CN101823748A

CN101823748A - 用黄磷炉渣制备碳酸钙联产工业盐和五水偏硅的方法

Info

Publication number: CN101823748A
Application number: CN 201010169714
Authority: CN
Inventors: 王嘉兴
Original assignee: 汪晋强
Priority date: 2010-04-30
Filing date: 2010-04-30
Publication date: 2010-09-08
Anticipated expiration: 2030-04-30
Also published as: CN101823748B

Abstract

本发明属于化工三废治理和利用的技术领域，特别是一种用黄磷炉渣制备碳酸钙联产工业盐和五水偏硅的方法，其主要技术方案为：黄磷炉渣经过净化及合成，剩下的二氧化硅又与氢氧化钠反应经减压蒸馏再冷却得到五水偏硅产品；本发明不仅生产的成本低廉、利润高、市场需求量大，而且工艺及生产设备简单；是一种比较实际的处理和利用方法，该方法不但能创造出可观的经济价值，而且还消除了化工废渣、治理了环境污染。

Description

用黄磷炉渣制备碳酸钙联产工业盐和五水偏硅的方法

技术领域

本发明属于化工三废治理和利用的技术领域，特别是用黄磷炉渣制备碳酸钙联产工业盐和五水偏硅的方法。

技术背景

黄磷炉渣是黄磷厂排放的工业废渣：每生产一吨黄磷要排放8～10吨的黄磷炉渣，目前我国黄磷炉渣的排放量达200多万吨，长期以来未得到有效利用，作为工业废渣堆积如山。由于黄磷渣中含有少量的磷酸根离子和氟离子，在雨水中会逐渐溶解而渗入在下，严重污染环境。

黄磷炉渣是利用磷矿石生产黄磷后的工业副产品，在冶炼过程中，处于熔融状态下的磷渣经水淬而冷却，经分析其中的主要成分是硅酸盐玻璃体，SiO₂和CaO总含量近90％，具有潜在的水化活性。

碳酸钙有广泛的用途，市场需求量很大，例如：

橡胶行业：碳酸钙是橡胶工业中使用量最大的填充剂之一。碳酸钙大量填充在橡胶之中，可增加其制品的容积，并节约昂贵的天然橡胶，从而大大降低成本。碳酸钙填入橡胶中，能获得比纯橡胶硫化物更高的抗张强度、撕裂强度和耐磨性。

塑料行业：碳酸钙在塑料制品中能起到一种骨架作用，对塑料制品尺寸的稳定性有很大作用，还能提高制品的硬度，并提高制品的表面光泽和表面平整性。由于碳酸钙白度在90％以上，还取代昂贵的白色颜料。

油漆行业：碳酸钙在油漆行业中的用量也较大，是如在稠漆中用量为30％以上。

水性涂料行业：碳酸钙在水性涂料行业的用途更为广泛，能使涂料不沉降，易分散，光泽好等特性，在水性涂料用量为20～60％。

另外，碳酸钙在造纸工业的重要作用，能保证纸张的强度和白度，且成本较低。在电缆行业产品中，能起一定的绝缘作用。

据有关资料分析，到2010年，我国的碳酸钙市场需求量为：塑料工业：重质碳酸钙的需求量预计将达到22万吨；造纸工业：将需要超细重质碳酸钙60万吨左右；橡胶工业：总需求量将达到20万吨左右；油漆涂料：需超细重质碳酸钙6万吨左右；胶粘剂和密封剂：将消耗碳酸钙55万吨左右，超细活性重质碳酸钙的用量将达到11万吨左右。

工业盐，不仅主要用于制碱、制皂业和生产氯气、氢氧化钠产品，还广泛应用于冶金、制革、制药工业和农牧渔业等。此外，在食品、饲料、皮革、陶瓷、玻璃、肥皂、染料、油脂、矿冶、医药等工业部门以及水处理，制冰冷藏、公路除雪等方面，盐都有广泛的用途。

