CN101844790A

CN101844790A - 一种利用黄磷炉渣制备碳酸钙联产工业盐和水玻璃的方法

Info

Publication number: CN101844790A
Application number: CN 201019050045
Authority: CN
Inventors: 王嘉兴
Original assignee: 汪晋强
Priority date: 2010-02-11
Filing date: 2010-02-11
Publication date: 2010-09-29
Anticipated expiration: 2030-02-11
Also published as: CN101844790B

Abstract

本发明属于化工三废治理和利用的技术领域，特别是一种利用黄磷炉渣制备碳酸钙联产水玻璃的方法；其主要技术方案为：黄磷炉渣经过净化及合成得到碳酸钙和工业盐，黄磷炉渣剩下的二氧化硅与氢氧化钠按照一定的比例反应得到水玻璃；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的方法，该方法不但消除了化工废渣，治理了环境污染，而且还能创造出可观的经济价值。

Description

一种利用黄磷炉渣制备碳酸钙联产工业盐和水玻璃的方法

技术领域

本发明属于化工三废治理和利用的技术领域，特别是一种利用黄磷炉渣制备碳酸钙联产水玻璃的方法。

背景技术

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大填充剂之一。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。

氯化钠有广泛的用途，例如，医疗上的生理盐水是用氯化钠配制的；农业上可以用氯化钠溶液来选种；工业上可以氯化钠为原料来制取碳酸钠、氢氧化钠、氯气和盐酸等；此外，还可用食盐腌渍蔬菜、鱼、肉、蛋等，腌制成的食品不仅风味独特，还可延长保存时间；公路上的积雪也可以用氯化钠来消除，等等。

水玻璃由于具有很强的吸湿性，易结块状，是生厂电子管、电视机显像管、电脑显示器玻璃壳的原料；不仅用于油墨、电缆、照像、药品、聚脂、炸药、制革、陶瓷、建材、水晶及医药的生产；而且还广泛的被用于包装材料的胶粘剂、清洁剂的原料、耐火材料及铸造业的原料、制造化工产品的原料、混凝土的速凝剂，酸腐蚀工程等等。

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氯化钠和无水偏硅的方法的相关报道。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供了一种利用黄磷炉渣制备碳酸钙联产工业盐和水玻璃的方法。该方法不但工艺简单易行，而且变废为宝，创造出可观的经济价值的同时还消除了化工废渣，治理了环境污染。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种利用黄磷炉渣制备碳酸钙联产工业盐和水玻璃的方法，包括黄磷炉渣的净化及合成的过程和合成水玻璃过程为；

所述黄磷炉渣的净化及合成的过程为：先将折算好的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置于净化器中进行反应，再将反应后的物质经过第一抽滤机抽滤得到澄清的氯化钙溶液和二氧化硅滤饼；

其中，氯化钙溶液与碳酸钠按照纯物质质量比1∶0.75～1.15投入到合成器里进行反应，并进过第二抽滤机抽滤得到澄清的氯化钠溶液和白色碳酸钙滤饼；

所述水玻璃生成的过程为：将黄磷炉渣净化及合成的过程中剩下的、数量为氧化钙数量的83％重量的二氧化硅滤饼，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，在徐徐的转动下进行搅拌反应使二氧化硅完全溶解，待二氧化硅完全溶解后放出反应器进入第二冷却器进行冷却，待达到常温的时候装桶包装成为水玻璃产品。

