CN111285379B - 一种蛭石加工洁净综合利用系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种蛭石加工洁净综合利用系统，所述系统包括依次连接的液体研磨设备、第一搅拌设备、第一真空过滤设备、第二搅拌设备、第二真空过滤设备、第三搅拌设备、第三真空过滤设备、第四搅拌设备、蒸发器和冷凝器。该系统在蛭石加工的基础上，结合了氯碱工业的特点，能够进行两者的生产联合工艺，既有利于降低蛭石加工产品的成本和实现资源的洁净高效利用，又能够实现氯碱工业的节能减排。本发明实施例还提供了一种蛭石加工洁净综合利用方法。

Description

一种蛭石加工洁净综合利用系统和方法
技术领域
本发明涉及蛭石加工技术领域，具体涉及一种蛭石加工洁净综合利用系统和方法。
背景技术
蛭石是一种天然、无机、无毒的矿物质，在高温作用下会膨胀，属于硅酸盐，其晶体结构为单斜晶系，分子式可以表示为：
(Mg,Fe,AI)3[(Si,Al)ilO10(OH)2].4H2O。
蛭石是由一定的花岗岩水合时产生的，它一般与石棉同时产生。由于蛭石有离子交换的能力，它对土壤的营养有极大的作用。膨胀后的蛭石用途十分广泛，但其主要用途仍是作建筑材料，包括建筑：例如轻质材料、轻质混凝土骨料(轻质墙粉料，轻质砂浆)、耐热材料、壁面材料、防火板、防火砂浆、耐火砖；保温隔热：例如吸声材料、地下管道、温室管道、保温材料、室内和隧道内装、公共场所的墙壁和天花板；冶金：例如钢架包覆材、制铁、铸造除渣、高层建筑钢架的包覆材料、蛭石散料；农林：例如高尔夫球场草坪，种子保存剂、土壤调节剂、湿润剂、植物生长剂、饲料添加剂、钓饵；以及其他方面：包括吸附剂、助滤剂、化学制品和化肥的活性载体、污水处理、海水油污吸附、香烟过滤嘴，炸药密度调节剂等。这些对于蛭石的利用方式均基于蛭石本身而非分解产物。
氯碱，即氯碱工业，也指使用饱和食盐水制氯气、氢气、烧碱的方法。工业上用电解饱和NaCl溶液的方法来制取NaOH、Cl2和H2，并以它们为原料生产一系列化工产品，称为氯碱工业。氯碱工业是最基本的化学工业之一，它的产品除应用于化学工业本身外，还广泛应用于轻工业、纺织工业、冶金工业、石油化学工业以及公用事业。
现有的蛭石加工和氯碱工业没有必然联系，未能实现两者的综合利用和对环境友好的洁净生产。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种蛭石加工洁净综合利用系统，该系统在蛭石加工的基础上，结合了氯碱工业的特点，能够进行两者的生产联合工艺，既有利于降低蛭石加工产品的成本和实现资源的洁净高效利用，又能够实现氯碱工业的节能减排。本发明实施例还提供了一种蛭石加工洁净综合利用方法。
为实现上述目的，本发明实施例的一个方面提供一种蛭石加工洁净综合利用系统，所述系统包括依次连接的液体研磨设备、第一搅拌设备、第一真空过滤设备、第二搅拌设备、第二真空过滤设备、第三搅拌设备、第三真空过滤设备、第四搅拌设备、蒸发器和冷凝器，所述冷凝器的冷凝水出口同所述液体研磨设备连接；其中
所述第一搅拌设备和所述第四搅拌设备连接到氯碱化工厂的盐酸产品线输出端；所述第二搅拌设备和所述第三搅拌设备连接到氯碱化工厂的氢氧化钠产品线输出端；所述第四搅拌设备和所述蒸发器还分别具有出口以连接到氯碱化工厂的粗盐精制车间。
进一步的，所述液体研磨设备带有分级筛网。所述分级筛网用于控制液体研磨设备的原料研磨粒径，研磨后的悬浊液经液体分级筛网过滤，过滤固体返回到液体研磨设备中继续研磨，直至研磨后的悬浊液全部通过分级筛网，获得所需的蛭石混悬液。
