仲钨酸铵的制备工艺
技术领域
本发明涉及仲钨酸铵(APT)的制备,特别是对仲钨酸铵生产工艺中的母液和产品洗水的循环使用。
背景技术
现行的仲钨酸铵(APT)的生产方法,是用钨原料制成产品液,再浓缩结晶,其结晶的蒸汽部分冷却成稀氨水,稀氨水不能返回使用。结晶母液和产品洗水,再浓缩结晶为二次结晶,二次结晶的母液再加碱和氯化钙,合成人造白钨。锅炉烟气用一次水或自来水处理,车间所有的废水集中后送入环保系统处理、排放。为此,烟气、结晶尾气和污水均不能达标排放。根据我国部分生产企业提供数据,有3%左右的钨以白钨形式消耗,有0.5%左右的钨随杂质元素一起排入废水中。为此,钨回收率不高,且因排放水处理不净一方面造成了资源浪费,另一方面也对环境造成了严重的污染。
以一年产1500吨APT的工厂为例:使用一台4吨卧式蒸汽锅炉作热源,锅炉烟废气除尘采取湿式除尘,据实测证实,目前,脱硫率仅为20%左右。
APT车间废水包括交换废水、沉白钨废水和结晶废汽水三大部分,另外还有零星无组织冲洗水。交换废水有两部分,一部分为碱性不含氨-氮废水,此量约为60~120m3/吨APT,碱度约为含游离碱1%左右,另一部分为含氨-氮碱水或中性水,此量为1~3m3/吨APT,氨-氮含量在1~4%。沉白钨废水实际就是去除钨后的母液,量为1~3m3/吨APT,碱性,含氨-氮量在2%左右,结晶蒸汽淋洗水量约15~25m3/h,氨-氮含量在0.5~7.5%。车间冲洗水视情况而定。生产交换水量为80m3/吨APT,洗氯水量为5m3/吨APT,一次结晶率95.3%,母液量为(包括冲洗水)5m3/吨APT,循环冷却水量为15~20m3/吨APT。如何改进工艺,使APT回收率提高到97%以上,回收的氨可返回系统使用,降低液氨消耗量,锅炉排放烟气能够达到《锅炉大气污染物排放标准))GB13271-2001标准,废水水质达到《污水综合排放标准》GB8978-1996中的一级标准(氨-氮15mg/L以下),是目前亟待解决的技术难题。
发明内容
本发明的目的旨在解决现有生产技术的不足,工艺改进保证一次结晶后的母液经过脱氨、除杂后,钨以钨酸钠形式可返回主流程,配制交前液使用,对树脂交换性能不造成负面影响;锅炉废气、车间废水经过治理后达标,尤其是氨-氮指标,达到一级排放标准(氨-氮15mg/L以下);APT回收率可提高到97%以上,提高回收率1%-3%,回收的氨可返回系统使用,除尘率>95%,脱硫率>98%,降低液氨消耗量,投资小,运行稳定。
本发明采用的技术方案是:仲钨酸铵(APT)生产工艺,采用钨原料压力碱浸或拌碱焙烧后,将钨原料转化为钨酸钠溶液,调配碱和钨的浓度,用树脂吸钨排杂,再通过解吸剂解吸,制成钨酸铵溶液后再通过除杂,得到产品液,用产品液浓缩结晶,制得仲钨酸铵(APT)产品,剩余的母液和产品洗水再经处理后,返回车间主流程使用,其制备工艺包括如下步骤:
一、将压力碱浸出液配成交前液后,采用树脂吸附(201x7),排出废碱水,树脂饱和后,用淋洗剂氯化铵和氨水的混合溶液解吸,得到解吸液,对解吸液进行除杂,得到产品液,再浓缩结晶;
