專利名稱：一種用礬泥酸解濾餅制備水玻璃聯(lián)產(chǎn)硅酸的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制造明礬所產(chǎn)生的礬漿廢液的治理和綜合利用技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種用礬泥酸解濾餅制備水玻璃聯(lián)產(chǎn)硅酸的方法。
背景技術(shù)：
明礬又稱鉀鋁礬、鉀礬和鉀明礬，化學(xué)式為K2SO4 · Al2 (SO4) 3 · 24H20或者 KAl(SO4)2 · 24H20o明礬是含有結(jié)晶水的硫酸鉀鎂和硫酸鋁的復(fù)鹽，無色的八面晶體，有酸澀味道；密度為1. 75，熔點92度；易溶于水，當(dāng)其溶于水時起水解反應(yīng)而生成氫氧化鋁膠狀沉淀；當(dāng)其受熱時失去結(jié)晶水而成白色粉末簡稱燒明礬。明礬廣泛應(yīng)用于化工、食品、日化、水處理等行業(yè)，我國明礬石礦產(chǎn)豐富，浙江、安徽等省的礬礦舉世聞名。將礬礦石經(jīng)煅燒后浸漬、結(jié)晶、干燥后即可得到明礬晶體。但是明礬的生產(chǎn)過程排出大量礬渣(礬泥和礬漿)，常年露天堆放，造成酸性水流失污染環(huán)境。因此，礬泥和礬漿的綜合利用已成為明礬工業(yè)急需解決的問題。礬漿是制造明礬時排出的漿液，也是無機化工中三廢排放較大的污染企業(yè)。礬泥主要的成分和礬漿產(chǎn)不多，主要有二氧化硅含量22. 48%，三氧化二鐵含量為2. %三氧化二鋁含量為43. 03 %，氧化鈣含量為2. 97 %，氧化鉀含量為4. 44 %，三氧化硫含量為 15. 52% ；要想沒有二次污染就得充分的全面的利用這些化合物，甚至要分幾次單獨的工藝流程處理才能把這些物質(zhì)全部消化掉，很多同行企業(yè)雖然對礬漿的治理和利用做了處理， 但是處理后又出現(xiàn)了二次污染的現(xiàn)象。治理利用加工出來的產(chǎn)品種類少又檔次低，有很多的元素及化合物都沒有拿出來；而且基本上都上分幾次單獨的工藝流程才能把這些物質(zhì)全部消化掉；目前也沒有用礬泥酸解濾餅制備水玻璃聯(lián)產(chǎn)硅酸的方法的相關(guān)報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種用礬泥酸解濾餅制備水玻璃聯(lián)產(chǎn)硅酸的方法，該方法不僅工藝簡單，而且能有效處理廢渣的同時還能制得多種有價值的產(chǎn)品。為了達到上述的目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為—種用礬泥酸解濾餅制備水玻璃聯(lián)產(chǎn)硅酸的方法，包括如下制備步驟步驟A、將礬漿裝入第一耐腐蝕反應(yīng)器里，加入1 3倍水進行充分攪拌，水解反應(yīng)得到混合物質(zhì)I ；步驟B、將步驟A中所得混合物質(zhì)I用第一過濾器進行過濾；步驟C、將步驟B中過濾所得濾餅與鹽酸以折算好的純質(zhì)量比1 0.74 1.14送入第二耐腐蝕反應(yīng)器里，在徐徐攪拌下進行緩慢反應(yīng)，反應(yīng)生成氯化鋁、氯化鈣和二氧化硅的混合物質(zhì)II ；步驟D、將步驟C中所得混合物質(zhì)II用第二過濾器進行過濾；得到的氯化鋁、氯化鈣另行深加工；步驟E、將步驟D中過濾所得二氧化硅濾餅與氫氧化鈉以折算好的純質(zhì)量比1 1.11 1.51送入第三耐腐蝕反應(yīng)器里，在加溫加壓的條件下徐徐的攪拌，反應(yīng)生成硅酸鈉混合溶液III ；步驟F、將步驟E中所得硅酸鈉混合溶液III用第三過濾器進行熱慮，熱濾過程中溫度為1100 士 2°C ；除掉雜質(zhì)后得到水玻璃產(chǎn)品；步驟G、將步驟F中所得濾液水玻璃與氯化氫以折算好的純質(zhì)量比1 0.39 0. 