进一步的，所述分级筛网的目数为600-1250目。此筛网目数设置可以适用于大多数蛭石混悬液的要求，而具体目数可以根据产品要求而定，如根据要求获得的二氧化硅粉体产品的比表面积而确定相应目数。
进一步的，所述第三真空过滤设备还连接有滤饼清洗设备和水热合成设备。所述滤饼清洗设备可以包括压滤机中设置的冲洗管道，用于冲洗压滤机滤腔中存储的滤饼；所述水热合成设备可以包括水热合成仪，例如微波水热平行合成仪，例如XH-800S微波水热平行合成仪。
本发明实施例的另一个方面提供一种蛭石加工洁净综合利用方法，所述方法包括下列步骤：
(1)将水与膨胀蛭石按体积比(10～20):1加入到液体研磨设备中进行研磨，获得蛭石混悬液；此体积比能为膨胀蛭石提供充分研磨条件，并有利于后续步骤中对于作为溶剂或反应物的水的含量需求；当所述体积比不足10:1时，有可能导致膨胀蛭石研磨不充分以及后续水量不足，当体积比超过20:1时，有可能导致成本(耗水量)提高以及工时不必要地增加；
(2)将所述蛭石混悬液输送至第一搅拌设备中，在60℃下搅拌的同时加入盐酸并继续加热搅拌12～36小时，得到含有二氧化硅的酸溶液混合物；所述盐酸的质量浓度为10％，所述蛭石混悬液与盐酸的体积比为(5～6):1；在60℃下搅拌能提供较佳的反应速度和能耗之间的平衡，而蛭石混悬液与盐酸的所述体积比能够获得适合的蛭石处理程度和酸溶液pH值；
(3)将所述含有二氧化硅的酸溶液混合物输送至第一真空过滤设备中过滤，得到第一滤饼和第一滤液，所述第一滤饼经干燥处理后得到二氧化硅粉体产品；所述第一滤液输送至第二搅拌设备中；
(4)向所述第一滤液中加入双氧水至溶液变至淡红色，在60℃下搅拌的同时向溶液中缓慢加入氢氧化钠溶液，产生砖红色沉淀，缓慢搅拌下继续加入氢氧化钠溶液，至不再产生砖红色沉淀，此时控制溶液pH值不高于4.5；所述双氧水的质量浓度为30％，所述氢氧化钠溶液的浓度为1mol/L；在60℃下搅拌能提供较佳的反应速度和能耗之间的平衡，而氢氧化钠溶液的所述浓度能够在满足pH值要求的情况下获得适合的溶液浓度，从而有利于后续处理步骤；
(5)将步骤(4)所得含有砖红色沉淀的溶液混合物输送至第二真空过滤设备中过滤，得到第二滤饼和第二滤液，所述第二滤饼经干燥处理后得到氢氧化铁粉体产品，所述第二滤液输送至第三搅拌设备中；
(6)在搅拌下向所述第二滤液中快速加入氢氧化钠溶液，并提高搅拌速度以快速混合均匀，例如提高3～5倍搅拌速度，产生白色沉淀；所述氢氧化钠溶液的浓度为1mol/L，所述第二滤液与氢氧化钠溶液的体积比为(1.5～2.5):1，优选2:1；第二滤液与氢氧化钠溶液的所述体积比考虑到后续处理步骤(如水热合成)对于溶液浓度的要求，使得后续步骤反应充分、快速；
(7)将步骤(6)所得含有白色沉淀的溶液混合物输送至第三真空过滤设备中过滤，得到第三滤饼和第三滤液，所述第三滤饼经处理后得到镁铝水滑石胶体溶液，所述第三滤液输送至第四搅拌设备中；
(8)向所述第三滤液中缓慢加入盐酸，调节溶液至中性(pH＝7)，得到淡盐水。调节溶液至中性可以满足后续重复利用的要求(如输送至氯碱化工厂)。
进一步的，所述方法还包括：
(9)将所述淡盐水输送至氯碱化工厂的粗盐精制车间，作为原料进入到氯碱生产工序中；和/或将所述淡盐水输送至蒸发器中蒸发结晶，得到粗盐，作为原料进入到氯碱生产工序中。所述蒸发结晶在100℃～120℃的范围内进行。该温度能够获得较佳的蒸发速度和能耗之间的平衡，当温度不足100℃时，可能导致蒸发结晶时间不必要地增加，且同氯碱化工厂的生产不匹配；而当温度超过120℃时，可能增加了不必要的能耗。
