CN108862218A - 一种利用金属硝酸盐热解制取硝酸的方法及其制备装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及工业废物处理领域，具体涉及适用于需要硝酸作为氧化剂的湿法冶金生产领域，本发明公开一种利用金属硝酸盐热解制取硝酸的方法及其装置，通过在密闭的装置中使金属硝酸盐粉末通过热解，产生O2、NO2及金属氧化物粉末，将得到的O2、NO2导入到吸收塔中，通过吸收塔中设有的吸收液循环吸收后，得到需要浓度的硝酸。本发明整个系统保持密封、保持正压，让硝酸盐在回转窑内充分热解，这个过程中所产生气体被吸收塔中的液体完全吸收，几乎无废气排放，无废水排放，硝酸浓度能满足湿法冶金生产需要，硝酸的回收率高，极大降低了硝酸的生产成本，同时有效解决了金属硝酸盐的回收利用。

Description

一种利用金属硝酸盐热解制取硝酸的方法及其制备装置

技术领域

本发明涉及一种工业废物处理的方法及其制备装置，特别是一种利用金属硝酸盐热解制取硝酸的方法及其制备装置。

背景技术

硝酸HNO3与金属反应形成的盐类叫金属硝酸盐。硝酸盐是硝酸衍生的化合物的统称，一般由金属离子-铵离子和硝酸根离子组成。常见的有硝酸钠、硝酸钾、硝酸铵、硝酸钙、硝酸铅、硝酸铈等。硝酸盐是离子化合物，含有硝酸根离子NO3-和对应的正离子，如硝酸铵中的NH4+离子。常见的硝酸盐有：硝酸钠、硝酸钾、硝酸铵、硝酸钙、硝酸铅、硝酸铈等。硝酸盐几乎全部易溶于水，只有硝酸脲微溶于水，碱式硝酸铋难溶于水，所以溶液中硝酸根不能被其他绝大多数阳离子沉淀。

固体的硝酸盐加热时能分解放出氧，其中最活泼的金属的硝酸盐仅放出一部分氧而变成亚硝酸盐，其余大部分金属的硝酸盐，分解为金属的氧化物、氧和二氧化氮。硝酸盐在高温或酸性水溶液中是强氧化剂，但在碱性或中性的水溶液几乎没有氧化作用。硝酸根和金属离子可以按多种方式配位，包括单齿、双齿、叁齿或端梢、桥式等。

硝酸盐大量存在于自然界中，主要来源是固氮菌固氮形成，或在闪电的高温下空气中的氮气与氧气直接化合成氮氧化物，溶于雨水形成硝酸，在与地面的矿物反应生成硝酸盐。

硝酸盐的主要用途是供植物吸收的氮肥，氮元素不仅是氨基酸与蛋白质的主要成分，还可以合成叶绿素，促进光合作用，所以如果植物缺氮就会叶子枯黄。硝酸钠和硝酸钙是很好的氮肥。硝酸钾是制黑色火药的原料。硝酸铵可作肥料，也可制炸药。

在工业生产过程中，大多数行业都会直接或间接产生金属硝酸盐，但是这些硝酸根进入环境中被人体摄取后，可被还原为亚硝酸盐，亚硝酸盐在2017年10月27日，世界卫生组织国际癌症研究机构公布的致癌物清单初步整理参考，在导致内源性亚硝化条件下摄入的硝酸盐或亚硝酸盐在2A类致癌物清单中，严重危及人体安全，因此需要合理处理这部分硝酸盐。同时，在湿法冶金领域，生产过程中需要大量使用硝酸，但目前现有的硝酸制取方法设备昂贵、生产成本较高。需要一种安全、高效、节能、环保的硝酸盐的回收利用工艺方法及其制备装置。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对现有技术存在的问题，提供一种利用金属硝酸盐的热解制取硝酸的方法及其制备装置。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种利用金属硝酸盐热解制取硝酸的方法，在密闭的装置中使金属硝酸盐粉末通过热解，产生O2、NO2及金属氧化物粉末，将得到的O2、NO2导入到吸收塔中，通过吸收塔中设有的吸收液循环吸收后，得到需要浓度的硝酸。通过吸收液循环吸收，金属氧化物粉末通过螺旋输送机输出回收利用。

本发明热解的主要原理：金属硝酸盐热分解反应是指金属硝酸盐受热分解产生金属氧化物、NO₂、O₂，综合反应方程式如下:

2M(NO3)₂=2MO+4NO2↑+O2↑ ①

NO2在供氧充足的条件下，被水吸收，生成硝酸，吸收反应方程式如下:

4NO2+ O2+H2O=4HNO₃ ②

本发明涉及的金属硝酸盐是指：硝酸钙、硝酸镁、硝酸钠、硝酸钾、硝酸铜、硝酸铁等。

本发明的的整个生产系统是密封的，所需气体通过气体输送管道输入，金属硝酸盐粉末同样通过气体输送进该生产系统，所述吸收液是水，循环吸收，硝酸浓度达到生产所需浓度范围后输出储存利用，然后补充水作为吸收液，所述的装置中回转窑采用电加热，回转窑内保持正压，窑体耐高温，耐腐蚀，密封效果好，所述的用氧为纯氧。

作为本发明的优选方案，所述的密闭的装置中压力保持正压。

本发明还提供一种利用金属硝酸盐热解制取硝酸的装置，其包括依次连接的硝酸盐料仓、回转窑、吸收塔，所述的回转窑由耐高温、耐腐蚀材料制成，所述的硝酸盐的热解在回砖窑中进行，上述装置均为密闭装置。金属硝酸盐料仓上端分别通过气体输送管道与空压机、硝酸盐储存仓连接。空压机向料仓输送空气以保持料仓内压力，金属硝酸盐储存仓中的金属硝酸盐粉末通过气体输送管道输送至料仓；硝酸盐料仓下端与锁气阀上端连接，锁气阀下端与螺旋输送机进料口连接，螺旋输送机出来口连接另外一个锁气阀上端，该锁气阀的下端连接溜管，将硝酸盐粉末输送至回转窑中；回转窑用于金属硝酸盐粉末的热解，在回转窑内，硝酸盐受热分解，产生O₂、NO₂及金属氧化物粉末。回转窑出料端设置出料罩，出料罩下端连接锁气阀及螺旋输送机，螺旋输送机将金属氧化物粉末输送至储存仓回收利用。出料罩上端与气体输送管道连接，将O₂、NO₂输送至硝酸吸收塔，通过吸收液（水）循环吸收，得到所需浓度的硝酸。吸收塔上端通过气体输送管道连接液氧储槽，氧气的作用在于保持吸收塔内压力以及为吸收反应提供条件。

作为本发明的优选方案，所述装置还包括设置在回砖窑和硝酸盐料仓之间的输送装置，所述硝酸盐料仓还与空压机相连。

作为本发明的优选方案，所述装置还包括设置在回转窑之后的用于存储金属硝酸盐分解产生的金属氧化物粉末的金属氧化物粉末储仓，所述的回转窑与金属氧化物粉末储仓之间连接有输送机。

作为本发明的优选方案，所述装置还包括与吸收塔连接的液氧储槽和硝酸储槽，其中液氧储槽的进口与吸收塔连接，吸收塔的出口与硝酸储槽连接。

作为本发明的优选方案，利用金属硝酸盐在高温下的热解产生O2、NO2，并用吸收液吸收产生硝酸供生产使用，包括以下步骤：

（1）金属硝酸盐粉末由气体输送至密封金属硝酸盐料仓，同时利用空压机向金属硝酸盐料仓增压，金属硝酸盐料仓内保持正压；

（2）金属硝酸盐料仓中的金属硝酸盐通过输送机输送至回转窑；

（3）金属硝酸盐在回转窑中进行热解，产生O2、NO2及金属氧化物粉末；

（4）O2、NO2进入吸收塔，通过吸收液循环吸收，得到浓度满足要求的硝酸并存储在，而金属氧化物粉末通过输送机输出到金属氧化物粉末储仓。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：整个系统保持密封、保持正压，让硝金属硝酸盐在回转窑内充分热解，这个过程中所产生气体被吸收塔中的液体完全吸收，几乎无废气排放，无废水排放，硝酸浓度能满足湿法冶金生产需要，硝酸的回收率高，极大降低了硝酸的制取成本，同时有效解决了硝酸盐的回收利用。

附图说明

图1是本发明的工艺流程示意图。

图中标记：1-金属硝酸盐储存仓，2-空压机，3-金属硝酸盐料仓，4-锁气阀，5-螺旋输送机，6-回转窑，7-吸收塔，8-液氧储槽，9-金属氧化物粉末储仓，10-硝酸储槽。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

一种利用金属硝酸盐热解制取硝酸的方法，在密闭的装置中使金属硝酸盐粉末通过热解，产生O2、NO2及金属氧化物粉末，将得到的O2、NO2导入到吸收塔中，通过吸收塔中设有的吸收液循环吸收后，得到需要浓度的硝酸。

实施例2

一种利用金属硝酸盐热解制取硝酸的方法，在密闭的装置中使金属硝酸盐粉末通过热解，产生O2、NO2及金属氧化物粉末，将得到的O2、NO2导入到吸收塔中，通过吸收塔中设有的吸收液循环吸收后，得到需要浓度的硝酸。

所述的金属硝酸盐为硝酸钙、硝酸镁、硝酸钠、硝酸钾、硝酸铜、硝酸铁中的一种或多种。

所述的密闭的装置中压力保持正压。

所述的吸收液为水。

金属硝酸盐粉末的热分解是在回砖窑中进行。

实施例3

一种利用金属硝酸盐热解制取硝酸的装置，其包括依次连接的硝酸盐料仓、回转窑、吸收塔，所述的回转窑由耐高温、耐腐蚀材料制成，所述的硝酸盐的热解在回砖窑中进行，上述装置均为密闭装置。

