CN113292082A - 一种用粉煤灰定向结晶硫酸铵复盐的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用粉煤灰定向结晶硫酸铵复盐的方法，包括以下步骤：（1）电解金属锰化合制液；（2）收酸；（3）中和；（4）除重金属、硫化；（5）压滤；（6）加硫酸铝；除杂后的硫酸锰弱酸溶液按每立方米加入0.15‑0.5Kg硫酸铝，搅拌30分钟；（7）加粉煤灰；然后按每立方米硫酸锰弱酸溶液加入1‑2Kg粉煤灰，再进行搅拌30分钟以上；（8）静置；静置4‑6小时；（9）精滤；（10）煅烧；（11）滤渣的二次利用；将除去硫、氮元素的滤渣用于步骤（7）中，并和新的粉煤灰一起按照3∶1的比例配合使用。本发明方法添加的粉煤灰与硫酸铝对硫酸铵及其复盐有诱导作用，加速了定向结晶；降低工人清理硫酸铵复盐结晶的劳动强度。

Description

一种用粉煤灰定向结晶硫酸铵复盐的方法
技术领域
本发明属于化工工程技术领域，具体涉及一种用粉煤灰定向结晶硫酸铵复盐的方法。
背景技术
在电解锰制液的过程中主要采用酸溶的形式将有效成分溶解下来，与此同时，原料矿石中的其他相对活泼的金属元素也被溶解下来，在制液净化工段进行除铁、除重金属，其中镁元素是不会被去除的，为了减少浸取时间，多余的酸用氨水进行中和，调节电解液的pH值，在电解锰过程中需硫酸铵与硫酸锰，形成锰铵离子匹配来稳定电解生产，增加电解液的导电性，提高电效率，是一种电解缓冲剂，有时还要加入一定量的氨水。因此中性液中过量的硫酸铵、和镁盐及生产过程中带入的有机物等富集过剩的杂质，随着温度的变化，会有大量的复盐结晶析出。
每生产一吨电解金属锰，产生1.2吨复盐结晶。不仅给电解锰生产带来清除硫铵复盐和堵塞的困难，同时还增加清理、转运、储存、处理成本和资源浪费、污染环境的风险。是制约企业长远发展的瓶颈问题。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种用粉煤灰定向结晶硫酸铵复盐的方法。
为了达到以上目的，本发明采取以下技术方案：
一种用粉煤灰定向结晶硫酸铵复盐的方法，包括以下步骤：
（1）电解金属锰化合制液；利用硫酸与碳酸锰化合反应制取硫酸锰弱酸溶液，酸度控制在3-4g/L；
（2）收酸；利用焙烧粉，将硫酸锰弱酸溶液的酸度控制至小于或者等于0.74g/l；
（3）中和；用氨水中和将硫酸锰弱酸溶液的PH中和至6.7-7.0；
（4）除重金属、硫化；
（5）压滤；对中和后的硫酸锰弱酸溶液进行压滤除杂；
（6）加硫酸铝；除杂后的硫酸锰弱酸溶液按每立方米加入0.15-0.5Kg硫酸铝，搅拌30分钟；
（7）加粉煤灰；然后按每立方米硫酸锰弱酸溶液加入1-2Kg粉煤灰，再进行搅拌30分钟以上；
（8）静置；静置4-6小时；
（9）精滤；进行固液分离，精滤后的中性液作为电解液，固体包括定向结晶的硫酸铵复盐在内的滤渣；
（10）煅烧；将精滤后的滤渣经过煅烧，除去硫、氮元素并回收；
（11）滤渣的二次利用；将除去硫、氮元素的滤渣用于步骤（7）中，并和新的粉煤灰一起按照3∶1的比例配合使用。
进一步地，步骤（10）中煅烧包括两级煅烧，一级煅烧温度为513-550℃，产生的氨气用于制氨水，二级煅烧温度为1200℃，产生的气体用于制硫酸。
进一步地，步骤（10）中的滤渣包括硫酸铵渣，一级煅烧时，将滤渣:加纳锰矿粉为1:1.5混合均匀后置入蒸发皿中，并放入高温炉，升温至550℃保温1小时，固住硫酸铵中的硫，脱去硫酸铵中水份、NH3、SO2及一些挥发性物质，对烧后熟料检测无氨后再进入高温炉中进行二级煅烧，将温度设定为1200℃，保温1小时，进行脱硫。
有益效果：燃煤电厂的粉煤灰排放量逐年增加，成为当前排量较大的工业废渣之一，本发明方法实现了粉煤灰用于电解金属锰的资源化综合利用；添加的粉煤灰与硫酸铝对硫酸铵及其复盐有诱导作用，加速了定向结晶；可对结晶物进行集中结晶，降低工人清理硫酸铵复盐结晶的劳动强度。
附图说明
图1为用粉煤灰定向结晶硫酸铵复盐的方法的流程示意框图。
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。
一种用粉煤灰定向结晶硫酸铵复盐的方法，包括以下步骤：
（1）电解金属锰化合制液；利用硫酸与碳酸锰化合反应制取硫酸锰弱酸溶液的余酸，酸度控制在3-4g/L；
（2）收酸；利用焙烧粉，将硫酸锰弱酸溶液的酸度控制至小于或者等于0.74g/l；
（3）中和；用氨水中和将硫酸锰弱酸溶液的PH中和至6.7-7.0；
（4）除重金属、硫化；
（5）压滤；对中和后的硫酸锰弱酸溶液进行压滤除杂；
（6）加硫酸铝；除杂后的硫酸锰弱酸溶液按每立方米加入0.15-0.5Kg硫酸铝，搅拌30分钟；
（7）加粉煤灰；然后按每立方米硫酸锰弱酸溶液加入1-2Kg粉煤灰，再进行搅拌30分钟以上；
（8）静置；静置4-6小时；
（9）精滤；进行固液分离，精滤后的中性液作为电解液，固体包括定向结晶的硫酸铵复盐在内的滤渣；
（10）煅烧；将精滤后的滤渣经过煅烧，除去硫、氮元素并回收；发生的化学反应为：3（NH4)2SO4= 3SO2↑+ 4NH3↑+ N2↑+ 6H2O↑ ；
（11）滤渣的二次利用；将除去硫、氮元素的滤渣用于步骤（7）中，并和新的粉煤灰一起按照3∶1的比例配合使用。
进一步地，步骤（10）中煅烧包括两级煅烧，一级煅烧温度为513-550℃，产生的氨气用于制氨水，二级煅烧温度为1200℃，产生的气体用于制硫酸。
进一步地，如图1所示，步骤（10）中的滤渣包括硫酸铵渣，一级煅烧时，将滤渣:加纳锰矿粉为1:1.5混合均匀后置入蒸发皿中，并放入高温炉，升温至550℃保温1小时，固住硫酸铵中的硫，脱去硫酸铵中水份、NH3、SO2及一些挥发性物质，对烧后熟料检测无氨后再进入高温炉中进行二级煅烧，将温度设定为1200℃，保温1小时，进行脱硫。
作用机理：粉煤灰以富铝玻璃体存在，其中以Si02和A1203,的含量为主，同时含有少量的Fe203、CuO、MgO、Na20等化合物，有时候还含有比较高的Ca0,还含有未燃尽的碳、未发生变化的矿物（如石英等）和碎片等。由于其中含有许多不规则形状的玻璃状颗粒，而且这些颗粒中还含有不同数量的小气泡，因此粉煤灰表面呈多孔结构，而表面上的原子力都呈未饱和状态，使得粉煤灰有了一定的表面能。此外，粉煤灰中还含有少量具有交换特性的微粒，如沸石、活性炭等。这样就使得粉煤灰具有了很强的物理吸附和化学吸附性能。粉煤灰与吸附质（杂物质分子）间通过分子间引力产生吸附，其吸附作用由粉煤灰的多孔性及比表面积决定。吸附时粉煤灰颗粒表面能降低、放热，在低温下可自发进行，并在放热的同时提高投加混凝剂的水解效率，进而提高混凝沉淀效果。另外，粉煤灰是多种颗粒的机械混合物，空隙率在60%~75%之间，电解锰中性液通过粉煤灰时，粉煤灰也可过滤截留一部分悬浮物和过饱和结晶物。利用燃煤电厂的废渣粉煤灰做为吸附剂，用絮凝剂做沉淀过滤后，减少中性液中的硫酸铵含量，起到定向结晶的作用。
而且，添加的粉煤灰配合硫酸铝对硫酸铵及其复盐有更强的诱导作用（过饱和溶液）即初级非均相成核，结晶的过程即固体溶质从溶液中析出的过程的三个阶段中，成核阶段尤为关键，其直接影响了结晶速度的快慢。
综上所述，本发明显而易见的有益效果为： 燃煤电厂的粉煤灰排放量逐年增加，成为当前排量较大的工业废渣之一，本发明方法实现了粉煤灰用于电解金属锰的资源化综合利用；添加的粉煤灰与硫酸铝对硫酸铵及其复盐有诱导作用，加速了定向结晶；可对结晶物进行集中结晶，降低工人清理硫酸铵复盐结晶的劳动强度。
最后应说明的是：以上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 (3)