二、将产品液浓缩结晶后,产生的母液和产品洗水,送入蒸氨釜中,先进行氨活化处理,氨活化处理中采用活化剂是氢氧化钠,使母液的pH值调至≥9;后蒸氨,蒸氨温度为80-100℃,同时回收氨;
三、将步骤二处理过的母液送至吹脱塔,吹脱余氨,使NH3-N指标达到100-500mg/L,后转入酸化釜中,加入硫酸(浓度93%),使pH值调至弱酸性;
四、将步骤3处理后的弱酸性液体送入离子交换柱,采用特种树脂吸附,后用氢氧化钠溶液解吸,解吸后得到浓钨酸钠溶液;
五、将步骤4处理好的钨酸钠溶液,加入氧化剂,进行氧化处理;所述的氧化剂为:高锰酸钾或次氯酸钠中的一种,加入量按硫离子当量数的1.2倍;
六、将步骤5处理好的钨酸钠溶液,送入交前液配制釜,配制交前液,再采用树脂吸附,排出废碱水,后用淋洗剂解吸饱和树脂生成钨酸铵溶液;
七、对钨酸铵溶液除杂;除杂采用现有技术;
八、将除去杂质的钨酸铵溶液,即产品液,送入结晶釜,浓缩结晶后,制得产品,母液和产品洗水再按步骤2处理,后进入下一步骤循环;
九、将回收的氨水除杂后提浓,配淋洗剂,返回生产流程,提浓残液吹脱合格排放。
所述的交前液,是指将压力碱浸出液配入洗渣水或原水后的含钨的碱性液体。也是未经树脂吸附过的液体。
所述的母液,是指产品液浓缩结晶后的液体。
所述的交后液,是指用树脂吸钨后,排出碱性水(不含氨-氮)的液体。
所述的淋洗剂,为氯化铵和氨水的混合溶液,加入量5-10m3/离子柱;所述的离子柱为10m3。
所述的解吸剂,是氢氧化钠溶液,加入量及解吸时间以将树脂中吸附的钨和钼解吸干净止。
所述的特种树脂,采用市售的大孔径弱碱性阴离子树脂,如D301、D305、D314、D315或D318中的一种。
所述的氧化剂为:高锰酸钾或次氯酸钠中的一种,加入量按硫离子当量数的1.2倍。
所述的产品洗水,是指用纯水洗涤产品后的废水。
所述的蒸氨,是指把母液和洗氯水加蒸汽后,将氨蒸发至气体中,再吸收。
为了解决废水含氨-氮的问题和生产过程中母液沉白钨和钨沉不尽,造成钨流失问题,其工艺流程如下:
通过工艺改进,压力碱浸出后的钨酸钠溶液中钨除交后液中损失微量外,其余都转化为产品APT,不需要产出二次结晶和合成白钨。
锅炉烟气经过一段文氏除尘增湿,一段泡沫除尘脱硫脱碳,再经复挡除沫,气温由300℃左右降为60℃左右,SO2和CO2基本被碱水吸收。处理后的烟气、粉尘、SO2达标排放。
废水分成三股水,交后液以15~20m3/h流速进锅炉烟气除尘系统,碱性在锅炉运行时基本可以消除,氨-氮值在1mg/L以下。因车间含游离氨-氮水主要是蒸氨尾水,控制指标间歇排放。蒸氨过程控制氨含量500mg/L以下,蒸氨指标达标后进空气冷却吹脱塔,降温吹脱余氨至氨含量20-40mg/L,控制流量与锅炉除尘废水混和排放。第三股含化合氨的水,即洗氯水和结晶母液,先在活化釜中对氨进行活化处理,再进蒸氨釜中蒸氨,氨含量至500mg/L以下,进吹脱冷却塔,吹脱至氨150mg/L以下,将此液送调酸釜中调酸,进特种树脂柱吸钨排杂,交换后的尾水按比例混入废水池。
