CN109665546A - 一种含铵废水的脱铵工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种含铵废水的脱铵工艺，包括以下步骤：将含铵废水蒸干，获得铵盐、钠盐的混合物；将铵盐、钠盐的混合物粉末与碱粉末缓慢混合，反应释放的气体经酸吸收，获得铵盐溶液；反应得到的固体产物加热煅烧，煅烧释放的气体经酸吸收，获得铵盐溶液，煅烧产物经破碎，获得钠盐。反应所得铵盐溶液均是纯净的，可以返回沉钒工序作为铵盐使用；所述钠盐可做产品销售。本发明含铵废水的脱铵工艺能解决铵回收过程的杂质富集问题，并有效降低含铵废水的处理成本。

Description

一种含铵废水的脱铵工艺
技术领域
本发明涉及废水处理技术，尤其涉及一种含铵废水的脱铵工艺。
背景技术
目前，钒化工生产的一般流程是：铵盐沉淀法获得偏钒酸铵或者多钒酸铵，所使用的铵盐是硫酸铵或者氯化铵，铵盐沉淀法产生的废水中含有钠盐和过量的铵盐，我国环境排放标准中对排水中的铵和盐浓度均有着严格的规定，因此需要对废水进行处理达标，才能排放，现有的沉钒废水处理方法：
方案1、直将沉钒废水蒸发结晶，首先结晶获得硫酸钠或氯化钠晶体，剩余的液体为以硫酸铵或氯化铵为主的铵钠盐混合溶液，返回沉钒工序用于钒沉淀所需的铵盐。
方案2、向沉钒废水中加入液碱加热蒸铵，所得氨气经冷凝获得氨水，或者以酸为溶质吸收氨气，获得铵盐溶液；将蒸铵后的液体蒸发结晶获得氯化钠或硫酸钠晶体。
上述两种沉钒废水处理方案均存在不同程度的问题：方案1的缺点是随着盐溶液返回沉钒工序，硫酸钠/硫酸铵混合溶液中的杂质含量逐渐富集，导致钒酸铵中的杂质含量逐渐累积升高，例如沉钒前溶液中的钾含量为0.5g/L，V2O5 80g/L，沉淀AMV中的钾为200ppm，沉钒废水经方案1处理，返回下一次的沉钒过程，导致沉钒前溶液中的钾含量升高为0.75g/L，沉钒后AMV的钾含量为350ppm。综上，方案1所述沉钒废水处理方法不适合高纯钒产品的生产过程。
方案2所述沉钒废水处理方法的缺点是成本高，在蒸铵时需要使用液体氢氧化钠、将废水整体高温蒸煮脱铵，液体氢氧化钠价格昂贵，近几年有持续走高的趋势。
发明内容
本发明的目的在于，针对目前沉钒废水处理方法存在的诸多问题，提出一种含铵废水的脱铵工艺，该工艺能解决铵回收过程的杂质富集问题，并有效降低含铵废水的处理成本。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种含铵废水的脱铵工艺，包括以下步骤：
步骤1)、将含铵废水蒸干，获得铵盐、钠盐的混合物；
步骤2)、将铵盐、钠盐的混合物粉末与碱粉末缓慢混合，反应释放的气体经酸吸收，获得铵盐溶液；
步骤3)、将步骤2)反应得到的固体产物加热煅烧，煅烧释放的气体经酸吸收，获得铵盐溶液，煅烧产物经破碎，获得钠盐。
所述步骤2)中获得的铵盐溶液与步骤3)中获得的铵盐溶液均是纯净的，可以返回沉钒工序作为铵盐使用；所述钠盐可做产品销售。
进一步地，所述含铵废水为主要成分为铵盐、钠盐的沉钒废水。所述沉钒废水的主要成分为0.5～2mol/L的硫酸钠和0.2～2mol/L的硫酸铵。
进一步地，步骤1)所述蒸干采用的蒸干设备为：多效蒸发器、MVR或喷雾干燥器。