黄磷炉渣的净化及合成过程中，所述的澄清的氯化钠溶液依次经过减压蒸馏器、第一冷却器，减压蒸馏、冷却得到工业盐产品。

黄磷炉渣的净化及合成过程中，所述的碳酸钙滤饼依次经过离心机、干燥器、粉碎机进行洗涤脱水、干燥、粉碎包装得到碳酸钙产品产品。

水玻璃生成的过程中，所述反应器为卧式转桶。

水玻璃生成的过程中，将剩下二氧化硅滤饼与氢氧化钠在徐徐的转动下进行搅拌，按照所需要的膜数进行调配得到中膜数的水玻璃产品。

其化学反应原理为：

黄磷炉渣的净化过程的学反应原理为：

CaO+2HCl＝＝＝CaCl₂+H₂O

CaCl₂+Na₂CO₃＝＝＝CaCO₃+2NaCl

黄磷炉渣里除去氧化钙还剩下氧化硅主要成分。

形成水玻璃过程的学反应原理为：SiO₂+2NaOH＝＝＝Na₂SiO₃

本发明利用黄磷炉渣制备碳酸钙联产工业盐和水玻璃的方法，通过黄磷炉渣里的氧化钙与盐酸反应生成氯化钙，再与碳酸钠反应抽滤得到澄清的氯化钠溶液和碳酸钙滤饼；而黄磷炉渣剩下的二氧化硅与氢氧化钠反应得到硅酸钠，硅酸钠再与盐酸反应就得到了水玻璃和氯化钠产品；本发明是从市场的实际需求出发，采用化学方法对黄磷炉渣进行处理，工艺及生产设备简单，生产力强，不但能变废为宝，将黄磷炉渣变为碳酸钙，同时还联产氯化钠和水玻璃；另外，本发明在制备氯化钙联产水玻璃的过程中，通过控制工艺条件，还可以同时生产部分中间产品，例如两水氯化钙产品和按照所需要的膜数进行调配得到中膜数的硅酸钙产品。本发明是一种比较实际的处理和利用的方法，该方法利用废弃的黄磷炉且工艺简单，生产成本低廉，其产品碳酸钙、氯化钠和水玻璃的市场需求量大，不但消除了化工废渣，治理了环境污染，而且还能创造出可观的经济价值。

附图说明

图1是黄磷炉渣净化及合成的工艺流程示意图，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-粉碎机，

11-碳酸钙产品，12-反应器，13-第二冷却器，14-水玻璃产品。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

实施例1

所述黄磷炉渣的净化及合成的过程为：先将折算好的黄磷炉渣中的纯氧化钙400kg与盐酸溶液按照纯物质的质量比1∶1.1置于净化器1中进行反应，再将反应后的物质经过第一抽滤机2抽滤得到澄清的669.04kg氯化钙溶液和二氧化硅滤饼；

其中，氯化钙溶液与碳酸钠按照纯物质质量比1∶0.75投入到合成器3里进行反应，并进过第二抽滤机4抽滤得到澄清的氯化钠溶液和白色碳酸钙滤饼；

氯化钠溶液依次经过减压蒸馏器5、第一冷却器6，减压蒸馏、冷却得到553.85kg工业盐产品7。

碳酸钙滤饼依次经过离心机8、干燥器9、粉碎机10进行洗涤脱水、干燥、粉碎包装得到473.38kg碳酸钙产品11。

所述水玻璃生成的过程为：将黄磷炉渣净化及合成的过程中剩下二氧化硅滤饼数量为氧化钙数量的83％重量555.30kg，再与氢氧化钠按照纯物质的质量比1∶1.11投入到卧式转桶反应器12里，在徐徐的转动下进行搅拌反应使二氧化硅完全溶解(按照所需要的膜数进行调配得到中膜数的水玻璃产品)，待二氧化硅完全溶解后放出卧式转桶反应器12进入第二冷却器13进行冷却，待达到常温的时候装桶包装成为931.52kg纯硅酸钠的水玻璃产品14。

实施例2

所述黄磷炉渣的净化及合成的过程为：先将折算好的黄磷炉渣中的纯氧化钙400kg与盐酸溶液按照纯物质的质量比1∶1.3置于净化器1中进行反应，再将反应后的物质经过第一抽滤机2抽滤得到澄清的790.68kg氯化钙溶液和二氧化硅滤饼；

其中，氯化钙溶液与碳酸钠按照纯物质质量比1∶0.95投入到合成器3里进行反应，并进过第二抽滤机4抽滤得到澄清的氯化钠溶液和白色碳酸钙滤饼；

氯化钠溶液依次经过减压蒸馏器5、第一冷却器6，减压蒸馏、冷却得到829.10kg工业盐产品7。

碳酸钙滤饼依次经过离心机8、干燥器9、粉碎机10进行洗涤脱水、干燥、粉碎包装得到708.63kg碳酸钙产品11。

所述水玻璃生成的过程为：将黄磷炉渣净化及合成的过程中剩下二氧化硅滤饼数量为氧化钙数量的83％重量656.27kg，再与氢氧化钠按照纯物质的质量比1∶3.11投入到卧式转桶反应器12里，在徐徐的转动下进行搅拌反应使二氧化硅完全溶解(按照所需要的膜数进行调配得到中膜数的水玻璃产品)，待二氧化硅完全溶解后放出卧式转桶反应器12进入第二冷却器13进行冷却，待达到常温的时候装桶包装成为1334.42kg纯硅酸钠的水玻璃产品14。

