本发明属于三废治理及综合利用的技术领域，具体涉及一种钛白粉厂废弃物红石膏的回收利用方法及其设备。
背景技术：
红石膏是采用硫酸法生产钛白粉时，为治理酸性废水，加入石灰（或电石渣）以中和大量的酸性废水而产生的以二水石膏为主要成分的工业废渣，是硫酸法钛白粉主要的工业废弃物。相对于脱硫石膏和磷石膏，红石膏并没有引起社会足够的重视。然而在硫酸法钛白粉生产过程中，被当做工业废弃物扔掉的红石膏，其实是一种广泛应用于水泥、陶瓷、石膏制品等建材行业的原料，生产过程中红石膏大量产生，虽然其本身并没有危害。在实际的生产过程中，红石膏的处理通常是将其利用压滤机压干后，得到游离水水分含量为25-35%，粒体不均匀，黏性很高的副产品，将副产品加入到水泥熟料当中会形成一层黏膜，根本起不到凝固剂的作用，因为作为一种凝固剂应用于水泥熟料当中，水泥厂的原料进厂要求游离水水分含量必须低于15%以下，而采用这样的干燥方式得到的红石膏通常是作为废弃物堆积起来，既浪费资源，又会占用大量的土地，并且其酸性的性质会造成周围的土壤也变成酸性，而酸性的土壤可加速土壤中含铝的原生和次生矿物风化而释放大量的铝离子，形成植物可吸收的形态铝化物，植物长期和过量的吸收铝会中毒，甚至死亡。因此公司每年在红石膏的治理上的花费也不是一笔小数目。
为了解决上述问题，人们研究了钛白粉厂红石膏的回收利用方法，现有公开的文献也报道了钛白粉厂红石膏的回收利用方法，如：
1、申请号：201210153155.x；申请人：中国科学院过程工程研究所；发明名称：一种钛白粉厂硫酸法工艺产出红石膏资源化利用的方法；摘要：该发明提供一种钛白粉厂硫酸法工艺产出红石膏资源化利用的方法，其特征在于利用钛白粉厂硫酸法工艺产出红石膏作为原料，结合氯氧镁水泥改性，制备墙体材料；利用氯化镁水泥的胶凝和高强度特性，添加红石膏改性，实现红石膏的资源化利用，消除环境隐患；红石膏主要成分是二水硫酸钙，此外，其铁、铝、硅等杂质的含量较高，添加到氯氧镁水泥制备时可提高制品的密实度，进而增加制品的耐磨性和强度；获得较好的抗水性效果；利用钛白粉厂硫酸法工艺产出红石膏制备墙体材料，没有强酸强碱介入，常温常压，对设备材质要求不高，原料利用率高，工艺流程简单，是一项新的红石膏资源化利用的方法。
2、申请号：201310289217.4；申请人：四川大学；发明名称：硫酸法生产钛白粉的废渣与废硫酸的回收利用方法；摘要：该发明涉及硫酸法生产钛白粉工艺中产生的废渣与废酸的回收利用方法，属于三废综合利用领域。该发明所要解决的技术问题是提供一种硫酸法生产钛白粉工艺中产生的废渣与废酸的回收利用方法。该发明硫酸法生产钛白粉工艺中产生的废渣与废酸的回收利用方法，具体步骤如下：将钛白废渣中的硫酸亚铁氧化成硫酸铁；然后加还原剂，硫酸铁还原分解为铁的氧化物渣料和二氧化硫气体，将得到的二氧化硫气体制成硫酸返回钛白粉生产工艺中的酸解工序，将分解得到的铁的氧化物渣料返回氧化反应釜制成硫酸铁，再进行还原分解反应，如此循环操作。剩余的铁的氧化物渣料作为炼钢厂和生产氧化铁系颜料的原料。