1.一种用粉煤灰定向结晶硫酸铵复盐的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）电解金属锰化合制液；利用硫酸与碳酸锰化合反应制取硫酸锰弱酸溶液，酸度控制在3-4g/L；
（2）收酸；利用焙烧粉，将硫酸锰弱酸溶液的酸度控制至小于或者等于0.74g/l；
（3）中和；用氨水中和将硫酸锰弱酸溶液的PH中和至6.7-7.0；
（4）除重金属、硫化；
（5）压滤；对中和后的硫酸锰弱酸溶液进行压滤除杂；
（6）加硫酸铝；除杂后的硫酸锰弱酸溶液按每立方米加入0.15-0.5Kg硫酸铝，搅拌30分钟；
（7）加粉煤灰；然后按每立方米硫酸锰弱酸溶液加入1-2Kg粉煤灰，再进行搅拌30分钟以上；
（8）静置；静置4-6小时；
（9）精滤；进行固液分离，精滤后的中性液作为电解液，固体包括定向结晶的硫酸铵复盐在内的滤渣；
（10）煅烧；将精滤后的滤渣经过煅烧，除去硫、氮元素并回收；
（11）滤渣的二次利用；将除去硫、氮元素的滤渣用于步骤（7）中，并和新的粉煤灰一起按照3∶1的比例配合使用。
2.如权利要求1所述的用粉煤灰定向结晶硫酸铵复盐的方法，其特征在于，步骤（10）中煅烧包括两级煅烧，一级煅烧温度为513-550℃，产生的氨气用于制氨水，二级煅烧温度为1200℃，产生的气体用于制硫酸。
3.如权利要求2所述的用粉煤灰定向结晶硫酸铵复盐的方法，其特征在于，步骤（10）中的滤渣包括硫酸铵渣，一级煅烧时，将滤渣:加纳锰矿粉为1:1.5混合均匀后置入蒸发皿中，并放入高温炉，升温至550℃保温1小时，对烧后熟料检测无氨后再进入高温炉中进行二级煅烧，将温度设定为1200℃，保温1小时，进行脱硫。
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代蒙等: "氨法脱硫中影响硫酸铵结晶的主要因素", 《硅酸盐通报》, vol. 40, no. 2, 28 February 2021 (2021-02-28), pages 505 - 512 *

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