CN106430246A - 一种采用固废硫酸钠制备硫化钠工艺中分离回收硫酸氨的方法 - Google Patents

一种采用固废硫酸钠制备硫化钠工艺中分离回收硫酸氨的方法 Download PDF

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    • C01B17/24—Preparation by reduction
    • C01B17/26—Preparation by reduction with carbon

Abstract

本发明公开了一种采用固废硫酸钠制备硫化钠工艺中分离回收硫酸氨的方法，具体步骤如下：干燥：将固废硫酸钠进行干燥处理；除尘及喷淋：产生的废气进行除尘及喷淋；结晶：喷淋后得到的溶液进行结晶；分离：结晶通过分离装置分离出硫酸氨。本发明能够对废气中的主要有害成分氨气、二氧化硫、氯气进行滤除，同时产生工业用的硫酸氨，即防止了环境被污染，同时制备了有用的化工原料，一举两得。

Description

一种采用固废硫酸钠制备硫化钠工艺中分离回收硫酸氨的 方法
技术领域
本发明涉及冶金废料回收领域，特别是一种采用固废硫酸钠制备硫化钠工艺中分离回收硫酸氨的方法。
背景技术
目前国内外冶金提钒大都采用“钠化焙烧-水浸-铵盐沉钒”工艺，钒氧化物沉钒工序产生沉钒废水，多采用“还原中和-蒸发浓缩”处理工艺，浓缩后的结晶污泥具有种类成分复杂、生产量大、资源化潜力大等化工固废的特点。浓缩污泥中含有大量硫酸钠，将会对环境造成较大影响。因此工业化回收固废硫酸钠具有重要意义。该类固废的主要成分是硫酸钠，俗称元明粉、无水芒硝，目前其工业化综合利用途径主要是生产硫化钠，但由于固废中杂质较多，如：硫酸铵、氯化铵等，所以生产效率较低且产品品质不高。较常采用煤粉还原法工艺对固废进行处理，原理是将固废硫酸钠和无烟煤按一定比例混合后，采用焙烧转炉在高温条件下生成硫化钠粗碱，热溶浸取后值得硫化钠半成品溶液，再经过除杂、沉淀、蒸发浓缩后制成工业硫化钠，产生的废液中主要包括：氢氧化钠、碳酸钠、硫代硫酸钠、亚硫酸钠等物质，故其废液呈碱性。在煤粉还原法工艺中会产生氨气、二氧化硫、氯气等有害气体，也会产生硫化钠的有害粉尘，直接将这些有害物质排入到空气中不仅浪费也势必会造成空气的工业污染。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种固废硫酸钠中分离回收硫酸氨的方法。
一种采用固废硫酸钠制备硫化钠工艺中分离回收硫酸氨的方法，具体步骤如下：
步骤一：干燥：将固废硫酸钠行干燥处理,得到含有氨气和二氧化硫的废气；
步骤二：除尘及喷淋：将步骤一中产生的废气进行除尘及喷淋，得到混合溶液；
步骤三：结晶：将步骤二得到的混合溶液进行结晶；
步骤四：分离：将步骤三中得到的结晶进行分离处理，分离出硫酸铵。
进一步地，步骤一中，采用干燥窑对固废硫酸钠行干燥处理。
进一步地，步骤二中，将步骤一中产生的废气通过除尘装置及喷淋装置进行除尘及喷淋,其中，除尘装置包括：旋风除尘装置和/或袋式除尘器，喷淋装置为喷淋塔。
进一步地，步骤二中，除尘及喷淋的具体方式如下：
A.步骤一中产生的废气通过旋风除尘装置进行除尘；
B.首次除尘过的废气通过喷淋塔进行一级喷淋；
C.经一级喷淋的废气通过袋式除尘器进行二次除尘；
D.经二次除尘的废气通过喷淋塔进行二级、三级喷淋。
进一步地，步骤二中，将除尘得到的粉末状废物与固废硫酸钠置于一处，使得粉末状废物能够加入制备硫化钠工艺。
进一步地，粉末状废物主要由硫酸钠和煤粉组成。
进一步地，步骤三中，喷淋用到的喷淋液为煤粉还原法工艺产生的碱性废液。
进一步地，步骤三中，利用干燥窑的尾气余热，对溶液采用蒸发结晶的方式进行结晶。
进一步地，步骤四中，采用分离装置进行分离处理，分离装置为离心机。
进一步地，固废硫酸钠中包括如下组分：硫酸钠、硫酸铵、氢氧化钠、碳酸钠、亚硫酸钠、硫代硫酸钠、氧化钙、三氧化二铁、氯化铵、五氧化二钒、二氧化硅和水。
与现有技术相比，本发明能够对废气中的主要有害成分氨气、二氧化硫、氯气进行滤除，同时产生工业用的硫酸氨，既防止了环境被污染，同时制备了有用的化工原料，一举两得。除尘得到的粉末状废物主要由硫酸钠和煤粉组成，将其重新置入制备硫化钠工艺中，提高了产出量，避免浪费。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。