3、申请号：201110262602.0；申请人：四川大学；发明名称：硫酸法生产钛白粉的三废回收利用方法；摘要：该发明公开了硫酸法生产钛白粉的三废回收利用方法。其特点是将钛白废渣绿矾脱去结晶水，用还原剂在弱氧混合气氛和高温下，将无水钛白废渣还原分解为氧化亚铁残渣和二氧化硫气体，用二氧化硫气体制得硫酸返回钛白粉生产工艺中的酸解工序，分解的氧化亚铁直接中和处理钛白粉生产工艺中所产生的的10～25wt%的废硫酸，多余的氧化亚铁残渣可作为炼钢厂和生产氧化铁系颜料的原料；将钛白废渣红石膏脱去结晶水，得到半水石膏，用还原剂在弱氧化混合气氛和高温下将半水石膏还原分解为氧化钙残渣和二氧化硫气体，二氧化硫气体可制硫酸，将含铁的废水和0.1～10%的废硫酸用氧化钙残渣或生石灰中和处理，过滤得到含铁的红石膏，滤液可回用。
上述公开的三个专利文献中，专利文献1是将红石膏结合氯氧镁水泥改性，制备墙体材料；而专利文献2是利用氧化还原反应，将钛白废渣中的硫酸亚铁氧化成硫酸铁；硫酸铁再还原分解为铁的氧化物渣料和二氧化硫气体，将得到的二氧化硫气体制成硫酸返回钛白粉生产工艺中的酸解工序，将分解得到的铁的氧化物渣料返回氧化反应釜制成硫酸铁，再进行还原分解反应，如此循环操作；专利3和专利2的原理一样，也是利用氧化还原反应，将钛白废渣绿矾脱去结晶水，用还原剂在弱氧化混合气氛和高温下，将无水钛白废渣还原分解为氧化铁残渣和二氧化硫气体，用二氧化硫气体制得的硫酸返回钛白粉生产工艺中的酸解工序，分解的氧化亚铁残渣直接中和处理钛白粉生产工艺中所产生的的10～25wt%的废硫酸，多余的氧化亚铁残渣可作为炼钢厂和生产氧化铁系颜料的原料。但是经本发明人研究发现上述公开的专利2和专利3中的红石膏的回收利用还得加入氧化剂和还原剂进行处理，生产过程较为复杂，并且还需严格控制其加入量，否则会在一定程度上会增加化学试剂，给后续处理带来麻烦。因此，研究一种简单高效的处理方法对钛白粉厂的红石膏进行回收利用对资源的利用以及环境的保护都有着重要的意义。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种简单高效的钛白粉厂废弃物红石膏的回收利用方法，该方法对采用硫酸法生产钛白粉的过程中产生的酸性废水进行处理，回收红石膏，通过采用喷雾干燥工艺，使废弃物红石膏中的游离水含量由原来的30-90%降到15%以下，有效的降低了红石膏的游离水含量，满足水泥厂的原料进厂的要求，并且其粒度大小均匀。采用该钛白粉厂废弃物红石膏的回收利用方法，能使废弃物红石膏变废为宝，达到节约资源和综合利用的目的。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种钛白粉厂废弃物红石膏的回收利用方法，对采用硫酸法生产钛白粉的过程中产生的酸性废水进行处理，回收红石膏；具体包括如下步骤：
（1）采用硫酸法生产钛白粉过程中，将钛铁矿与浓硫酸进行酸解反应后分离得到硫酸氧钛，硫酸氧钛经水解生成偏钛酸，再经压滤后，得到固态偏钛酸及酸性废水；
（2）在酸性废水中加入50-250目的石灰石，中和溶液的ph值为3-4，再加入石灰水中和溶液的ph值至6-9，用泵将溶液抽到浓密池中，静置分离，得到污泥浆和污水；
