CN108793193A - 一种硫脲生产废渣制备石灰氮的方法 - Google Patents

一种硫脲生产废渣制备石灰氮的方法 Download PDF

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张超
梁万根
刘军
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    • C01C3/18—Calcium cyanamide

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Abstract

本发明属于化工生产领域，具体涉及一种硫脲生产废渣制备石灰氮的方法，该方法以硫脲生产废渣为原料，经过碳化、脱硫、过滤、干燥、研磨处理后，在氨气氛围中与氨气煅烧反应得到石灰氮。采用本发明，可以将硫脲渣子价值化开发、变废为宝，为硫脲渣子的再利用及石灰氮的制备提供了一种经济有效的途径，同时可以有效利用炼厂废气二氧化碳，减少工厂的二氧化碳排放。最终得到的石灰氮可以继续用于硫脲生产，实现了硫脲生产废渣的循环利用，解决了固体废渣带来的环保问题。

Description

一种硫脲生产废渣制备石灰氮的方法
技术领域
本发明属于化工生产领域，具体涉及一种硫脲生产废渣制备石灰氮的方法。
背景技术
硫脲作为一种化工原料广泛应用于制造药物、染料、树脂、压塑粉等，也用作橡胶的硫化促进剂、金属矿物的浮选剂。目前工业上主要以石灰氮和硫化氢为主要原料进行生产，工艺原理如下：
CaCN2+H2S+2H2O＝CS(NH2)2+Ca(OH)2
该生产过程在得到硫脲产品的同时会产生大量的废渣，硫脲生产废渣的主要成分为氢氧化钙(50％-80％，质量含量，下同)、水分(10％-30％)、碳粉(约10％)及少量的硫脲和硫化钙等。废渣无有效利用方式，其在存放过程中缓慢释放硫化氢和氨气，严重污染环境。这给硫脲企业的生存和发展带来了巨大的挑战。
发明内容
针对现有技术的不足，本方案提供了一种硫脲生产废渣制备石灰氮的方法，硫脲生产废渣经过碳化、脱硫、过滤、干燥、研磨处理后，在氨气氛围中与氨气煅烧反应得到石灰氮。
其具体步骤包括：
(1)碳化：将硫脲生产废渣加水混合，搅拌成浆状，然后边搅拌边通入足量二氧化碳气体至料浆PH＜8；
(2)脱硫：向(1)中料浆中加入脱硫剂，继续搅拌反应，得脱硫料浆；
(3)过滤：将(2)中脱硫料浆进行过滤，得固体组分和液体组分；
(4)干燥：将(3)中固体组分烘干；
(5)研磨：将(4)中烘干后的固体研组分磨成粉末；
(6)煅烧：将(5)中的粉末在氨气氛围中进行高温煅烧，得石灰氮。
步骤(1)中，通入二氧化碳的目的是将硫脲生产废渣中的氢氧化钙转变为碳酸钙，为了保证氢氧化钙全部转化为碳酸钙，本申请边搅拌边通入足量二氧化碳气体至料浆PH＜8，水与硫脲生产废渣质量比为1-100：1。所述二氧化碳为炼厂脱碳工段产生的二氧化碳废气。
由于硫脲生产废渣中存在硫脲、硫化钙等硫化物，本申请采用脱硫剂对其进行降解。所述的脱硫剂选自双氧水或臭氧或次氯酸钠或次氯酸钾或次氯酸钙或其混合物。所述脱硫剂添加量为硫脲生产废渣质量的0.1-5％，脱硫反应时间0.5-2h，可以获得较好的脱硫效果。另外，在脱硫过程中，会产生CaSO4或氯化钾、氯化钠等盐类，发明人在实验过程中发现由于硫脲生产废渣中含有碳等无效组分，阻碍后续反应的进行，而恰恰这些盐类的引入可以降低反应物料的熔点，有利于煅烧反应的快速进行。
将脱硫料浆进行过滤，得固体组分和液体组分，固体组分主要成分为碳酸钙(60％-90％)、水分(10％-30％)、碳粉(约10％)，液体组分主要成分为水。
将固体组分烘干，除去废渣中的大部分水分，以利于后期的的研磨处理，烘干后的废渣中水分的质量含量不超过5％。经发明人多次试验确定烘干温度为50-300℃，烘干时间3-12h。
将烘干后的固体研组分磨成粉末，粉末状的物料有利于提高后续煅烧反应的速率，使反应更加充分的进行。粒度范围在200-10000目。本发明研磨采用的设备是研钵或球磨机，均为市售常规设备。