79送入第四耐腐蝕反應(yīng)器里，在徐徐攪拌下進行緩慢反應(yīng)，反應(yīng)生成硅酸鈣和氯化鈉的混合物質(zhì)IV ；步驟H、將步驟G中所得混合物質(zhì)IV用第四過濾器進行過濾，雜質(zhì)深埋；步驟I、將步驟G中所得濾液送入減壓蒸餾器進行減壓蒸餾，當(dāng)蒸掉95%的水分時，用第五過濾器熱慮掉氯化鈉晶體，玻璃流體用冷卻器、洗滌甩干機、干燥器、粉碎機進行冷卻、洗滌甩干、干燥和粉碎后檢斤包裝得到硅酸晶體產(chǎn)品。較佳地，步驟E中所使用的氫氧化鈉為體積百分比濃度為30% 40%的氫氧化鈉溶液。較佳地，所述步驟E中第三耐腐蝕反應(yīng)器內(nèi)的溫度為1500°C 2000°C，壓力為 IOOOKPa 1500KPa。較佳地，所述步驟C中所使用的鹽酸為體積百分比濃度為30% 60%的鹽酸溶液。較佳地，所述步驟C中所使用的氫氧化鈉為體積百分比濃度為30 % 40 %的氫氧化鈉溶液。本發(fā)明的反應(yīng)原理為S03+H20 = = = = H2SO4Si02+2Na0H = = = = Na2SiO3 · 9H20+H20Na2Si03+HCl = = = = H2Si03+2NaCl由于礬泥中的氧化鋁在煅燒過程中有一部分a_Al203和β -Al2O3生成，這種非活性鋁難以溶劑溶解進行濕法加工。我們通過實驗提出采用酸溶法分離礬泥中的鋁和硅，不僅克服了堿浸法工藝脫硅的復(fù)雜過程和鋁回收率低的不足，而且解決了酸浸法工藝中產(chǎn)品純度低和設(shè)備材質(zhì)要求高的問題，更突出的是酸浸法可以聯(lián)產(chǎn)三種以上的產(chǎn)品；做到吃干榨經(jīng)，保障沒有二次污染的產(chǎn)生。本發(fā)明主要是將礬泥用水進行充分水解，過濾后的濾餅送入腐蝕反應(yīng)器與鹽酸進行反應(yīng)，再次過濾的濾液與氫氧化鈉進行反應(yīng)，再次過濾得到水玻璃，水玻璃進一步加工得到硅酸；本發(fā)明既能干干凈凈的吞掉廢渣，減輕廢渣對環(huán)境的污染；又能制得有價值的水玻璃和硅酸產(chǎn)品，不僅具有顯著的社會效益和經(jīng)濟效益，而且工藝及生產(chǎn)設(shè)備簡單，是一種比較實際的處理和利用方法；本發(fā)明就是本著這樣的一個宗旨進行研究發(fā)明的，把礬泥分成三塊來進行分解消化利用的，一是通過水解把水溶性的物質(zhì)提取出來作為液相治理；二是把水溶性提取之后的濾餅進行酸溶提取作為固相治理；三是把酸溶提取后的廢渣再作為固相處理利用。


圖1是用礬泥酸解濾餅制備水玻璃聯(lián)產(chǎn)硅酸的方法的工藝流程其中1-第一耐腐蝕反應(yīng)器，2-第一過濾器，3-第二耐腐蝕反應(yīng)器，4-第二過濾器，5-第三耐腐蝕反應(yīng)器，6-第三過濾器，7-水玻璃產(chǎn)品，8-第四耐腐蝕反應(yīng)器，9-第四過濾器， 10-減壓蒸餾器，11-第五過濾器，12-冷卻器，13-洗滌甩干機，14-干燥器，15-粉碎機， 16-硅酸晶體產(chǎn)品。