CN102167372A - 用矾浆制备氢氧化铝和氢氧化铁联产氢氧化钾和硫酸钠的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用矾浆制备氢氧化铝和氢氧化铁联产氢氧化钾和硫酸钠的方法，将矾浆与硫酸充分反应后过滤得到滤饼和滤液，滤液与氢氧化铝反应得到氢氧化铁沉淀、氢氧化钾及硫酸铝溶液的混合物；过滤，得到氢氧化铁滤饼和含氢氧化钾及硫酸铝的滤液，氢氧化铁滤饼经洗涤、干燥、粉碎、得到氢氧化铁产品；含氢氧化钾及硫酸铝的滤液与氢氧化钠反应得到氢氧化铝沉淀和硫酸钠与氢氧化钾溶液的混合物；过滤，得到氢氧化铝滤饼和含氢氧化钾及硫酸钠的滤液，氢氧化铝滤饼经洗涤、干燥、粉碎、得到氢氧化铝产品；含氢氧化钾及硫酸钠的滤液经减压蒸馏，根据氢氧化钾和硫酸钠的凝固点高低不同分别冷却结晶、干燥最后得到硫酸钠产品和氢氧化钾产品。
Description
技术领域
本发明涉及无机化工三废矾浆治理和利用技术领域，尤其用矾浆制备氢氧化铝和氢氧化铁联产氢氧化钾和硫酸钠的方法。
背景技术
明矾又称钾铝矾，钾矾和钾明矾，化学式为K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O或者KAl(SO4)2·24H2O，是含有结晶水的硫酸钾铝的复盐，易溶于水，溶于水时发生水解而生成氢氧化铝胶状沉淀，受热时失去结晶水而成白色粉末简称烧明矾。
明矾广泛应用于化工、食品、日化、水处理等行业，其用量十分巨大。其主要生产原料为明矾石，主要分布于我国浙江、安徽等省，生产方法主要有酸浸法、氨浸法、水浸法、还原热解法。不论用哪种方式生产明矾，都会产生大量的高铝矾浆。由于矾浆中同时含有大量的硅、铁等杂质，常年露天堆放，不仅使上述成分难以开发利用，也会造成酸性水流失，污染环境。
虽然目前我国也有一些对明矾石综合利用的深入研究，开发了利用明矾石生产明矾后所得矾浆生产工业钾盐、氧化铝系列原料、各种铝盐等。上述工艺的出现，为综合利用矾浆开辟了市场。然而，矾浆的工业利用至今在国内外尚无成熟的实例。尤其，很多工艺在对矾浆的治理和利用处理的同时，又出现了二次污染的现象。
因此，有必要探索新的矾浆治理和利用方法，充分利用矾浆的潜在价值，开发出有用的产品。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种用矾浆制备氢氧化铝和氢氧化铁联产氢氧化钾和硫酸钠的方法，该方法用明矾石生产明矾后所得的废料矾浆，经过简单的加工处理，制得氢氧化铝和氢氧化铁联产氢氧化钾和硫酸钠，充分利用了矾浆的潜在价值，且不产生二次污染，是一个变废为宝，经济适用的方法。
本发明的技术方案如下：一种用矾浆制备氢氧化铝和氢氧化铁联产氢氧化钾和硫酸钠的方法，包括如下具体步骤：
步骤A、将矾浆装入反应罐一(1)，加水后充分搅拌0.5-2小时使之溶解于水，而后经过滤器一(2)过滤，得到滤饼和滤液，滤饼经另外的工艺深加工，滤液为硫酸钾和硫酸铝及硫酸铁的混合物；