进一步的，所述方法还包括：
(10)将所述蒸发器中的蒸汽输送至冷凝器中进行冷凝，得到冷凝水，并将所述冷凝水作为原料加入到步骤(1)中。
即所得到的冷凝水可以作为步骤(1)中的水，与膨胀蛭石一起加入到液体研磨设备中进行研磨，从而投入到下一个循环流程工艺中。
进一步的，步骤(7)中所述第三滤饼经滤饼清洗和水热合成处理后得到镁铝水滑石胶体溶液。
进一步的，所述方法中使用的盐酸和氢氧化钠溶液均为来自于氯碱化工厂的产品。
进一步的，步骤(1)中所述液体研磨设备带有分级筛网，通过所述分级筛网控制液体研磨设备的原料研磨粒径，研磨后的悬浊液经液体分级筛网过滤，过滤固体返回到液体研磨设备中继续研磨，最终使蛭石混悬液过筛网1250目。作为非限制性的实例，使蛭石混悬液过筛网1250目可以以较少的能耗获得更高比表面积的二氧化硅粉体产品，有利于提高产品附加值。
本发明实施例具有如下优点：
1、本发明技术方案将蛭石加工与氯碱工业相结合，获得所述生产联合工艺，既有利于降低蛭石加工产品的成本和实现资源的洁净高效利用，又能实现氯碱工业节能减排。
2、通过将膨胀蛭石研磨、依次与酸、碱等混合、过滤、干燥等操作，逐步分离出二氧化硅粉体、氢氧化铁粉体和镁铝水滑石胶体，扩展了蛭石产品的应用范围。
3、所述系统容易通过组合现有设备获得，所述方法的工艺流程简明，本领域技术人员容易通过调节各设备和步骤的参数来控制反应流程，从而获得所需要的产品。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
图1为本发明实施例提供的一种蛭石加工洁净综合利用系统和方法的结构和工艺流程示意图。
图2为本发明实施例获得的二氧化硅粉体产品的样品照片。
图3为本发明实施例获得的氢氧化铁粉体产品的样品照片。
其中附图标记为：
1、液体研磨设备及分级筛网；2、第一搅拌设备；3、第一真空过滤设备；4、第二搅拌设备；5、第二真空过滤设备；6、第三搅拌设备；7、第三真空过滤设备；8、第四搅拌设备；9、蒸发器；10、冷凝器；11、滤饼清洗设备和水热合成设备。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
如图1所示，在一个实施方案中，所述蛭石加工洁净综合利用系统包括依次连接的液体研磨设备1、第一搅拌设备2、第一真空过滤设备3、第二搅拌设备4、第二真空过滤设备5、第三搅拌设备6、第三真空过滤设备7、第四搅拌设备8、蒸发器9和冷凝器10，冷凝器10的冷凝水出口同液体研磨设备1连接；
另外，液体研磨设备1带有分级筛网，用于控制液体研磨设备1的原料研磨粒径，研磨后的悬浊液经液体分级筛网过滤，过滤固体返回到液体研磨设备1中继续研磨，直至研磨后的悬浊液全部通过分级筛网，获得所需的蛭石混悬液。所述分级筛网的目数为600-1250目。此筛网目数设置可以适用于大多数蛭石混悬液的要求，而具体目数可以根据产品要求而定。
第一搅拌设备2和第四搅拌设备8连接到氯碱化工厂的盐酸产品线输出端；第二搅拌设备4和第三搅拌设备6连接到氯碱化工厂的氢氧化钠产品线输出端；第四搅拌设备8和蒸发器9还分别具有出口以连接到氯碱化工厂的粗盐精制车间。
第三真空过滤设备7还连接有滤饼清洗设备和水热合成设备11。所述滤饼清洗设备为压滤机中设置的冲洗管道，用于冲洗压滤机滤腔中存储的滤饼；所述水热合成设备为北京祥鹄科技XH-800S微波水热平行合成仪。
实施例2
