專利名稱：一種用礬泥水解濾餅制備硫酸鋁聯(lián)產(chǎn)硫酸鈣的方法
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，特別是一種用礬泥水解濾餅制備硫酸鋁聯(lián)產(chǎn)硫酸鈣的方法。
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(wú)色的八面晶體，有酸澀味道；密度為1. 75，熔點(diǎn)92度；易溶于水，當(dāng)其溶于水時(shí)起水解反應(yīng)而生成氫氧化鋁膠狀沉淀；當(dāng)其受熱時(shí)失去結(jié)晶水而成白色粉末簡(jiǎn)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(guó)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(guò)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(wèn)題。礬漿是制造明礬時(shí)排出的漿液，也是無(wú)機(jī)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(méi)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(dú)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(duì)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(lái)的產(chǎn)品種類少又檔次低，有很多的元素及化合物都沒(méi)有拿出來(lái)；而且基本上都上分幾次單獨(dú)的工藝流程才能把這些物質(zhì)全部消化掉；目前也沒(méi)有用礬泥水解濾餅制備硫酸鋁聯(lián)產(chǎn)硫酸鈣的方法的相關(guān)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種用礬泥水解濾餅制備硫酸鋁聯(lián)產(chǎn)硫酸鈣的方法，該方法不僅工藝簡(jiǎn)單，而且能有效處理廢渣的同時(shí)還能制得多種有價(jià)值的產(chǎn)品。為了達(dá)到上述的目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為—種用礬泥水解濾餅制備硫酸鋁聯(lián)產(chǎn)硫酸鈣的方法，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(jìn)行充分?jǐn)嚢?，水解反?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(guò)濾器進(jìn)行過(guò)濾；步驟C、將步驟B中過(guò)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，在徐徐的攪拌下進(jìn)行緩慢的化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)生成氯化鋁、氯化鈣的混合物質(zhì)II ；步驟D、將步驟C中所得混合物質(zhì)II用第二過(guò)濾器進(jìn)行過(guò)濾；雜質(zhì)深埋或焚燒處理；步驟E、將步驟D中過(guò)濾所得濾液與硫酸以折算好的純質(zhì)量比1 0.9 1.3送入第三耐腐蝕反應(yīng)器里，在徐徐的攪拌下進(jìn)行緩慢的化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)生成硫酸鋁、硫酸鈣和鹽酸的混合物質(zhì)III ；步驟F、將步驟E中所得混合物質(zhì)III用第三過(guò)濾器進(jìn)行過(guò)濾；步驟G、將步驟F中所得濾餅依次用第一冷卻器、第一洗滌甩干機(jī)、第一干燥器、第一粉碎機(jī)進(jìn)行冷卻、洗滌甩干、干燥和粉碎后檢斤包裝得到硫酸鈣產(chǎn)品。步驟H、將步驟F中所得濾液送入減壓蒸餾器進(jìn)行減壓蒸餾，當(dāng)溶液達(dá)到飽和溶液時(shí)，排出后用第二冷卻器、第二洗滌甩干機(jī)、第二干燥器、第二粉碎機(jī)進(jìn)行冷卻、洗滌甩干、 干燥和粉碎后檢斤包裝得到硫酸鋁晶體產(chǎn)品；所剩鹽酸返回第二耐腐蝕反應(yīng)器里循環(huán)使用。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E中所使用的硫酸為體積百分比濃度為10 % 30 %的硫酸溶液。本發(fā)明的反應(yīng)原理為S03+H20 = = = = H2SO4Al (OH) 3+3HC1 = = = = A1C13+3H20