（3）污水经检验合格后直接排放排放或回用，用泵将浓密池底层的污泥浆抽到污泥离心机中，在离心机的作用下，污泥浆中的游离水再次分离；
（4）接着将去掉大部分游离水的污泥浆用泵送到调浆槽中，调节污泥浆中的游离水重量含量为30%～90%，污泥浆密度为1.05～1.60g/cm3；流速用粘度计测量为5～50秒：
（5）调浆后用柱塞泵将浆料抽到喷雾干燥塔，经喷枪喷入到塔内，在800～1000℃下喷雾干燥1～3秒即得到颗粒大小均匀，游离水水分重量含量为15%以下的红石膏，得到的红石膏从喷雾干燥塔的塔底出料口排出。
上述钛白粉厂废弃物红石膏的回收利用方法，步骤（1）的详细步骤如下：
a、钛铁矿酸解：将从矿场收购回来的钛铁矿投入到反应釜中，并加入质量浓度为98%的浓硫酸，加入水引发反应，得到产物；冷却，过滤出去尘土、矿石，得到钛液；
b、钛液冷冻分离：将钛液投入到真空冷冻离心机中，再调节真空冷冻分离机的真空度，硫酸亚铁结晶，离心分离，得到七水硫酸亚铁结晶体以及硫酸氧钛；
c、硫酸氧钛水解：将硫酸氧钛通过管道导入到水解池中，在102-107℃水解温度下沸腾，制得液态偏钛酸；
d、液态偏钛酸压滤：将步骤c中制得的液态偏钛酸采用压滤机进行反复压滤，得到固态偏钛酸及废酸废水。
所述的钛白粉厂废弃物红石膏的回收利用方法，所采用的设备，包括链排炉和喷雾干燥塔；所述的链排炉通过热风管与喷雾干燥塔的顶部连接，所述的喷雾干燥塔塔高为28-35米，喷雾干燥塔上部是圆柱形，内径为10-12米，塔下部呈圆锥形，喷雾干燥塔的顶部安装有分风器，塔身中部（一般在距离塔底14-16米处）均匀安装有30-60支喷枪，在距离塔底8-9米处装有一条抽湿管，喷雾干燥塔底部设有出料口，喷雾干燥塔的外壁设有一层保温层（厚度一般为14-17cm），保温层由外至内为钢槽、保温棉、钢槽，其中保温棉的厚度一般为9-12cm。
在本发明中，链排炉中所产生的热风经旋风除尘后通过热风管从喷雾干燥塔的塔顶进入到喷雾干燥塔中，热风经过喷雾干燥塔塔顶的分风器均匀的进入到喷雾干燥塔的塔内，使塔内的温度达到800～1000℃，调浆后的浆料用柱塞泵将浆料抽到喷雾干燥塔，经喷枪喷入到塔内，物料通过喷枪，形成雾状微粒与塔内的热空气直接接触，水分瞬间蒸发，在1～3秒内即得到颗粒大小均匀，游离水水分重量含量为15%以下的红石膏，得到的红石膏从喷雾干燥塔的塔底出料口排出，而部分冷却后的气体通过干燥塔塔下部的抽湿管被抽出。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、未改进之前，红石膏的处理通常是将其利用压滤机压干后，得到游离水水分含量为30-90%，粒体不均匀，黏性很高的副产品，将副产品加入到水泥熟料当中会形成一层黏膜，根本起不到凝固剂的作用，因此采用这样的干燥方式得到的红石膏通常是作为废弃物堆积起来，既浪费资源，又会占用大量的土地，并且其酸性的性质会造成周围的土壤也变成酸性，产生不良影响。在本发明中，对采用硫酸法生产钛白粉的过程中产生的酸性废水进行处理，回收红石膏，通过喷雾干燥的方式代替原来的压滤机干燥，游离水水分含量能够降低到15%以下，满足水泥厂对红石膏作为凝固剂的水分要求，变废为宝，克服了以往红石膏处理中存在的各种问题，符合绿色化学的理念，达到节约资源和综合利用的目的，符合国家提出的走节约资源，保护环境相协调的可持续发展道路的产业政策，具有较强的经济效益与社会效益。