如图1所示，在一个实施方案中，所述蛭石加工洁净综合利用方法包括下列步骤：
(1)将水与膨胀蛭石按体积比15:1加入到液体研磨设备1中进行研磨，获得蛭石混悬液；液体研磨设备1带有分级筛网，通过分级筛网控制液体研磨设备的原料研磨粒径，研磨后的悬浊液经液体分级筛网过滤，过滤固体返回到液体研磨设备中继续研磨，最终使蛭石混悬液过筛网1250目；
(2)将所述蛭石混悬液输送至第一搅拌设备2中，在60℃下搅拌的同时加入盐酸(来自氯碱化工厂)并继续加热搅拌12～36小时，得到含有二氧化硅的酸溶液混合物；所述盐酸的质量浓度为10％，所述蛭石混悬液与盐酸的体积比为5:1；
(3)将所述含有二氧化硅的酸溶液混合物输送至第一真空过滤设备3中过滤，得到第一滤饼和第一滤液，所述第一滤饼经干燥处理后得到二氧化硅粉体产品(如图2所示)；所述第一滤液输送至第二搅拌设备4中；
(4)向所述第一滤液中加入双氧水至溶液变至淡红色，在60℃下搅拌的同时向溶液中缓慢加入氢氧化钠溶液(来自氯碱化工厂)，产生砖红色沉淀，缓慢搅拌下继续加入氢氧化钠溶液，至不再产生砖红色沉淀，此时控制溶液pH值不高于4.5；所述双氧水的质量浓度为30％，所述氢氧化钠溶液的浓度为1mol/L；
(5)将步骤(4)所得含有砖红色沉淀的溶液混合物输送至第二真空过滤设备5中过滤，得到第二滤饼和第二滤液，所述第二滤饼经干燥处理后得到氢氧化铁粉体产品(如图3所示)，所述第二滤液输送至第三搅拌设备6中；
(6)在搅拌下向所述第二滤液中快速加入氢氧化钠溶液(来自氯碱化工厂)，并提高3倍搅拌速度以快速混合均匀，瞬间产生白色沉淀；所述氢氧化钠溶液的浓度为1mol/L，所述第二滤液与氢氧化钠溶液的体积比为2:1；
(7)将步骤(6)所得含有白色沉淀的溶液混合物输送至第三真空过滤设备7中过滤，得到第三滤饼和第三滤液，所述第三滤饼经滤饼清洗和水热合成处理后得到镁铝水滑石胶体溶液，所述第三滤液输送至第四搅拌设备8中；
(8)向所述第三滤液中缓慢加入盐酸，调节溶液至中性(pH＝7)，得到淡盐水；
(9)将所述淡盐水输送至氯碱化工厂的粗盐精制车间，作为原料进入到氯碱生产工序中；另外，还将所述淡盐水输送至蒸发器9中在120℃蒸发结晶，得到粗盐，作为原料进入到氯碱生产工序中；
(10)将所述蒸发器9中的蒸汽输送至冷凝器10中进行冷凝，得到冷凝水，并将所述冷凝水作为原料加入到步骤(1)中。所得到的冷凝水可以作为步骤(1)中的水，与膨胀蛭石一起加入到液体研磨设备1中进行研磨，从而投入到下一个循环流程工艺中。
本发明技术方案将蛭石加工与氯碱工业相结合，获得所述生产联合工艺，通过将膨胀蛭石研磨、依次与酸、碱等混合、过滤、干燥等操作，逐步分离出二氧化硅粉体、氢氧化铁粉体和镁铝水滑石胶体，扩展了蛭石产品的应用范围。既有利于降低蛭石加工产品的成本和实现资源的洁净高效利用，又能实现氯碱工业节能减排。所述系统容易通过组合现有设备获得，所述方法的工艺流程简明，本领域技术人员容易通过调节各设备和步骤的参数来控制反应流程，从而获得所需要的产品。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种蛭石加工洁净综合利用系统，其特征在于，所述系统包括依次连接的液体研磨设备、第一搅拌设备、第一真空过滤设备、第二搅拌设备、第二真空过滤设备、第三搅拌设备、第三真空过滤设备、第四搅拌设备、蒸发器和冷凝器，所述冷凝器的冷凝水出口同所述液体研磨设备连接；其中