具體的實施方式實施例1一種用礬泥酸解濾餅制備水玻璃聯(lián)產(chǎn)硅酸的方法，包括如下制備步驟步驟A、將礬漿IOOOKg裝入第一耐腐蝕反應(yīng)器1里，加入1 3倍水進行充分攪拌，水解反應(yīng)得到混合物質(zhì)I ；其中礬漿中按純155. 2Kg三氧化硫、2 . SKg 二氧化硅計算；步驟B、將步驟A中所得混合物質(zhì)I用第一過濾器2進行過濾；步驟C、將步驟B中過濾所得濾餅與鹽酸以折算好的純質(zhì)量比1 0. 74送入第二耐腐蝕反應(yīng)器3里，在徐徐攪拌下進行緩慢反應(yīng)，反應(yīng)生成氯化鋁、氯化鈣和二氧化硅的混合物質(zhì)II ；步驟D、將步驟C中所得混合物質(zhì)II用第二過濾器4進行過濾；得到的氯化鋁、氯化鈣另行深加工；步驟E、將步驟D中過濾所得二氧化硅濾餅與氫氧化鈉以折算好的純質(zhì)量比 1 1.11送入第三耐腐蝕反應(yīng)器5里，在加溫加壓的條件下徐徐的攪拌，反應(yīng)生成硅酸鈉混合溶液III，其中溫度為1500°C，壓力為lOOOKPa，其中氫氧化鈉為體積百分比濃度為30% 的氫氧化鈉溶液；步驟F、將步驟E中所得硅酸鈉混合溶液III用第三過濾器6進行熱慮，熱慮過程中溫度為1100 士 2°C ；除掉雜質(zhì)后得到380. 72Kg水玻璃產(chǎn)品7 ；步驟G、將步驟F中所得濾液水玻璃與氯化氫以折算好的純質(zhì)量比1 0.39送入第四耐腐蝕反應(yīng)器8里，在徐徐攪拌下進行緩慢反應(yīng)，反應(yīng)生成硅酸鈣和氯化鈉的混合物質(zhì)IV ；步驟H、將步驟G中所得混合物質(zhì)IV用第四過濾器9進行過濾，雜質(zhì)深埋；步驟I、將步驟G中所得濾液送入減壓蒸餾器10進行減壓蒸餾，當(dāng)蒸掉95%的水分時，用第五過濾器11熱慮(溫度控制在1200士2°C的過濾)掉氯化鈉晶體，玻璃流體用冷卻器12、洗滌甩干機13、干燥器14、粉碎機15進行冷卻、洗滌甩干、干燥和粉碎后檢斤包裝得到158. 97Kg硅酸晶體產(chǎn)品16。實施例2一種用礬泥酸解濾餅制備水玻璃聯(lián)產(chǎn)硅酸的方法，包括如下制備步驟步驟A、將礬漿IOOOKg裝入第一耐腐蝕反應(yīng)器1里，加入1 3倍水進行充分攪拌，水解反應(yīng)得到混合物質(zhì)I ；其中礬漿中按純155. 2Kg三氧化硫、2 . SKg 二氧化硅計算；步驟B、將步驟A中所得混合物質(zhì)I用第一過濾器2進行過濾；步驟C、將步驟B中過濾所得濾餅與鹽酸以折算好的純質(zhì)量比1 0. 94送入第二耐腐蝕反應(yīng)器3里，在徐徐攪拌下進行緩慢反應(yīng)，反應(yīng)生成氯化鋁、氯化鈣和二氧化硅的混合物質(zhì)II ；步驟D、將步驟C中所得混合物質(zhì)II用第二過濾器4進行過濾；得到的氯化鋁、氯化鈣另行深加工；步驟E、將步驟D中過濾所得二氧化硅濾餅與氫氧化鈉以折算好的純質(zhì)量比 1 1.31送入第三耐腐蝕反應(yīng)器5里，在加溫加壓的條件下徐徐的攪拌，反應(yīng)生成硅酸鈉混合溶液III，其中溫度為1700°C，壓力為1400KPa，其中氫氧化鈉為體積百分比濃度為38% 的氫氧化鈉溶液；步驟F、將步驟E中所得硅酸鈉混合溶液III用第三過濾器6進行熱慮，熱慮過程中溫度為1100 士 2°C ；除掉雜質(zhì)后得到449. 