五水偏硅酸钠是一种无毒、无味、无公害的白色粉末或结晶颗粒，易溶于水，不溶于醇和酸，水溶液呈碱性，具有去垢、乳化、分散、湿润、渗透性及对PH值有缓冲能力。属于无机盐产品，置于空气中易易吸湿潮解。其主要用途为：1、应用于各类洗涤行业；2、在原油及天然钻控采掘工程中还可用作泥浆稠度调节剂、泥浆解凝剂；3、在建筑工业中，它被用作调制耐酸砂浆、耐酸混凝土和水泥的促凝剂；4、在造纸工业中可作为粘合剂，费支出油墨剂，纸张表面处理剂；5、在纺织行业作为印染助剂、织物前处理剂；6、还可以作为肥皂的填料，洗涤剂、蛋类的保鲜剂，以及植被分子筛、硅酸和防火材料等。

为了充分利用废弃的黄磷炉渣，人们对此进行大量研究，如中国专利文献，申请号为90104711.2就公开了一种利用黄磷炉渣制取炭黑的方法，又如中国专利文献，申请号为200810007832.0公开了一种用磷渣生产压延式微晶玻璃装饰板材的方法，等等；但是还没有利用黄磷炉渣制备碳酸钙联产工业盐和五水偏硅的方法的相关报道。

发明内容

本发明提供了一种不仅成本低廉、易于实现，而且工艺及生产设备简单的用黄磷炉渣制备碳酸钙联产工业盐和五水偏硅的方法。

为了达到上述的目的，本发明的技术方案为：

一种用黄磷炉渣制备碳酸钙联产工业盐和五水偏硅的方法，黄磷炉渣的先经过净化及合成过程，得到碳酸钙和工业盐；再进行合成五水偏硅的过程；

所述黄磷炉渣的净化及合成过程为：

步骤A、将折算好一定数量黄磷炉渣中的纯氧化钙与盐酸溶液，按照纯物质的质量比1∶1.1～1.5于净化器中进行混合反应；

步骤B、将步骤A中反应后的混合物用第一抽滤机抽滤，得到澄清液和滤饼；其中澄清液为氯化钙溶液，滤饼为二氧化硅；

步骤C、将步骤B中所述的澄清液与碳酸钠按照纯物质的质量比1∶0.76～1.16投入到合成器里，在搅拌下进行化学反应；

步骤D、将步骤C中反应后的混合物用第二抽滤机抽滤，得到澄清液和滤饼；其中澄清液为氯化钠溶液，滤饼为碳酸钙；

步骤E、将步骤D中的澄清液依次经过减压蒸馏器和第一冷却器进行蒸馏、冷却得到工业盐产品；

步骤F、将步骤D中的滤饼依次经过离心机、干燥器和第一粉碎机进行洗涤脱水、干燥、粉碎，最后包装得到碳酸钙产品；

所述合成五水偏硅的过程为：

步骤G、步骤B中剩下的滤饼，滤饼中主要是二氧化硅，再与氢氧化钠按照纯物质的质量比1∶1.11～5.11投入到反应器里，进行搅拌反应，使二氧化硅完全溶解；按照所需要结晶水的含量进行调配水分，得到五个结晶水的数量；

步骤H、待步骤G中二氧化硅完全溶解后，再将蒸馏到含有五个结晶水的水分放出反应器，进入第二冷却器进行冷却，当反应物达到常温的时候用第二粉碎机进行粉碎，装桶包装得到五水偏硅产品。

所述步骤G中的反应器为高温高压的卧式转桶反应器。

本发明主要是利用先将黄磷炉渣经过净化及合成，然后剩下的二氧化硅又与氢氧化钠反应经减压蒸馏再冷却得到五水偏硅产品；本发明不仅生产的成本低廉、利润高、市场需求量大，而且工艺及生产设备简单；是一种比较实际的处理和利用方法，该方法不但能创造出可观的经济价值，而且还消除了化工废渣、治理了环境污染。