按工艺计算,生产1吨APT产品,交后液碱性废水约80~120m3,含氨-氮的废水量约8~10m3,冷却水量40m3/吨APT,通过控制调配比例,氨-氮指标可控制在8~14mg/L之内(8.57~12.5mg/L),PH值在6~9范围内。
锅炉废气处理工艺流程如下:
燃烧烟气300℃→→→文氏除尘增湿100℃
↓
复挡除沫60℃←←←四级泡沫除尘60℃
↓
引风机→→→放空
废水处理工艺流程如下:
I.交后液碱性废水→泡沫除尘→中性或碱性废水→混合池;
II.含氨蒸汽→提浓塔釜残液→冷却吹脱塔→20-40mg/L含氨碱水→混合池;
III.母液和洗氯水→活化脱氨→冷却吹脱→150mg/L含氨碱水→混合池;
IV.混合池→中性、含氨氮15mg/L以下→排放。
本发明的有益效果是:工艺改进后,APT回收率可提高到97%以上,回收的氨可返回系统使用,降低液氨消耗量。处理后,锅炉排放烟气达到《锅炉大气污染物排放标准))GB13271-2001标准。处理后的废水水质达到《污水综合排放标准》GB8978-1996中的一级标准(氨-氮15mg/L以下)。工艺改进保证一次结晶后的母液经过脱氨、除杂后,钨以钨酸钠形式可返回主流程,配制交前液使用,对树脂交换性能不造成负面影响。锅炉废气、车间废水经过治理后,治理结果达标,尤其是氨-氮指标,达到一级排放标准。治理方案经济适用,技术运行可靠、经济合理、高效节能,投资小,产效高。长期运行稳定、经济,选用的设施有较大的灵活性和可调节性,操作方便,采用制造精良、品质可靠的设施,保证改造和新增设施、设备的稳定运行,极大降低了运行成本和运行费用,提高回收率1%-3%,回收的氨可返回系统使用,除尘率>95%,脱硫率>98%。
具体实施方式
仲钨酸铵(APT)生产工艺,采用钨原料压力碱浸或拌碱焙烧后,将钨原料转化为钨酸钠溶液,调配碱和钨的浓度,用树脂吸钨排杂,再通过解吸剂解吸,制成钨酸铵溶液后再除杂,得到产品液,用产品液浓缩结晶,制得仲钨酸铵(APT)产品,剩余的母液和产品洗水再经处理后,返回车间生产主流程,反复循环使用。
实施例1
一、将压力碱浸出液配成交前液后,采用树脂吸附(201x7),排出废碱水,树脂饱和后,用淋洗剂氯化铵和氨水的混合溶液解吸,得到解吸液,对解吸液进行除杂,得到产品液,再浓缩结晶;
二、将产品液浓缩结晶后,产生的母液和产品洗水,送入蒸氨釜中,先进行氨活化处理,氨活化处理中采用活化剂是氢氧化钠,使母液的pH值调至≥9;后蒸氨,蒸氨温度为85℃,同时回收氨;
三、将步骤2处理过的母液送至吹脱塔,吹脱余氨,使NH3-N指标达到150mg/L,后转入酸化釜中,加入硫酸(浓度93%),使pH值调至弱酸性;
四、将步骤3处理后的弱酸性液体送入离子交换柱,采用大孔径弱碱性阴离子特种树脂D301吸附,后用氢氧化钠溶液解吸,加入量及解吸时间以将树脂中吸附的钨和钼解吸干净止,得到浓钨酸钠溶液;
五、将步骤4处理好的钨酸钠溶液,加入氧化剂,进行氧化处理;采用的氧化剂为:高锰酸钾,加入量按硫离子当量数的1.2倍;
六、将步骤5处理好的钨酸钠溶液,送入交前液配制釜配制交前液,采用特种树脂D301吸附,排出废碱水,后用氯化铵和氨水的混和溶液,加入量6m3/离子柱,解吸饱和树脂生成钨酸铵溶液;