32Kg水玻璃產(chǎn)品7 ；步驟G、將步驟F中所得濾液水玻璃與氯化氫以折算好的純質(zhì)量比1 0.59送入第四耐腐蝕反應(yīng)器8里，在徐徐攪拌下進行緩慢反應(yīng)，反應(yīng)生成硅酸鈣和氯化鈉的混合物質(zhì)IV;步驟H、將步驟G中所得混合物質(zhì)IV用第四過濾器9進行過濾，雜質(zhì)深埋；步驟I、將步驟G中所得濾液送入減壓蒸餾器10進行減壓蒸餾，當(dāng)蒸掉95%的水分時，用第五過濾器11熱慮(溫度控制在1200士2°C的過濾)掉氯化鈉晶體，玻璃流體用冷卻器12、洗滌甩干機13、干燥器14、粉碎機15進行冷卻、洗滌甩干、干燥和粉碎后檢斤包裝得到283. 83Kg硅酸晶體產(chǎn)品16。實施例3一種用礬泥酸解濾餅制備水玻璃聯(lián)產(chǎn)硅酸的方法，包括如下制備步驟步驟A、將礬漿IOOOKg裝入第一耐腐蝕反應(yīng)器1里，加入1 3倍水進行充分攪拌，水解反應(yīng)得到混合物質(zhì)I ；其中礬漿中按純155. 2Kg三氧化硫、224. SKg 二氧化硅計算；步驟B、將步驟A中所得混合物質(zhì)I用第一過濾器2進行過濾；步驟C、將步驟B中過濾所得濾餅與鹽酸以折算好的純質(zhì)量比1 1.14送入第二耐腐蝕反應(yīng)器3里，在徐徐攪拌下進行緩慢反應(yīng)，反應(yīng)生成氯化氯化鈣和二氧化硅的混合物質(zhì)II ；步驟D、將步驟C中所得混合物質(zhì)II用第二過濾器4進行過濾；得到的氯化鋁、氯化鈣另行深加工；步驟E、將步驟D中過濾所得二氧化硅濾餅與氫氧化鈉以折算好的純質(zhì)量比 1 1.51送入第三耐腐蝕反應(yīng)器5里，在加溫加壓的條件下徐徐的攪拌，反應(yīng)生成硅酸鈉混合溶液III，其中溫度為2000°C，壓力為1500KPa，其中氫氧化鈉為體積百分比濃度為40% 的氫氧化鈉溶液；步驟F、將步驟E中所得硅酸鈉混合溶液III用第三過濾器6進行熱慮，熱慮過程中溫度為1100士2°C ；除掉雜質(zhì)后得到517. 92Kg水玻璃產(chǎn)品7 ；步驟G、將步驟F中所得濾液水玻璃與氯化氫以折算好的純質(zhì)量比1 0.79送入第四耐腐蝕反應(yīng)器8里，在徐徐攪拌下進行緩慢反應(yīng)，反應(yīng)生成硅酸鈣和氯化鈉的混合物質(zhì)IV;步驟H、將步驟G中所得混合物質(zhì)IV用第四過濾器9進行過濾，雜質(zhì)深埋；步驟I、將步驟G中所得濾液送入減壓蒸餾器10進行減壓蒸餾，當(dāng)蒸掉95%的水分時，用第五過濾器11熱慮(溫度控制在1200士2°C的過濾)掉氯化鈉晶體，玻璃流體用冷卻器12、洗滌甩干機13、干燥器14、粉碎機15進行冷卻、洗滌甩干、干燥和粉碎后檢斤包裝得到438. 06Kg硅酸晶體產(chǎn)品16。
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上述實施例，只是本發(fā)明的較佳實施例，并非用來限制本發(fā)明實施范圍，故凡以本發(fā)明權(quán)利要求所述的特征及原理所做的等效變化或修飾，均應(yīng)包括在本發(fā)明權(quán)利要求范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用礬泥酸解濾餅制備水玻璃聯(lián)產(chǎn)硅酸的方法，其特征在于，包括如下制備步驟步驟A、將礬漿裝入第一耐腐蝕反應(yīng)器(1)里，加入1 3倍水進行充分攪拌，水解反應(yīng)得到混合物質(zhì)I ；步驟B、將步驟A中所得混合物質(zhì)I用第一過濾器( 進行過濾；步驟C、將步驟B中過濾所得濾餅與鹽酸以折算好的純質(zhì)量比1 0.74 1.14送入第二耐腐蝕反應(yīng)器C3)里，在徐徐攪拌下進行緩慢反應(yīng)，反應(yīng)生成氯化鋁、氯化鈣和二氧化硅的混合物質(zhì)II ；步驟D、將步驟C中所得混合物質(zhì)II用第二過濾器(4)進行過濾；得到的氯化鋁、氯化鈣另行深加工；步驟E、將步驟D中過濾所得二氧化硅濾餅與氫氧化鈉以折算好的純質(zhì)量比 1 1. 