研磨后的粉末在氨气氛围中进行高温煅烧，得石灰氮，煅烧温度为300-1000℃，煅烧时间为3-100h，优选的煅烧温度为400-750℃。煅烧过程中，氨气是持续通入的，氨气除了参与反应之外，还可以将反应生成的水带走，避免与生成的石灰氮发生反应。
综上所述，采用本发明，实现了硫脲生产废渣的循环利用，解决了固体废渣带来的环保问题，同时可以有效利用炼厂废气二氧化碳，减少工厂的二氧化碳排放。最终得到的石灰氮可以继续用于硫脲生产，实现了硫脲生产废渣的循环利用，解决了固体废渣带来的环保问题。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明并不限于所列实施例。本领域的技术人员在不付出创造性的劳动的前提下，对本发明技术特征所做的同等替换及相应改进，仍属于本专利的保护范围。
实施例1
一种硫脲生产废渣制备石灰氮的方法，特点在于，硫脲生产废渣经过碳化、脱硫、过滤、干燥、研磨处理后，在氨气氛围中与氨气煅烧反应得到石灰氮。
其具体步骤包括：
(1)碳化：将硫脲生产废渣加水混合，搅拌成浆状，然后边搅拌边通入足量二氧化碳气体至料浆PH＝6；
(2)脱硫：向(1)中料浆中加入脱硫剂，继续搅拌反应，得脱硫料浆；
(3)过滤：将(2)中脱硫料浆进行过滤，得固体组分和液体组分；
(4)干燥：将(3)中固体组分烘干；
(5)研磨：将(4)中烘干后的固体研组分磨成粉末，粒度范围在8000-10000目；
(6)煅烧：将(5)中的粉末在氨气氛围中进行高温煅烧，得石灰氮。
步骤(1)中所述二氧化碳为炼厂脱碳工段产生的二氧化碳废气，水与硫脲生产废渣质量比为1：1；
步骤(2)中所述的脱硫剂选自双氧水；所述脱硫剂添加量为硫脲生产废渣质量的5％；脱硫反应时间0.5h；
步骤(4)中烘干温度为50℃，烘干时间12h。
步骤(6)中煅烧温度为600℃，煅烧时间为24h。
所得产品有效氮20.1％。
实施例2
一种硫脲生产废渣制备石灰氮的方法，特点在于，硫脲生产废渣经过碳化、脱硫、过滤、干燥、研磨处理后，在氨气氛围中与氨气煅烧反应得到石灰氮。
其具体步骤包括：
(1)碳化：将硫脲生产废渣加水混合，搅拌成浆状，然后边搅拌边通入足量二氧化碳气体至料浆PH＝5；
(2)脱硫：向(1)中料浆中加入脱硫剂，继续搅拌反应，得脱硫料浆；
(3)过滤：将(2)中脱硫料浆进行过滤，得固体组分和液体组分；
(4)干燥：将(3)中固体组分烘干；
(5)研磨：将(4)中烘干后的固体研组分磨成粉末，粒度范围在200-1000目；
(6)煅烧：将(5)中的粉末在氨气氛围中进行高温煅烧，得石灰氮。
步骤(1)中所述二氧化碳为炼厂脱碳工段产生的二氧化碳废气，水与硫脲生产废渣质量比为10：1；
步骤(2)中所述的脱硫剂选自次氯酸钠；所述脱硫剂添加量为硫脲生产废渣质量的3％；脱硫反应时间1h；
步骤(4)中烘干温度为200℃，烘干时间4h。
步骤(6)中煅烧温度为750℃，煅烧时间为20h。
所得产品有效氮22.8％。
实施例3
一种硫脲生产废渣制备石灰氮的方法，特点在于，硫脲生产废渣经过碳化、脱硫、过滤、干燥、研磨处理后，在氨气氛围中与氨气煅烧反应得到石灰氮。
其具体步骤包括：
(1)碳化：将硫脲生产废渣加水混合，搅拌成浆状，然后边搅拌边通入足量二氧化碳气体至料浆PH＝6；
(2)脱硫：向(1)中料浆中加入脱硫剂，继续搅拌反应，得脱硫料浆；
(3)过滤：将(2)中脱硫料浆进行过滤，得固体组分和液体组分；
(4)干燥：将(3)中固体组分烘干；
(5)研磨：将(4)中烘干后的固体研组分磨成粉末，粒度范围在2000-5000目；
(6)煅烧：将(5)中的粉末在氨气氛围中进行高温煅烧，得石灰氮。
步骤(1)中所述二氧化碳为炼厂脱碳工段产生的二氧化碳废气，水与硫脲生产废渣质量比为50：1；
步骤(2)中所述的脱硫剂选自臭氧；所述脱硫剂添加量为硫脲生产废渣质量的5％；脱硫反应时间2h；
步骤(4)中烘干温度为300℃，烘干时间3h。
步骤(6)中煅烧温度为900℃，煅烧时间为12h。
所得产品有效氮23％。
实施例4
一种硫脲生产废渣制备石灰氮的方法，特点在于，硫脲生产废渣经过碳化、脱硫、过滤、干燥、研磨处理后，在氨气氛围中与氨气煅烧反应得到石灰氮。