步骤B、将步骤A所得滤液送入反应罐二(3)，按照硫酸铁与氢氧化铝纯物质质量之比为1∶0.26-0.59向反应罐二(3)中投入氢氧化铝，在徐徐的搅拌下反应得到氢氧化铁沉淀、氢氧化钾及硫酸铝溶液的混合物；
步骤C、步骤B所得混合物经过滤器二(4)过滤，得到氢氧化铁滤饼和含氢氧化钾及硫酸铝的滤液，氢氧化铁滤饼经洗涤、干燥、粉碎、得到氢氧化铁产品(5)；
步骤D、含氢氧化钾及硫酸铝的滤液与氢氧化钠以硫酸铝与氢氧化钠的纯质量比1∶1.37-1.77反应于反应罐三(6)里，在徐徐的搅拌下得到氢氧化铝沉淀和硫酸钠与氢氧化钾溶液的混合物；
步骤E、将步骤D所得的混合物物经过滤器三(7)过滤，得到氢氧化铝滤饼和含氢氧化钾及硫酸钠的滤液，氢氧化铝滤饼经洗涤、干燥、粉碎、得到氢氧化铝产品(8)；
步骤F、含氢氧化钾及硫酸钠的滤液送入减压蒸馏器(9)中进行减压蒸馏，当液体蒸馏到饱和溶液时根据氢氧化钾和硫酸钠的凝固点高低不同分别冷却结晶、干燥最后得到硫酸钠产品(10)和氢氧化钾产品(11)。
本发明所述用矾浆制备氢氧化铝和氢氧化铁联产氢氧化钾和硫酸钠的方法，化学反应原理为：
SO3+H2O＝＝＝＝H2SO4
Al2O3+3H2SO4＝＝＝＝＝Al2(SO4)3+3H2O
K2O+H2SO4＝＝＝＝＝K2SO4+H2O
Fe2O3+3H2SO4＝＝＝＝＝Fe2(SO4)3+3H2O
Fe2(SO4)3+2Al(OH)3＝＝＝＝2Fe(OH)3+Al2(SO4)3
3K2SO4+2Al(OH)3＝＝＝＝6KOH+Al2(SO4)3
Al2(SO4)3+6NaOH＝＝＝＝2Al(OH)3+3Na2SO4
本发明的有益效果为：本发明所述用矾浆制备氢氧化铝和氢氧化铁联产氢氧化钾和硫酸钠的方法，用明矾石生产明矾后所得的废料矾浆，经过简单的加工处理，制得氢氧化铝产品和氢氧化铁产品联产氢氧化钾产品和硫酸钠产品，充分利用了矾浆的潜在价值，且不产生二次污染，是一个变废为宝，经济适用的方法。该方法操作简单，设备投资少，值得推广应用。
附图说明
图1为本发明所述用矾浆制备氢氧化铝和氢氧化铁联产氢氧化钾和硫酸钠的方法的工艺流程图，其中，(1)反应罐一，(2)过滤器一，(3)反应罐二、(4)过滤器二，(5)氢氧化铁产品，(6)反应罐三，(7)过滤器三，(8)氢氧化铝产品，(9)减压蒸馏器，(10)硫酸钠产品，(11)氢氧化钾产品。
具体实施方式
实施例1：
参照图1，一种用矾浆制备氢氧化铝和氢氧化铁联产氢氧化钾和硫酸钠的方法，包括如下具体步骤：
步骤A、将矾浆装入反应罐一(1)，加水后充分搅拌0.5-2小时使之溶解于水，而后经过滤器一(2)过滤，得到滤饼和滤液，滤饼经另外的工艺深加工，滤液为硫酸钾和硫酸铝及硫酸铁的混合物；
步骤B、将步骤A所得滤液送入反应罐二(3)，并使反应罐中硫酸铁的质量为400kg，硫酸铝的质量为171kg，硫酸钾的质量为87kg，按照硫酸铁与氢氧化铝纯物质质量之比为1∶0.26向反应罐二(3)中投入氢氧化铝，在徐徐的搅拌下反应得到氢氧化铁沉淀、氢氧化钾及硫酸铝溶液的混合物；