本发明的反应原理为：

黄磷炉渣净化过程中的反应方程式为：

CaO+2HCl＝＝＝CaCl₂+H₂O

黄磷炉渣合成过程中的反应方程式为：

CaCl₂+Na₂CO₃＝＝＝CaCO₃+2NaCl

黄磷炉渣里除去氧化钙还剩下氧化硅主要成分。

合成五水偏硅的过程中的化学方程式为：

SiO₂+2NaOH＝＝＝Na₂SiO₃·5H₂O

附图说明

图1是黄磷炉渣净化及合成产品的工艺流程示意图；

其中：

1--净化器，2--第一抽滤机，3--合成器，4--第二抽滤机，5--减压蒸馏器，6--第一冷却器，7--工业盐产品，8--离心机，9--干燥器，10--第一粉碎机，11--碳酸钙产品。

图2是产生五水偏硅的工艺流程示意图；

其中：

12--反应器，13--第二冷却器，14--第二粉碎机，15--五水偏硅产品。

具体的实施方式

实施例1

一种用黄磷炉渣制备碳酸钙联产工业盐和五水偏硅的方法，制备过程如下：

将折算好一定数量的黄磷炉渣中的纯氧化钙200kg与盐酸溶液按照纯物质的质量比1∶1.1于净化器1中进行混合反应，然后用第一抽滤机2抽滤得到澄清的334.52kg纯氯化钙的溶液和滤饼二氧化硅；纯氯化钙的溶液与碳酸钠按照纯物质的质量比1∶0.76投入到产品合成器3里，在搅拌下进行化学反应，用第二抽滤机4抽滤得到澄清的氯化钠溶液和滤饼碳酸钙；澄清的氯化钠溶液依次经过减压蒸馏器5和第一冷却器6进行蒸馏、冷却得到280.62kg工业盐产品7，碳酸钙滤饼依次经过离心机8、干燥器9和第一粉碎机10进行洗涤脱水、干燥、粉碎，最后包装得到239.84kg碳酸钙产品11。

将剩下的二氧化硅滤饼(剩下滤饼二氧化硅数量为氧化钙数量的83％重量)与氢氧化钠按照纯物质的质量比1∶1.11投入到高温高压的卧式反应桶12里，在徐徐的转动下进行搅拌反应使二氧化硅完全溶解；按照所需要的结晶水的含量进行调配水分得到五个结晶水的数量；待二氧化硅完全溶解后，再将蒸馏到含有五个结晶水的水分放出反应器12，进入第二冷却器13进行冷却，当反应物达到常温的时候用第二粉碎机14进行粉碎，装桶包装得到488.29kg五水偏硅产品15。

实施例2

将折算好一定数量的黄磷炉渣中的纯氧化钙200kg与盐酸溶液按照纯物质的质量比1∶1.3于净化器1中进行混合反应，然后用第一抽滤机2抽滤得到澄清的395.34kg纯氯化钙的溶液和滤饼二氧化硅；纯氯化钙的溶液与碳酸钠按照纯物质的质量比1∶1投入到产品合成器3里，在搅拌下进行化学反应，用第二抽滤机4抽滤得到澄清的氯化钠溶液和滤饼碳酸钙；澄清的氯化钠溶液依次经过减压蒸馏器5和第一冷却器6进行蒸馏、冷却得到416.71kg工业盐产品7，碳酸钙滤饼依次经过离心机8、干燥器9和第一粉碎机10进行洗涤脱水、干燥、粉碎，最后包装得到356.16kg碳酸钙产品11。

将剩下的二氧化硅滤饼(剩下滤饼二氧化硅数量为氧化钙数量的83％重量)与氢氧化钠按照纯物质的质量比1∶3.11投入到高温高压的卧式反应桶12里，在徐徐的转动下进行搅拌反应使二氧化硅完全溶解；按照所需要的结晶水的含量进行调配水分得到五个结晶水的数量；待二氧化硅完全溶解后，再将蒸馏到含有五个结晶水的水分放出反应器12，进入第二冷却器13进行冷却，当反应物达到常温的时候用第二粉碎机14进行粉碎，装桶包装得到586.53kg五水偏硅产品15。