其具体步骤包括：
(1)碳化：将硫脲生产废渣加水混合，搅拌成浆状，然后边搅拌边通入足量二氧化碳气体至料浆PH＝5.5；
(2)脱硫：向(1)中料浆中加入脱硫剂，继续搅拌反应，得脱硫料浆；
(3)过滤：将(2)中脱硫料浆进行过滤，得固体组分和液体组分；
(4)干燥：将(3)中固体组分烘干；
(5)研磨：将(4)中烘干后的固体研组分磨成粉末，粒度范围在5000-80000目；
(6)煅烧：将(5)中的粉末在氨气氛围中进行高温煅烧，得石灰氮。
步骤(1)中所述二氧化碳为炼厂脱碳工段产生的二氧化碳废气，水与硫脲生产废渣质量比为100：1；
步骤(2)中所述的脱硫剂选自次氯酸钾；所述脱硫剂添加量为硫脲生产废渣质量的1％；脱硫反应时间1.5h；
步骤(4)中烘干温度为300℃，烘干时间3h。
步骤(6)中煅烧温度为1000℃，煅烧时间为8h。
所得产品有效氮22.1％。
实施例5
一种硫脲生产废渣制备石灰氮的方法，特点在于，硫脲生产废渣经过碳化、脱硫、过滤、干燥、研磨处理后，在氨气氛围中与氨气煅烧反应得到石灰氮。
其具体步骤包括：
(1)碳化：将硫脲生产废渣加水混合，搅拌成浆状，然后边搅拌边通入足量二氧化碳气体至料浆PH＝7；
(2)脱硫：向(1)中料浆中加入脱硫剂，继续搅拌反应，得脱硫料浆；
(3)过滤：将(2)中脱硫料浆进行过滤，得固体组分和液体组分；
(4)干燥：将(3)中固体组分烘干；
(5)研磨：将(4)中烘干后的固体研组分磨成粉末，粒度范围在8000-10000目；
(6)煅烧：将(5)中的粉末在氨气氛围中进行高温煅烧，得石灰氮。
步骤(1)中所述二氧化碳为炼厂脱碳工段产生的二氧化碳废气，水与硫脲生产废渣质量比为10：1；
步骤(2)中所述的脱硫剂选自次氯酸钙；所述脱硫剂添加量为硫脲生产废渣质量的0.1％；脱硫反应时间1.5h；
步骤(4)中烘干温度为100℃，烘干时间8h。
步骤(6)中煅烧温度为500℃，煅烧时间为48h。
所得产品有效氮19.5％。
实施例6
一种硫脲生产废渣制备石灰氮的方法，特点在于，硫脲生产废渣经过碳化、脱硫、过滤、干燥、研磨处理后，在氨气氛围中与氨气煅烧反应得到石灰氮。
其具体步骤包括：
(1)碳化：将硫脲生产废渣加水混合，搅拌成浆状，然后边搅拌边通入足量二氧化碳气体至料浆PH＝6；
(2)脱硫：向(1)中料浆中加入脱硫剂，继续搅拌反应，得脱硫料浆；
(3)过滤：将(2)中脱硫料浆进行过滤，得固体组分和液体组分；
(4)干燥：将(3)中固体组分烘干；
(5)研磨：将(4)中烘干后的固体研组分磨成粉末，粒度范围在5000-10000目；
(6)煅烧：将(5)中的粉末在氨气氛围中进行高温煅烧，得石灰氮。
步骤(1)中所述二氧化碳为炼厂脱碳工段产生的二氧化碳废气，水与硫脲生产废渣质量比为10：1；
步骤(2)中所述的脱硫剂为0.1％的次氯酸钙、0.5％的双氧水，脱硫反应时间0.5h；
步骤(4)中烘干温度为100℃，烘干时间8h。
步骤(6)中煅烧温度为400℃，煅烧时间为72h。
所得产品有效氮17.8％。
实施例7
一种硫脲生产废渣制备石灰氮的方法，特点在于，硫脲生产废渣经过碳化、脱硫、过滤、干燥、研磨处理后，在氨气氛围中与氨气煅烧反应得到石灰氮。
其具体步骤包括：
(1)碳化：将硫脲生产废渣加水混合，搅拌成浆状，然后边搅拌边通入足量二氧化碳气体至料浆PH＝6；
(2)脱硫：向(1)中料浆中加入脱硫剂，继续搅拌反应，得脱硫料浆；
(3)过滤：将(2)中脱硫料浆进行过滤，得固体组分和液体组分；
(4)干燥：将(3)中固体组分烘干；
(5)研磨：将(4)中烘干后的固体研组分磨成粉末，粒度范围在5000-7000目；
(6)煅烧：将(5)中的粉末在氨气氛围中进行高温煅烧，得石灰氮。
步骤(1)中所述二氧化碳为炼厂脱碳工段产生的二氧化碳废气，水与硫脲生产废渣质量比为10：1；
步骤(2)中所述的脱硫剂为0.5％的次氯酸钙、0.5％的双氧水、0.5％的臭氧；脱硫反应时间1h；
步骤(4)中烘干温度为100℃，烘干时间8h。
步骤(6)中煅烧温度为300℃，煅烧时间为100h。
所得产品有效氮11.7％。