步骤C、步骤B所得混合物经过滤器二(4)过滤，得到氢氧化铁滤饼和含氢氧化钾及硫酸铝的滤液，氢氧化铁滤饼经洗涤、干燥、粉碎、得到氢氧化铁产品(5)，其含有的氢氧化铁纯物质质量为214kg；
步骤D、含氢氧化钾及硫酸铝的滤液与氢氧化钠以硫酸铝与氢氧化钠的纯质量比1∶1.37反应于反应罐三(6)里，在徐徐的搅拌下得到氢氧化铝沉淀和硫酸钠与氢氧化钾溶液的混合物；
步骤E、将步骤D所得的混合物物经过滤器三(7)过滤，得到氢氧化铝滤饼和含氢氧化钾及硫酸钠的滤液，氢氧化铝滤饼经洗涤、干燥、粉碎、得到氢氧化铝产品(8)，其含有的氢氧化铝为78kg；
步骤F、含氢氧化钾及硫酸钠的滤液送入减压蒸馏器(9)中进行减压蒸馏，当液体蒸馏到饱和溶液时根据氢氧化钾和硫酸钠的凝固点高低不同分别冷却结晶、干燥最后得到硫酸钠产品(10)，其含有的硫酸钠为213kg和氢氧化钾产品，其含有的氢氧化钾为213kg(11)。
实施例2：
参照图1，一种用矾浆制备氢氧化铝和氢氧化铁联产氢氧化钾和硫酸钠的方法，包括如下具体步骤：
步骤A、将矾浆装入反应罐一(1)，加水后充分搅拌0.5-2小时使之溶解于水，而后经过滤器一(2)过滤，得到滤饼和滤液，滤饼经另外的工艺深加工，滤液为硫酸钾和硫酸铝及硫酸铁的混合物；
步骤B、将步骤A所得滤液送入反应罐二(3)，并使反应罐中硫酸铁的质量为400kg，硫酸铝的质量为171kg，硫酸钾的质量为87kg，按照硫酸铁与氢氧化铝纯物质质量之比为1∶0.39向反应罐二(3)中投入氢氧化铝，在徐徐的搅拌下反应得到氢氧化铁沉淀、氢氧化钾及硫酸铝溶液的混合物；
步骤C、步骤B所得混合物经过滤器二(4)过滤，得到氢氧化铁滤饼和含氢氧化钾及硫酸铝的滤液，氢氧化铁滤饼经洗涤、干燥、粉碎、得到氢氧化铁产品(5)，其含有的氢氧化铁纯物质质量为214kg；
步骤D、含氢氧化钾及硫酸铝的滤液与氢氧化钠以硫酸铝与氢氧化钠的纯质量比1∶1.57反应于反应罐三(6)里，在徐徐的搅拌下得到氢氧化铝沉淀和硫酸钠与氢氧化钾溶液的混合物；
步骤E、将步骤D所得的混合物物经过滤器三(7)过滤，得到氢氧化铝滤饼和含氢氧化钾及硫酸钠的滤液，氢氧化铝滤饼经洗涤、干燥、粉碎、得到氢氧化铝产品(8)，其含有的氢氧化铝为78kg；
步骤F、含氢氧化钾及硫酸钠的滤液送入减压蒸馏器(9)中进行减压蒸馏，当液体蒸馏到饱和溶液时根据氢氧化钾和硫酸钠的凝固点高低不同分别冷却结晶、干燥最后得到硫酸钠产品(10)，其含有的硫酸钠为213kg和氢氧化钾产品，其含有的氢氧化钾为213kg(11)。
实施例3：
参照图1，一种用矾浆制备氢氧化铝和氢氧化铁联产氢氧化钾和硫酸钠的方法，包括如下具体步骤：
步骤A、将矾浆装入反应罐一(1)，加水后充分搅拌0.5-2小时使之溶解于水，而后经过滤器一(2)过滤，得到滤饼和滤液，滤饼经另外的工艺深加工，滤液为硫酸钾和硫酸铝及硫酸铁的混合物；
