ，人工工资：

　　按 50 人，人均工资及福利 2 万元 / 人· 年，摊入成本

　　50 × 2/10=10 元 /t

　　销售费用按 8 元 /t ，销售成本： 280.25+30+10+8=328.25 元 /t

　　目前普钙售价在 350 元 /t 以上，做到保本销售没问题，保本就是赢利，至少说每吨磷肥消耗的 350 kg 100% 酸是不用石灰中和， 350 kg 100% 酸耗含 CaO~70% 石灰量为：