3、本发明钛白粉厂废弃物红石膏的回收利用方法及设备还适用于对七水硫酸亚铁变成一水硫酸亚铁时产生的废酸废水、回转窑窑尾出来的尾气喷淋后得到的废水和七水硫酸亚铁结晶时产生的废酸废水进行处理。
4、采用本发明钛白粉厂废弃物红石膏的回收利用方法及设备得到的红石膏粒度大小均匀，表观质量好，卖相也好，而红石膏颗粒越细与水泥熟料发生反应的表面积越大，因而反应速度较快，而且较安全，强度也越高。本发明钛白粉厂废弃物红石膏的回收利用方法，能使红石膏变废为宝的同时，还能为企业增加收入，经喷雾干燥后每吨红石膏的利润得到了增加。
附图说明
图1是本发明钛白粉厂废弃物红石膏的回收利用方法的工艺流程图。
图2是本发明钛白粉厂废弃物红石膏的回收利用方法所采用设备的示意图；
图中，1、链排炉，2、热风管，3、分风器，4、保温层，5、喷枪，6、喷雾干燥塔,7、抽湿管，8、出料口,9、立柱。
具体实施方式
实施例1
（2）在酸性废水中加入50目的石灰石，中和溶液的ph值为3，再加入石灰水中和溶液的ph值至6，用泵将溶液抽到浓密池中，静置分离，得到污泥浆和污水；
（3）污水经检验合格后直接排放或回用，用泵将浓密池底层的污泥浆抽到污泥离心机中，在离心机的作用下，污泥浆中的游离水再次分离；
（4）接着将去掉大部分游离水的污泥浆用泵送到调浆槽中，调节污泥浆中的游离水重量含量为30%，污泥浆密度为1.60g/cm3；流速用粘度计测量为5～50秒：
上述的钛白粉厂废弃物红石膏的回收利用方法，所采用的设备，包括链排炉和喷雾干燥塔；所述的链排炉通过热风管与喷雾干燥塔的顶部连接，所述的喷雾干燥塔塔高为28米，喷雾干燥塔上部是圆柱形，内径为10米，塔下部呈圆锥形，喷雾干燥塔的顶部安装有分风器，在距离塔底14米处的塔身均匀安装有30支喷枪，在距离塔底8米处装有一条抽湿管，喷雾干燥塔底部设有出料口，喷雾干燥塔的外壁设有一层厚度为14cm的保温层，保温层能减少塔内热量的损失，节约能源，保温层由外至内为钢槽、保温棉、钢槽，其中保温棉的厚度9cm。
在实际操作中，链排炉中所产生的热风经旋风除尘后通过热风管从喷雾干燥塔的塔顶进入到喷雾干燥塔中，热风经过喷雾干燥塔塔顶的分风器均匀的进入到喷雾干燥塔的塔内，使塔内的温度达到800～1000℃，调浆后的浆料用柱塞泵将浆料抽到喷雾干燥塔，经喷枪喷入到塔内，物料通过喷枪，形成雾状微粒与塔内的热空气直接接触，水分瞬间蒸发，在1～3秒内即得到颗粒大小均匀，游离水水分重量含量为15%以下的红石膏，得到的红石膏从喷雾干燥塔的塔底出料口排出，而部分冷却后的气体通过干燥塔塔下部的抽湿管被抽出。
实施例2
一种钛白粉厂废弃物红石膏的回收利用方法，对采用硫酸法生产钛白粉的过程中产生的酸性废水进行处理，回收红石膏；；具体包括如下步骤：
（2）在酸性废水中加入100目的石灰石，中和溶液的ph值为3-4，再加入石灰水中和溶液的ph值至6-9，用泵将溶液抽到浓密池中，静置分离，得到污泥浆和污水；