步骤B、将步骤A所得滤液送入反应罐二(3)，并使反应罐中硫酸铁的质量为400kg，硫酸铝的质量为171kg，硫酸钾的质量为87kg，按照硫酸铁与氢氧化铝纯物质质量之比为1∶0.59向反应罐二(3)中投入氢氧化铝，在徐徐的搅拌下反应得到氢氧化铁沉淀、氢氧化钾及硫酸铝溶液的混合物；
步骤C、步骤B所得混合物经过滤器二(4)过滤，得到氢氧化铁滤饼和含氢氧化钾及硫酸铝的滤液，氢氧化铁滤饼经洗涤、干燥、粉碎、得到氢氧化铁产品(5)，其含有的氢氧化铁纯物质质量为214kg；
步骤D、含氢氧化钾及硫酸铝的滤液与氢氧化钠以硫酸铝与氢氧化钠的纯质量比1∶1.77反应于反应罐三(6)里，在徐徐的搅拌下得到氢氧化铝沉淀和硫酸钠与氢氧化钾溶液的混合物；
步骤E、将步骤D所得的混合物物经过滤器三(7)过滤，得到氢氧化铝滤饼和含氢氧化钾及硫酸钠的滤液，氢氧化铝滤饼经洗涤、干燥、粉碎、得到氢氧化铝产品(8)，其含有的氢氧化铝为78kg；
步骤F、含氢氧化钾及硫酸钠的滤液送入减压蒸馏器(9)中进行减压蒸馏，当液体蒸馏到饱和溶液时根据氢氧化钾和硫酸钠的凝固点高低不同分别冷却结晶、干燥最后得到硫酸钠产品(10)，其含有的硫酸钠为213kg和氢氧化钾产品，其含有的氢氧化钾为213kg(11)。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其架构形式能够灵活多变，可以派生系列产品。只是做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。
Claims (1)
1.一种用矾浆制备氢氧化铝和氢氧化铁联产氢氧化钾和硫酸钠的方法，其特征在于，包括如下具体步骤：
步骤A、将矾浆装入反应罐一(1)，加水后充分搅拌0.5-2小时使之溶解于水，而后经过滤器一(2)过滤，得到滤饼和滤液，滤饼经另外的工艺深加工，滤液为硫酸钾和硫酸铝及硫酸铁的混合物；
步骤B、将步骤A所得滤液送入反应罐二(3)，按照硫酸铁与氢氧化铝纯物质质量之比为1∶0.26-0.59向反应罐二(3)中投入氢氧化铝，在徐徐的搅拌下反应得到氢氧化铁沉淀、氢氧化钾及硫酸铝溶液的混合物；
步骤C、步骤B所得混合物经过滤器二(4)过滤，得到氢氧化铁滤饼和含氢氧化钾及硫酸铝的滤液，氢氧化铁滤饼经洗涤、干燥、粉碎、得到氢氧化铁产品(5)；
步骤D、含氢氧化钾及硫酸铝的滤液与氢氧化钠以硫酸铝与氢氧化钠的纯质量比1∶1.37-1.77反应于反应罐三(6)里，在徐徐的搅拌下得到氢氧化铝沉淀和硫酸钠与氢氧化钾溶液的混合物；
步骤E、将步骤D所得的混合物物经过滤器三(7)过滤，得到氢氧化铝滤饼和含氢氧化钾及硫酸钠的滤液，氢氧化铝滤饼经洗涤、干燥、粉碎、得到氢氧化铝产品(8)；
步骤F、含氢氧化钾及硫酸钠的滤液送入减压蒸馏器(9)中进行减压蒸馏，当液体蒸馏到饱和溶液时根据氢氧化钾和硫酸钠的凝固点高低不同分别冷却结晶、干燥最后得到硫酸钠产品(10)和氢氧化钾产品(11)。
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