七、采用现有技术手段对钨酸铵溶液除杂;
八、将除去杂质的钨酸铵溶液,即产品液,浓缩结晶后,制得产品,将其余的母液和产品洗水按步骤2处理,并实施下一步的循环;
九、将回收的氨水除杂后提浓,配淋洗剂,返回生产流程,提浓残液吹脱合格排放。
实施例2
一、将压力碱浸出液配成交前液后,采用树脂吸附(201x7),排出废碱水,树脂饱和后,用淋洗剂氯化铵和氨水的混合溶液解吸,得到解吸液,对解吸液进行除杂,得到产品液,再浓缩结晶;
二、将产品液浓缩结晶后,产生的母液和产品洗水,送入蒸氨釜中,先进行氨活化处理,氨活化处理中采用活化剂是氢氧化钠,使母液的pH值调至≥9;后蒸氨,蒸氨温度为90℃,同时回收氨;
三、将步骤2处理过的母液送至吹脱塔,吹脱余氨,使NH3-N指标达到180mg/L,后转入酸化釜中,加入硫酸(浓度93%),使pH值调至弱酸性;
四、将步骤3处理后的弱酸性液体送入离子交换柱,采用大孔径弱碱性阴离子特种树脂D305吸附,后用氢氧化钠溶液解吸,加入量及解吸时间以将树脂中吸附的钨和钼解吸干净止,得到浓钨酸钠溶液;
五、将步骤4处理好的钨酸钠溶液,加入氧化剂次氯酸钠,加入量按硫离子当量数的1.2倍,进行氧化处理;
六、将步骤5处理好的钨酸钠溶液,送入交前液配制釜配制交前液,采用大孔径弱碱性阴离子特种树脂D305吸附,排出废碱水,后用氯化铵和氨水的混和溶液,加入量8m3/离子柱,解吸饱和树脂生成钨酸铵溶液;
七、采用现有技术手段对钨酸铵溶液除杂;
八、将除去杂质的钨酸铵溶液,即产品液,浓缩结晶后,制得产品,将其余的母液和产品洗水按步骤2处理,并实施下一步的循环;
九、将回收的氨水除杂后提浓,配淋洗剂,返回生产流程,提浓残液吹脱合格排放。
实施例3
一、将压力碱浸出液配成交前液后,采用树脂吸附(201x7),排出废碱水,树脂饱和后,用淋洗剂氯化铵和氨水的混合溶液解吸,得到解吸液,对解吸液进行除杂,得到产品液,再浓缩结晶;
二、将产品液浓缩结晶后,产生的母液和产品洗水,送入蒸氨釜中,先进行氨活化处理,氨活化处理中采用活化剂是氢氧化钠,使母液的pH值调至≥9;后蒸氨,蒸氨温度为98℃,同时回收氨;
三、将步骤2处理过的母液送至吹脱塔,吹脱余氨,使NH3-N指标达到195mg/L,后转入酸化釜中,加入硫酸(浓度93%),使pH值调至弱酸性;
四、将步骤3处理后的弱酸性液体送入离子交换柱,采用大孔径弱碱性阴离子特种树脂D315吸附,后用氢氧化钠溶液解吸,加入量及解吸时间以将树脂中吸附的钨和钼解吸干净止,得到浓钨酸钠溶液;
五、将步骤4处理好的钨酸钠溶液,加入氧化剂次氯酸钠,加入量按硫离子当量数的1.2倍,进行氧化处理;
六、将步骤5处理好的钨酸钠溶液,送入交前液配制釜配制交前液,采用大孔径弱碱性阴离子特种树脂D315吸附,排出废碱水,后用氯化铵和氨水的混和溶液,加入量9m3/离子柱,解吸饱和树脂生成钨酸铵溶液;
七、采用现有技术手段对钨酸铵溶液除杂;
八、将除去杂质的钨酸铵溶液,即产品液,浓缩结晶后,制得产品,将其余的母液和产品洗水按步骤2处理,并实施下一步的循环;
九、将回收的氨水除杂后提浓,配淋洗剂,返回生产流程,提浓残液吹脱合格排放。