（4）接着将去掉大部分游离水的污泥浆用泵送到调浆槽中，调节污泥浆中的游离水重量含量为50%，污泥浆密度为1.05～1.60g/cm3；流速用粘度计测量为5～50秒：
上述的钛白粉厂废弃物红石膏的回收利用方法，所采用的设备，包括链排炉和喷雾干燥塔；所述的链排炉通过热风管与喷雾干燥塔的顶部连接，所述的喷雾干燥塔塔高为35米，喷雾干燥塔上部是圆柱形，内径为12米，塔下部呈圆锥形，喷雾干燥塔的顶部安装有分风器，在距离塔底16米处的塔身均匀安装有60支喷枪，在距离塔底9米处装有一条抽湿管，喷雾干燥塔底部设有出料口，喷雾干燥塔的外壁设有一层厚度为17cm的保温层，保温层能减少塔内热量的损失，节约能源，保温层由外至内为钢槽、保温棉、钢槽，其中保温棉的厚度12cm。
实施例3
（1）采用硫酸法生产钛白粉过程中，将从矿场收购回来的钛铁矿投入到反应釜中，并加入质量浓度为98%的浓硫酸，加入水引发反应，得到产物；冷却，过滤出去尘土、矿石，得到钛液；将钛液投入到真空冷冻离心机中，再调节真空冷冻分离机的真空度，硫酸亚铁结晶，离心分离，得到七水硫酸亚铁结晶体以及硫酸氧钛；将硫酸氧钛通过管道导入到水解池中，在102-107℃水解温度下沸腾，制得液态偏钛酸；将制得的液态偏钛酸采用压滤机进行反复压滤，得到固态偏钛酸及废酸废水；
（2）在酸性废水中加入200目的石灰石，中和溶液的ph值为3-4，再加入石灰水中和溶液的ph值至7，用泵将溶液抽到浓密池中，静置分离，得到污泥浆和污水；
（4）接着将去掉大部分游离水的污泥浆用泵送到调浆槽中，调节污泥浆中的游离水重量含量为70%，污泥浆密度为1.35g/cm3；流速用粘度计测量为5～50秒：
上述的钛白粉厂废弃物红石膏的回收利用方法，所采用的设备，包括链排炉和喷雾干燥塔；所述的链排炉通过热风管与喷雾干燥塔的顶部连接，所述的喷雾干燥塔塔高为30米，喷雾干燥塔上部是圆柱形，内径为11米，塔下部呈圆锥形，喷雾干燥塔的顶部安装有分风器，在距离塔底15米处的塔身均匀安装有50支喷枪，在距离塔底8.5米处装有一条抽湿管，喷雾干燥塔底部设有出料口，喷雾干燥塔的外壁设有一层厚度为15cm的保温层，保温层能减少塔内热量的损失，节约能源，保温层由外至内为钢槽、保温棉、钢槽，其中保温棉的厚度10cm。
实施例4
（2）在酸性废水中加入250目的石灰石，中和溶液的ph值为4，再加入石灰水中和溶液的ph值至9，用泵将溶液抽到浓密池中，静置分离，得到污泥浆和污水；
（4）接着将去掉大部分游离水的污泥浆用泵送到调浆槽中，调节污泥浆中的游离水重量含量为90%，污泥浆密度为1.05g/cm3；流速用粘度计测量为5～50秒：
上述的钛白粉厂废弃物红石膏的回收利用方法，所采用的设备，包括链排炉和喷雾干燥塔；所述的链排炉通过热风管与喷雾干燥塔的顶部连接，所述的喷雾干燥塔塔高为35米，喷雾干燥塔上部是圆柱形，内径为12米，塔下部呈圆锥形，喷雾干燥塔的顶部安装有分风器，在距离塔底16米处的塔身均匀安装有45支喷枪，在距离塔底9米处装有一条抽湿管，喷雾干燥塔底部设有出料口，喷雾干燥塔的外壁设有一层厚度为17cm的保温层，保温层能减少塔内热量的损失，节约能源，保温层由外至内为钢槽、保温棉、钢槽，其中保温棉的厚度12cm。