实施例4

一种利用金属硝酸盐的热解制取硝酸的装置，其包括依次连接的硝酸盐料仓、回转窑、吸收塔，所述的回转窑由耐高温、耐腐蚀材料制成，所述的硝酸盐的热解在回砖窑中进行，上述装置均为密闭装置。

所述装置还包括设置在回砖窑和硝酸盐料仓之间的输送装置，所述硝酸盐料仓还与空压机相连。

所述装置还包括设置在回转窑之后的用于存储金属硝酸盐分解产生的金属氧化物粉末的金属氧化物粉末储仓，所述的回转窑与金属氧化物粉末储仓之间连接有输送机。

所述装置还包括与吸收塔连接的液氧储槽和硝酸储槽，其中液氧储槽的进口与吸收塔连接，吸收塔的出口与硝酸储槽连接。

实施例5

一种热解金属硝酸盐制备硝酸的方法，利用金属硝酸盐在高温下的热解产生O2、NO2，并用吸收液吸收产生硝酸供生产使用，包括以下步骤：

（1）金属硝酸盐粉末由气体输送至密封的金属硝酸盐料仓，同时利用空压机向金属硝酸盐料仓增压，金属硝酸盐料仓内保持正压；

（2）将金属硝酸盐料仓中的金属硝酸盐通过输送机输送至回转窑；

（3）金属硝酸盐在回转窑中进行热解，产生O2、NO2及金属氧化物粉末；

（4）O2、NO2进入吸收塔，通过吸收液循环吸收，得到浓度满足要求的硝酸并存储在，而金属氧化物粉末通过输送机输出到金属氧化物粉末储仓。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种利用金属硝酸盐热解制取硝酸的方法，其特征在于：在密闭的装置中使金属硝酸盐粉末通过热解，产生O2、NO2及金属氧化物粉末，将得到的O2、NO2导入到吸收塔中，通过吸收塔中设有的吸收液循环吸收后，得到需要浓度的硝酸。

2.如权利要求1所述的一种利用金属硝酸盐热解制取硝酸的方法，其特征在于：所述的金属硝酸盐为硝酸钙、硝酸镁、硝酸钠、硝酸钾、硝酸铜、硝酸铁中的一种或多种。

3.如权利要求1所述的一种利用金属硝酸盐热解制取硝酸的方法，其特征在于：所述的密闭的装置中压力保持正压。

4.如权利要求1所述的一种利用金属硝酸盐的热解制取硝酸的方法，其特征在于：所述的吸收液为水。

5.如权利要求1所述的一种利用金属硝酸盐热解制取硝酸的方法，其特征在于：金属硝酸盐粉末的热分解是在回砖窑中进行。

6.一种利用金属硝酸盐热解制取硝酸的装置，其特征在于：所述装置包括依次连接的硝酸盐料仓、回转窑、吸收塔，其中所述的回转窑由耐高温、耐腐蚀材料制成，所述的硝酸盐的热解在回砖窑中进行，上述装置均为密闭装置。

7.如权利要求6所述的利用金属硝酸盐热解制取硝酸的装置，其特征在于：所述装置还包括设置在回砖窑和硝酸盐料仓之间的输送装置，所述硝酸盐料仓还与空压机相连。

8.如权利要求7所述的利用金属硝酸盐热解制取硝酸的装置，其特征在于，所述装置还包括设置在回转窑之后的用于存储金属硝酸盐分解产生的金属氧化物粉末的金属氧化物粉末储仓，所述的回转窑与金属氧化物粉末储仓之间连接有输送装置。

9.如权利要求8所述的利用金属硝酸盐热解制取硝酸的装置，其特征在于，所述装置还包括与吸收塔连接的液氧储槽和硝酸储槽，其中液氧储槽的进口与吸收塔连接，吸收塔的出口与硝酸储槽连接。

10.一种利用权利要求6-9所述的装置热解金属硝酸盐制备硝酸的方法，其特征在于：利用金属硝酸盐在高温下的热解产生O2、NO2，并用吸收液吸收产生硝酸供生产使用，包括以下步骤：

（1）金属硝酸盐粉末由气体输送至密封料仓，同时利用空压机向料仓增压，料仓内保持正压；

（2）料仓中的金属硝酸盐通过输送机输送至回转窑；

（3）金属硝酸盐在回转窑中进行热解，产生O2、NO2及金属氧化物粉末；

（4）O2、NO2进入吸收塔，通过吸收液循环吸收，得到浓度满足要求的硝酸并存储在，而金属氧化物粉末通过输送机输出到金属氧化物粉末储仓。