实施例一
一种采用固废硫酸钠制备硫化钠工艺中分离回收硫酸氨的方法，具体步骤如下：
步骤一：干燥：将固废硫酸钠置于干燥加热设备中进行干燥处理。在基于固废硫酸钠的生产硫化钠的工艺中，干燥的固废硫酸钠能够使得工艺的效果更佳，所以需要对固废硫酸钠进行干燥，但同时干燥的过程也会产生很多有害气体和粉尘，固废硫酸钠的主要成分如下表：
其发生的主要反应的反应式如下：
(NH4)2SO4→NH3↑+SO2↑
2NH4Cl→NH3↑+Cl2↑
SO2+H2O→H2SO3
NH3+H2O→NH3·H2O
Cl2+H2O→HClO+HCl
2NH3·H2O+H2SO4＝(NH4)2SO4+2H2O
从上述反应式可以得知，干燥过程会产生氨气、二氧化硫、盐酸等有害物质，直接排放到室外会造成污染。
本实施例中，干燥加热设备为干燥窑，干燥窑是用于工业生产中的一种大型干燥设备，在水泥工业、冶金工业、木材干燥、砖瓦干燥等生产中有广泛的应用。本实施例中的干燥窑的热源来自焙烧转炉的尾气余热，焙烧转炉的尾气具有很高的温度，尾气的热量可以传递给干燥炉进而对固废硫酸钠进行干燥处理，无需单独设置加热装置，有效的节约了能源。
步骤二：除尘及喷淋：将步骤一中产生的废气通过除尘装置及喷淋装置进行除尘及喷淋，目的在于去除废气中的有害粉尘和有害气体。
除尘及喷淋的具体方式如下：
A.步骤一中产生的废气通过旋风除尘装置进行除尘。
B.首次除尘过的废气通过喷淋塔进行一级喷淋。
C.经一级喷淋的废气通过袋式除尘器进行二次除尘。
D.经二次除尘的废气通过喷淋塔进行二级、三级喷淋。
本实施例，对废气中的粉尘采用二级处理的方式，首先除去颗粒比较大的粉尘，第一级除尘可以选用旋风除尘装置进行除尘，旋风除尘器是利用旋转气流所产生的离心力将尘粒从合尘气流中分离出来的除尘装置,它具有结构简单，体积较小，不需特殊的附属设备，造价较低.阻力中等，器内无运动部件，操作维修方便等优点。旋风除尘器一般用于捕集5-15微米以上的颗粒，除尘率可达80％以上。经初次喷淋后再除去颗粒细小的粉尘，第二级除尘可以选用袋式除尘器进行除尘，它适用于捕集细小、干燥、非纤维性粉尘，袋式除尘器的滤袋采用纺织的滤布或非纺织的毡制成，利用纤维织物的过滤作用对含尘气体进行过滤，当含尘气体进入袋式除尘器后，颗粒大、比重大的粉尘，由于重力的作用沉降下来，落入灰斗，含有较细小粉尘的气体在通过滤料时，粉尘被阻留，使气体得到净化。
将两各除尘装置得到的粉末状废物与固废硫酸钠置于一处，使得粉末状废物能够加入制备硫化钠工艺。因为粉末状废物的主要成分是硫化钠和煤粉，所以能够重新加入反应工艺中，有效提高了产出量，避免了浪费。
本实施例中，喷淋装置为喷淋塔，喷淋塔是工业中常用的一种装置，可以将水或溶液雾化，提高水溶的效果。经过三次喷淋稀释，最大限度回收尾气中能够溶于水的二氧化硫和氨气，提高硫酸铵回收率，防止空气的污染。通过喷淋塔的喷淋的级数越多，稀释效果越好。
步骤三：结晶：将步骤二喷淋后得到的混合溶液进行结晶，固态的结晶便于处理和运输。本实施例中，利用干燥加热装置的尾气余热，对混合溶液采用蒸发结晶的方式进行结晶，有效利用了废气的能源，减少了整体的成本，提高了产量。
步骤四：分离：将步骤三中得到的结晶通过分离装置分离出各不同物质，不同的结晶物都混在一起，需要通过分离装置将不同的物质区分开来。
本实施例中，分离装置采用离心机，离心机主要用于将悬浮液中的固体颗粒与液体分开，或将乳浊液中两种密度不同，又互不相溶的液体分开(例如从牛奶中分离出奶油)；它也可用于排除湿固体中的液体，例如用洗衣机甩干湿衣服；特殊的超速管式分离机还可分离不同密度的气体混合物；利用不同密度或粒度的固体颗粒在液体中沉降速度不同的特点，离心机还可对固体颗粒按密度或粒度进行分级。
本实施例中所述的固废硫酸钠中包括如下组分：硫酸钠、硫酸铵、氢氧化钠、碳酸钠、亚硫酸钠、硫代硫酸钠、氧化钙、三氧化二铁、氯化铵、五氧化二钒、二氧化硅和水。
硫酸铵制备的原理为：SO2↑(二氧化硫)与NH3↑(氨气)溶于水，生成硫酸铵在干燥过程后蒸发结晶生成(NH4)2SO4(硫酸铵)固体，通过离心机分离出硫酸铵固体。
实施例二
与实施例一相比，步骤二中，喷淋液为煤粉还原法工艺产生的碱性废液，碱性废液能够溶于水的盐酸中和反应，防止两种有害溶液排放到水域污染环境。