进一步地，步骤1)所述碱粉末为碳酸钠和/或氢氧化钠粉末。
进一步地，所述铵盐、钠盐的混合物粉末与碱粉末按照铵与碱中钠的物质的量之比为0.8～1:1～1.5混合。
进一步地，步骤2)和步骤3)所述酸为硫酸或盐酸。
进一步地，所述酸浓度为1-5mol/L。
进一步地，所述煅烧温度为100～600℃，优选200～400℃，煅烧时间为0.5～10h，优选为2-5h。
进一步地，含铵废水的脱铵工艺包括以下步骤：
步骤1)、将主要成分为铵、钠盐的沉钒废水蒸干，获得硫酸钠与硫酸铵的混合物；
步骤2)、将硫酸钠与硫酸铵的混合物粉末与碳酸钠和/或氢氧化钠粉末缓慢混合，反应释放的氨气及二氧化碳经硫酸吸收，获得硫酸铵溶液；
步骤3)、将步骤2)反应得到的固体产物加热煅烧，使氨、二氧化碳彻底从固体中脱除，将铵盐完全转化成钠盐，煅烧释放的气体经酸吸收，获得铵盐溶液，煅烧产物经破碎，获得无水的硫酸钠。
本发明的反应原理如下：
将含铵废水蒸发结晶，获得硫酸铵-硫酸钠的混合盐；
将上述混合盐与碳酸钠混合，低温煅烧脱铵；
铵盐与碳酸钠反应：
(NH4)2SO4+Na2CO3＝Na2SO4+2NH3+CO2+H2O
以硫酸吸收氨气，获得硫酸铵溶液，返回沉钒工序。
2NH3+H2SO4＝(NH4)2SO4
本发明公开的含铵废水的脱铵工艺步骤简单、科学，与现有技术相比较具有以下优点：
1)本发明以碳酸钠代替氢氧化钠进行脱铵，能显著的降低含铵废水的处理成本；
2)本发明先蒸发结晶获得盐固体(铵盐、钠盐的混合物)，再进行脱铵反应，减少了加热的物质质量，减少了热量损失。
3)本发明铵盐中的铵以氨气形式脱离，并被吸收变成铵盐(硫酸铵)，实现了铵盐与杂质元素的分离，解决了钒盐沉淀过程中的杂质富集问题。本发明制备得到的铵盐溶液是纯净的，能返回沉钒工序作为铵盐使用；制备得到的钠盐可做产品销售。
附图说明
图1是实施例1含铵废水的脱铵工艺流程图。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明进一步说明：
实施例1
本实施例公开了一种含铵废水的脱铵工艺，所述含铵废水为经深度脱钒的沉钒废水，深度脱钒的沉钒废水中含硫酸钠200g/L、硫酸铵130g/L，沉钒废水进入多效蒸发器，蒸发获得硫酸钠/硫酸铵的晶体；
硫酸钠/硫酸铵晶体中硫酸钠含量60％wt，硫酸铵含量40％wt；
具体地，所述含铵废水的脱铵工艺，如图1可见，包括以下步骤：
将上述晶体与氢氧化钠粉末混合，混合比例为1t：243Kg；混合过程中释放的气体经硫酸喷淋吸收，获得硫酸铵溶液；
将混合好的物料送入回转窑中，煅烧温度为300℃，煅烧时间2h；
以硫酸喷淋吸收煅烧产生的尾气，获得硫酸铵溶液，待硫酸铵溶液接近饱和时返回沉钒工序，作为沉淀剂使用；
煅烧的产物为硫酸钠晶体，铵含量<0.01％wt。
实施例2
本实施例公开了一种含铵废水的脱铵工艺，所述含铵废水为经深度脱钒的沉钒废水，深度脱钒的沉钒废水中含氯化钠150g/L，氯化铵150g/L，沉钒废水进入MVR蒸发器，蒸发获得氯化钠/氯化铵的晶体；
氯化钠/氯化铵晶体中氯化钠含量51％wt，氯化铵含量49％wt；
将上述晶体与碳酸钠粉末按比例为1t：390Kg混合放入匣钵中，混合过程中释放的气体经盐酸喷淋吸收，获得氯化铵溶液；将匣钵推送入推板窑中，400℃，煅烧1h；