实施例3

将折算好一定数量的黄磷炉渣中的纯氧化钙200kg与盐酸溶液按照纯物质的质量比1∶～1.5于净化器1中进行混合反应，然后用第一抽滤机2抽滤得到澄清的456.16kg纯氯化钙的溶液和滤饼二氧化硅；纯氯化钙的溶液与碳酸钠按照纯物质的质量比1∶1.16投入到产品合成器3里，在搅拌下进行化学反应，用第二抽滤机4抽滤得到澄清的氯化钠溶液和滤饼碳酸钙；澄清的氯化钠溶液依次经过减压蒸馏器5和第一冷却器6进行蒸馏、冷却得到480.82kg工业盐产品7，碳酸钙滤饼依次经过离心机8、干燥器9和第一粉碎机10进行洗涤脱水、干燥、粉碎，最后包装得到410.95kg碳酸钙产品11。

将剩下的二氧化硅滤饼(剩下滤饼二氧化硅数量为氧化钙数量的83％重量)与氢氧化钠按照纯物质的质量比1∶5.11投入到高温高压的卧式反应桶12里，在徐徐的转动下进行搅拌反应使二氧化硅完全溶解；按照所需要的结晶水的含量进行调配水分得到五个结晶水的数量；待二氧化硅完全溶解后，再将蒸馏到含有五个结晶水的水分放出反应器12，进入第二冷却器13进行冷却，当反应物达到常温的时候用第二粉碎机14进行粉碎，装桶包装得到586.53kg五水偏硅产品15。

上述实施例，只是本发明的较佳实施例，并非用来限制本发明实施范围，故凡以本发明权利要求所述的特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括在本发明权利要求范围之内。

Claims

1.用黄磷炉渣制备碳酸钙联产工业盐和五水偏硅的方法，其特征在于：黄磷炉渣先经过净化及合成过程，得到碳酸钙和工业盐；再进行合成五水偏硅的过程；

所述黄磷炉渣的净化及合成过程为：

步骤A、将折算好一定数量黄磷炉渣中的纯氧化钙与盐酸溶液，按照纯物质的质量比1∶1.1～1.5于净化器(1)中进行混合反应；

步骤B、将步骤A中反应后的混合物用第一抽滤机(2)抽滤，得到澄清液和滤饼；

步骤C、将步骤B中所述的澄清液与碳酸钠按照纯物质的质量比1∶0.76～1.16投入到合成器(3)里，在搅拌下进行化学反应；

步骤D、将步骤C中反应后的混合物用第二抽滤机(4)抽滤，得到澄清液和滤饼；

步骤E、将步骤D中的澄清液依次经过减压蒸馏器(5)和第一冷却器(6)进行蒸馏、冷却得到工业盐产品(7)；

步骤F、将步骤D中的滤饼依次经过离心机(8)、干燥器(9)和第一粉碎机(10)进行洗涤脱水、干燥、粉碎，最后包装得到碳酸钙产品(11)；

所述合成五水偏硅的过程为：

步骤G、步骤B中剩下的滤饼，滤饼中主要是二氧化硅，再与氢氧化钠按照纯物质的质量比1∶1.11～5.11投入到反应器(12)里，进行搅拌反应，使二氧化硅完全溶解；按照所需要结晶水的含量进行调配水分，得到五个结晶水的数量；

步骤H、待步骤G中二氧化硅完全溶解后，再将蒸馏到含有五个结晶水的水分放出反应器(12)，进入第二冷却器(13)进行冷却，当反应物达到常温的时候用第二粉碎机(14)进行粉碎，装桶包装得到五水偏硅产品(15)。

2.根据权利要求1所述的用黄磷炉渣制备碳酸钙联产工业盐和五水偏硅的方法，其特征在于：所述步骤G中的反应器(12)为高温高压的卧式转桶反应器。