Claims (10)

1.一种采用固废硫酸钠制备硫化钠工艺中分离回收硫酸氨的方法，其特征在于，具体步骤如下：
步骤一：干燥：将固废硫酸钠行干燥处理,得到含有氨气和二氧化硫的废气；
步骤二：除尘及喷淋：将步骤一中产生的废气进行除尘及喷淋，得到混合溶液；
步骤三：结晶：将步骤二得到的混合溶液进行结晶；
步骤四：分离：将步骤三中得到的结晶进行分离处理，分离出硫酸铵。
2.根据权利要求1所述的一种采用固废硫酸钠制备硫化钠工艺中分离回收硫酸氨的方法，其特征在于，步骤一中，采用干燥窑对固废硫酸钠行干燥处理。
3.根据权利要求1所述的一种采用固废硫酸钠制备硫化钠工艺中分离回收硫酸氨的方法，其特征在于，步骤二中，将步骤一中产生的废气通过除尘装置及喷淋装置进行除尘及喷淋,其中，除尘装置包括：旋风除尘装置和/或袋式除尘器，喷淋装置为喷淋塔。
4.根据权利要求3所述的一种采用固废硫酸钠制备硫化钠工艺中分离回收硫酸氨的方法，其特征在于，步骤二中，除尘及喷淋的具体方式如下：
A. 步骤一中产生的废气通过旋风除尘装置进行除尘；
B. 首次除尘过的废气通过喷淋塔进行一级喷淋；
C. 经一级喷淋的废气通过袋式除尘器进行二次除尘；
D. 经二次除尘的废气通过喷淋塔进行二级、三级喷淋。
5.根据权利要求1所述的一种采用固废硫酸钠制备硫化钠工艺中分离回收硫酸氨的方法，其特征在于，步骤二中，将除尘得到的粉末状废物与固废硫酸钠置于一处，使得粉末状废物能够加入制备硫化钠工艺。
6.根据权利要求5所述的一种采用固废硫酸钠制备硫化钠工艺中分离回收硫酸氨的方法，其特征在于，粉末状废物主要由硫酸钠和煤粉组成。
7.根据权利要求1所述的一种采用固废硫酸钠制备硫化钠工艺中分离回收硫酸氨的方法，其特征在于，步骤三中，喷淋用到的喷淋液为煤粉还原法工艺产生的碱性废液。
8.根据权利要求2所述的一种采用固废硫酸钠制备硫化钠工艺中分离回收硫酸氨的方法，其特征在于，步骤三中，利用干燥窑的尾气余热，对溶液采用蒸发结晶的方式进行结晶。
9.根据权利要求1所述的一种采用固废硫酸钠制备硫化钠工艺中分离回收硫酸氨的方法，其特征在于，步骤四中，采用分离装置进行分离处理，分离装置为离心机。
10.根据权利要求1所述的一种采用固废硫酸钠制备硫化钠工艺中分离回收硫酸氨的方法，其特征在于，固废硫酸钠中包括如下组分：硫酸钠、硫酸铵、氢氧化钠、碳酸钠、亚硫酸钠、硫代硫酸钠、氧化钙、三氧化二铁、氯化铵、五氧化二钒、二氧化硅和水。
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