以3mol/L盐酸喷淋吸收煅烧产生的尾气，获得氯化铵溶液，返回沉钒工序，作为沉淀剂使用；
煅烧的产物为氯化钠晶体，铵含量<0.01％wt。
实施例3
本实施例公开了一种含铵废水的脱铵工艺，所述含铵废水为经深度脱钒的沉钒废水，深度脱钒的沉钒废水中含硫酸钠100g/L，硫酸铵250g/L，进入喷雾干燥器，蒸发获得硫酸钠/硫酸铵的晶体；
硫酸钠/硫酸铵晶体中硫酸钠含量29％wt，硫酸铵含量71％wt；
将上述晶体与碳酸钠粉末按比例为1t：570Kg混合放入不锈钢坩埚中，混合过程中释放的气体经硫酸喷淋吸收，获得硫酸铵溶液；将不锈钢坩埚推送入隧道窑中，500℃，煅烧0.5h；
以4mol/L硫酸喷淋吸收煅烧产生的尾气，获得硫酸铵溶液，待硫酸铵溶液接近饱和时返回沉钒工序，作为沉淀剂使用；
煅烧的产物为硫酸钠晶体，铵含量<0.01％wt。
在实施例3中，570Kg碳酸钠价格为1368元，如果按照实施例2进行脱铵，需要的液碱为1.43t，价格1973元/t，两者相差605元。显然实施例3所提供的方案成本更有优势。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种含铵废水的脱铵工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1)、将含铵废水蒸干，获得铵盐、钠盐的混合物；
步骤2)、将铵盐、钠盐的混合物粉末与碱粉末混合，反应释放的气体经酸吸收，获得铵盐溶液；
步骤3)、将步骤2)反应得到的固体产物加热煅烧，煅烧释放的气体经酸吸收，获得铵盐溶液，煅烧产物经破碎，获得钠盐。
2.根据权利要求1所述含铵废水的脱铵工艺，其特征在于，所述含铵废水为主要成分为铵盐、钠盐的沉钒废水。
3.根据权利要求1所述含铵废水的脱铵工艺，其特征在于，步骤1)所述蒸干采用的蒸干设备为：多效蒸发器、MVR或喷雾干燥器。
4.根据权利要求1所述含铵废水的脱铵工艺，其特征在于，步骤1)所述碱粉末为碳酸钠和/或氢氧化钠粉末。
5.根据权利要求1所述含铵废水的脱铵工艺，其特征在于，所述铵盐、钠盐的混合物粉末与碱粉末按照铵与碱中钠物质的量之比为0.8～1:1～1.5。
6.根据权利要求1所述含铵废水的脱铵工艺，其特征在于，步骤2)和步骤3)所述酸为硫酸或盐酸。
7.根据权利要求7所述含铵废水的脱铵工艺，其特征在于，所述酸浓度为1～5mol/L。
8.根据权利要求1所述含铵废水的脱铵工艺，其特征在于，所述煅烧温度为100～600℃，煅烧时间为0.5～10h。
9.根据权利要求1所述含铵废水的脱铵工艺，其特征在于，含铵废水的脱铵工艺，包括以下步骤：
步骤1)、将主要成分为铵、钠盐的沉钒废水蒸干，获得硫酸钠与硫酸铵的混合物，或者是氯化钠与氯化铵的混合物；
步骤2)、将钠盐与铵盐的混合物粉末与碳酸钠和/或氢氧化钠粉末缓慢混合，反应释放的氨气经酸吸收，获得硫酸铵溶液；
步骤3)、将步骤2)反应得到的固体产物加热煅烧，使氨、二氧化碳彻底从固体中脱除，将铵盐完全转化成钠盐，煅烧释放的气体经酸吸收，获得铵盐溶液，煅烧产物经破碎，获得无水的钠盐。
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