所述第一搅拌设备和所述第四搅拌设备连接到氯碱化工厂的盐酸产品线输出端；所述第二搅拌设备和所述第三搅拌设备连接到氯碱化工厂的氢氧化钠产品线输出端；所述第四搅拌设备和所述蒸发器还分别具有出口以连接到氯碱化工厂的粗盐精制车间。
2.根据权利要求1所述的蛭石加工洁净综合利用系统，其特征在于，所述液体研磨设备带有分级筛网，所述分级筛网的目数为600-1250目。
3.根据权利要求1所述的蛭石加工洁净综合利用系统，其特征在于，所述第三真空过滤设备还连接有滤饼清洗设备和水热合成设备。
4.根据权利要求3所述的蛭石加工洁净综合利用系统，其特征在于，所述滤饼清洗设备包括压滤机中设置的冲洗管道；所述水热合成设备包括微波水热平行合成仪。
5.一种蛭石加工洁净综合利用方法，其特征在于，所述方法包括下列步骤：
(1)将水与膨胀蛭石按体积比(10～20):1加入到液体研磨设备中进行研磨，获得蛭石混悬液；
(2)将所述蛭石混悬液输送至第一搅拌设备中，在60℃下搅拌的同时加入盐酸并继续加热搅拌12～36小时，得到含有二氧化硅的酸溶液混合物；所述盐酸的质量浓度为10％，所述蛭石混悬液与盐酸的体积比为(5～6):1；
(3)将所述含有二氧化硅的酸溶液混合物输送至第一真空过滤设备中过滤，得到第一滤饼和第一滤液，所述第一滤饼经干燥处理后得到二氧化硅粉体产品；所述第一滤液输送至第二搅拌设备中；
(4)向所述第一滤液中加入双氧水至溶液变至淡红色，在60℃下搅拌的同时向溶液中缓慢加入氢氧化钠溶液，产生砖红色沉淀，缓慢搅拌下继续加入氢氧化钠溶液，至不再产生砖红色沉淀，此时控制溶液pH值不高于4.5；所述双氧水的质量浓度为30％，所述氢氧化钠溶液的浓度为1mol/L；
(5)将步骤(4)所得含有砖红色沉淀的溶液混合物输送至第二真空过滤设备中过滤，得到第二滤饼和第二滤液，所述第二滤饼经干燥处理后得到氢氧化铁粉体产品，所述第二滤液输送至第三搅拌设备中；
(6)在搅拌下向所述第二滤液中快速加入氢氧化钠溶液，并提高搅拌速度以快速混合均匀，产生白色沉淀；所述氢氧化钠溶液的浓度为1mol/L，所述第二滤液与氢氧化钠溶液的体积比为(1.5～2.5):1；
(7)将步骤(6)所得含有白色沉淀的溶液混合物输送至第三真空过滤设备中过滤，得到第三滤饼和第三滤液，所述第三滤饼经处理后得到镁铝水滑石胶体溶液，所述第三滤液输送至第四搅拌设备中；
(8)向所述第三滤液中缓慢加入盐酸，调节溶液至中性，得到淡盐水。
6.根据权利要求5所述的蛭石加工洁净综合利用方法，其特征在于，将所述淡盐水输送至氯碱化工厂的粗盐精制车间，作为原料进入到氯碱生产工序中；和/或将所述淡盐水输送至蒸发器中蒸发结晶，得到粗盐，作为原料进入到氯碱生产工序中。
7.根据权利要求6所述的蛭石加工洁净综合利用方法，其特征在于，将所述蒸发器中的蒸汽输送至冷凝器中进行冷凝，得到冷凝水，并将所述冷凝水作为原料加入到步骤(1)中。
8.根据权利要求5所述的蛭石加工洁净综合利用方法，其特征在于，步骤(7)中所述第三滤饼经滤饼清洗和水热合成处理后得到镁铝水滑石胶体溶液。
9.根据权利要求5所述的蛭石加工洁净综合利用方法，其特征在于，所述方法中使用的盐酸和氢氧化钠溶液均为来自于氯碱化工厂的产品。
10.根据权利要求5所述的蛭石加工洁净综合利用方法，其特征在于，步骤(1)中所述液体研磨设备带有分级筛网，通过所述分级筛网控制液体研磨设备的原料研磨粒径，研磨后的悬浊液经液体分级筛网过滤，过滤固体返回到液体研磨设备中继续研磨，最终使蛭石混悬液过筛网1250目。
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