Claims (7)

1.一种硫脲生产废渣制备石灰氮的方法，其特征在于，硫脲生产废渣经过碳化、脱硫、过滤、干燥、研磨处理后，在氨气氛围中与氨气煅烧反应得到石灰氮。
2.根据权利要求1所述一种硫脲生产废渣制备石灰氮的方法，其特征在于，其具体步骤包括：
(1)碳化：将硫脲生产废渣加水混合，搅拌成浆状，然后边搅拌边通入足量二氧化碳气体至料浆PH＜8；
(2)脱硫：向(1)中料浆中加入脱硫剂，继续搅拌反应，得脱硫料浆；
(3)过滤：将(2)中脱硫料浆进行过滤，得固体组分和液体组分；
(4)干燥：将(3)中固体组分烘干；
(5)研磨：将(4)中烘干后的固体研组分磨成粉末；
(6)煅烧：将(5)中的粉末在氨气氛围中进行高温煅烧，得石灰氮。
3.根据权利要求2所述一种硫脲生产废渣制备石灰氮的方法，其特征在于，步骤(1)中所述二氧化碳为炼厂脱碳工段产生的二氧化碳废气，水与硫脲生产废渣质量比为1-100：1。
4.根据权利要求2所述一种硫脲生产废渣制备石灰氮的方法，其特征在于，步骤(2)中所述的脱硫剂选自双氧水或臭氧或次氯酸钠或次氯酸钾或次氯酸钙或其混合物。
5.根据权利要求2所述一种硫脲生产废渣制备石灰氮的方法，其特征在于，步骤(2)中所述脱硫剂添加量为硫脲生产废渣质量的0.1-5％；脱硫反应时间0.5-2h。
6.根据权利要求2所述一种硫脲生产废渣制备石灰氮的方法，其特征在于，步骤(4)中烘干温度为50-300℃，烘干时间3-12h。
7.根据权利要求2所述一种硫脲生产废渣制备石灰氮的方法，其特征在于，步骤(6)中煅烧温度为300-1000℃，煅烧时间为3-100h。
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