实施例3

所述黄磷炉渣的净化及合成的过程为：先将折算好的黄磷炉渣中的纯氧化钙400kg与盐酸溶液按照纯物质的质量比1∶1.5置于净化器1中进行反应，再将反应后的物质经过第一抽滤机2抽滤得到澄清的912.33kg氯化钙溶液和二氧化硅滤饼；

其中，氯化钙溶液与碳酸钠按照纯物质质量比1∶1.15投入到合成器3里进行反应，并进过第二抽滤机4抽滤得到澄清的氯化钠溶液和白色碳酸钙滤饼；

氯化钠溶液依次经过减压蒸馏器5、第一冷却器6，减压蒸馏、冷却得到961.65kg工业盐产品7。

碳酸钙滤饼依次经过离心机8、干燥器9、粉碎机10进行洗涤脱水、干燥、粉碎包装得到821.92kg碳酸钙产品11。

所述水玻璃生成的过程为：将黄磷炉渣净化及合成的过程中剩下二氧化硅滤饼数量为氧化钙数量的83％重量757.23kg，再与氢氧化钠按照纯物质的质量比1∶5.11投入到卧式转桶反应器12里，在徐徐的转动下进行搅拌反应使二氧化硅完全溶解(按照所需要的膜数进行调配得到中膜数的水玻璃产品)，待二氧化硅完全溶解后放出卧式转桶反应器12进入第二冷却器13进行冷却，待达到常温的时候装桶包装成为1539.70kg纯硅酸钠的水玻璃产品14。

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构造、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

1.一种利用黄磷炉渣制备碳酸钙联产工业盐和水玻璃的方法，其特征在于：包括黄磷炉渣的净化及合成的过程和合成水玻璃过程为；

所述黄磷炉渣的净化及合成的过程为：先将折算好的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置于净化器(1)中进行反应，再将反应后的物质经过第一抽滤机(2)抽滤得到澄清的氯化钙溶液和二氧化硅滤饼；

其中，氯化钙溶液与碳酸钠按照纯物质质量比1∶0.75～1.15投入到合成器(3)里进行反应，并进过第二抽滤机(4)抽滤得到澄清的氯化钠溶液和白色碳酸钙滤饼；

所述水玻璃生成的过程为：将黄磷炉渣净化及合成的过程中剩下的、数量为氧化钙数量的83％重量的二氧化硅滤饼，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，在徐徐的转动下进行搅拌反应使二氧化硅完全溶解，待二氧化硅完全溶解后放出反应器(12)进入第二冷却器(13)进行冷却，待达到常温的时候装桶包装成为水玻璃产品(14)。

2.根据权利要求1所述的用黄磷炉渣制备碳酸钙联产氯化钠和无水偏硅的方法；其特征在于：黄磷炉渣的净化及合成过程中，所述的澄清的氯化钠溶液依次经过减压蒸馏器(5)、第一冷却器(6)，减压蒸馏、冷却得到工业盐产品(7)。

3.根据权利要求1所述的用黄磷炉渣制备碳酸钙联产氯化钠和无水偏硅的方法；其特征在于：黄磷炉渣的净化及合成过程中，所述的碳酸钙滤饼依次经过离心机(8)、干燥器(9)、粉碎机(10)进行洗涤脱水、干燥、粉碎包装得到碳酸钙产品(11)。

4.根据权利要求1所述的用黄磷炉渣制备碳酸钙联产氯化钠和无水偏硅的方法；其特征在于：水玻璃生成的过程中，所述反应器(12)为卧式转桶。

5.根据权利要求1所述的利用黄磷炉渣制备氯化钙联产水玻璃的方法；其特征在于：水玻璃生成的过程中，将剩下二氧化硅滤饼与氢氧化钠在徐徐的转动下进行搅拌，按照所需要的膜数进行调配得到中膜数的水玻璃产品。