11 1. 51送入第三耐腐蝕反應(yīng)器( 里，在加溫加壓的條件下徐徐的攪拌，反應(yīng)生成硅酸鈉混合溶液III ；步驟F、將步驟E中所得硅酸鈉混合溶液III用第三過濾器(6)進行熱慮，熱濾過程中溫度為1100士2°C ；除掉雜質(zhì)后得到水玻璃產(chǎn)品(7)；步驟G、將步驟F中所得濾液水玻璃與氯化氫以折算好的純質(zhì)量比1 0.39 0.79送入第四耐腐蝕反應(yīng)器(8)里，在徐徐攪拌下進行緩慢反應(yīng)，反應(yīng)生成硅酸鈣和氯化鈉的混合物質(zhì)IV ；步驟H、將步驟G中所得混合物質(zhì)IV用第四過濾器(9)進行過濾，雜質(zhì)深埋；步驟I、將步驟G中所得濾液送入減壓蒸餾器(10)進行減壓蒸餾，當(dāng)蒸掉95%的水分時，用第五過濾器(11)熱慮掉氯化鈉晶體，玻璃流體用冷卻器(12)、洗滌甩干機(13)、干燥器(14)、粉碎機(1 進行冷卻、洗滌甩干、干燥和粉碎后檢斤包裝得到硅酸晶體產(chǎn)品(16)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述用礬泥酸解濾餅制備水玻璃聯(lián)產(chǎn)硅酸的方法，其特征在于，所述步驟I中所述熱慮是指溫度控制在1200士2°C的過濾。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述用礬泥酸解濾餅制備水玻璃聯(lián)產(chǎn)硅酸的方法，其特征在于，所述步驟C中所使用的鹽酸為體積百分比濃度為30% 60%的鹽酸溶液。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述用礬泥酸解濾餅制備水玻璃聯(lián)產(chǎn)硅酸的方法，其特征在于，所述步驟E中所使用的氫氧化鈉為體積百分比濃度為30% 40%的氫氧化鈉溶液。
全文摘要
本發(fā)明屬于無機化工三廢治理和綜合利用的技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種用礬泥酸解濾餅制備水玻璃聯(lián)產(chǎn)硅酸的方法；本發(fā)明主要是將礬泥用水進行充分水解，過濾后的濾餅送入腐蝕反應(yīng)器與鹽酸進行反應(yīng)，再次過濾的濾液與氫氧化鈉進行反應(yīng)，再次過濾得到水玻璃，水玻璃進一步加工得到硅酸；本發(fā)明既能干干凈凈的吞掉廢渣，減輕廢渣對環(huán)境的污染；又能制得有價值的水玻璃和硅酸，不僅具有顯著的社會效益和經(jīng)濟效益，而且工藝及生產(chǎn)設(shè)備簡單，是一種比較實際的處理和利用方法。
文檔編號C01B33/12GK102259878SQ20101059817
公開日2011年11月30日 申請日期2010年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月21日
發(fā)明者王嘉興 申請人:王莉