2A1 C13+3H2S04 = = = = Al2 (SO4) 3+6HClCa (OH) 2+2HCl = = = = CaCl2+2H20CaCl2+H2S04 = = = = CaS04+2HCl由于礬泥中的氧化鋁在煅燒過(guò)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(jìn)行濕法加工。我們通過(guò)實(shí)驗(yàn)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(guò)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(wèn)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(méi)有二次污染的產(chǎn)生。本發(fā)明主要是將礬泥用水進(jìn)行充分水解，過(guò)濾后的濾餅送入耐腐蝕反應(yīng)器與鹽酸進(jìn)行反應(yīng)，再次過(guò)濾的濾液與硫酸進(jìn)行反應(yīng)，所得濾液與濾餅分別加工得到硫酸鋁和硫酸鈣；本發(fā)明既能干干凈凈的吞掉廢渣，減輕廢渣對(duì)環(huán)境的污染；又能制得有價(jià)值的硫酸鋁聯(lián)產(chǎn)硫酸鈣產(chǎn)品，不僅具有顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，而且工藝及生產(chǎn)設(shè)備簡(jiǎn)單，是一種比較實(shí)際的處理和利用方法；本發(fā)明就是本著這樣的一個(gè)宗旨進(jìn)行研究發(fā)明的，把礬泥分成三塊來(lái)進(jìn)行分解消化利用的，一是通過(guò)水解把水溶性的物質(zhì)提取出來(lái)作為液相治理；二是把水溶性提取之后的濾餅進(jìn)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是用礬泥水解濾餅制備硫酸鋁聯(lián)產(chǎn)硫酸鈣的方法的工藝流程圖；其中1-第一耐腐蝕反應(yīng)器，2-第一過(guò)濾器，3-第二耐腐蝕反應(yīng)器，4-第二過(guò)濾器，5-第三耐腐蝕反應(yīng)器，6-第三過(guò)濾器，7-第一冷卻器，8-第一洗滌甩干機(jī)，9-第一干燥器，10-第一粉碎機(jī)，11-硫酸鈣產(chǎn)品，12-減壓蒸餾器，13-第二冷卻器，14-第二洗滌甩干機(jī)，15-第二
4干燥器，16-第二粉碎機(jī)，17-硫酸鋁晶體產(chǎn)品。具體的實(shí)施方式實(shí)施例1一種用礬泥水解濾餅制備硫酸鋁聯(lián)產(chǎn)硫酸鈣的方法，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(jìn)行充分?jǐn)嚢?，水解反?yīng)得到混合物質(zhì)I ；其中礬漿中按純155. 2Kg三氧化硫、444Kg氫氧化鉀、430. 3Kg 氫氧化鋁和29. 7Kg氫氧化鈣計(jì)算；步驟B、將步驟A中所得混合物質(zhì)I用第一過(guò)濾器2進(jìn)行過(guò)濾；步驟C、將步驟B中過(guò)濾所得濾餅與鹽酸送入第二耐腐蝕反應(yīng)器3里，在徐徐的攪拌下進(jìn)行緩慢的化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)生成氯化鋁、氯化鈣的混合物質(zhì)II ；其中，按照純硫酸鉀和硫酸鋁分別與鹽酸以折算好的純質(zhì)量比1 0.74進(jìn)行計(jì)算；其中，鹽酸為體積百分比濃度為30%的鹽酸溶液；步驟D、將步驟C中所得混合物質(zhì)II用第二過(guò)濾器4進(jìn)行過(guò)濾；雜質(zhì)深埋或焚燒處理；步驟E、將步驟D中過(guò)濾所得濾液與硫酸以折算好的純質(zhì)量比1 0.9送入第三耐腐蝕反應(yīng)器5里，在徐徐的攪拌下進(jìn)行緩慢的化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)生成硫酸鋁、硫酸鈣和鹽酸的混合物質(zhì)III ；其中硫酸為為體積百分比濃度為10%的硫酸溶液；步驟F、將步驟E中所得混合物質(zhì)III用第三過(guò)濾器6進(jìn)行過(guò)濾；步驟G、將步驟F中所得濾餅依次用第一冷卻器7、第一洗滌甩干機(jī)8、第一干燥器 9、第一粉碎機(jī)10進(jìn)行冷卻、洗滌甩干、干燥和粉碎后檢斤包裝得到42. 07Kg硫酸鈣產(chǎn)品11。步驟H、將步驟F中所得濾液送入減壓蒸餾器12進(jìn)行減壓蒸餾，當(dāng)溶液達(dá)到飽和溶液時(shí)，排出后用第二冷卻器13、第二洗滌甩干機(jī)14、第二干燥器15、第二粉碎機(jī)16進(jìn)行冷卻、洗滌甩干、干燥和粉碎后檢斤包裝得到419. 94Kg硫酸鋁晶體產(chǎn)品17 ；所剩鹽酸返回第二耐腐蝕反應(yīng)器3里循環(huán)使用。實(shí)施例2一種用礬泥水解濾餅制備硫酸鋁聯(lián)產(chǎn)硫酸鈣的方法，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(jìn)行充分?jǐn)嚢?，水解反?yīng)得到混合物質(zhì)I ；其中礬漿中按純155. 2Kg三氧化硫、444Kg氫氧化鉀、430. 3Kg 氫氧化鋁和29. 7Kg氫氧化鈣計(jì)算；步驟B、將步驟A中所得混合物質(zhì)I用第一過(guò)濾器2進(jìn)行過(guò)濾；步驟C、將步驟B中過(guò)濾所得濾餅與鹽酸送入第二耐腐蝕反應(yīng)器3里，在徐徐的攪拌下進(jìn)行緩慢的化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)生成氯化鋁、氯化鈣的混合物質(zhì)II ；其中，按照純硫酸鉀和硫酸鋁分別與鹽酸以折算好的純質(zhì)量比1 0.94進(jìn)行計(jì)算；其中，鹽酸為體積百分比濃度為45%的鹽酸溶液；步驟D、將步驟C中所得混合物質(zhì)II用第二過(guò)濾器4進(jìn)行過(guò)濾；雜質(zhì)深埋或焚燒處理；步驟E、將步驟D中過(guò)濾所得濾液與硫酸以折算好的純質(zhì)量比1 1. 1送入第三耐腐蝕反應(yīng)器5里，在徐徐的攪拌下進(jìn)行緩慢的化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)生成硫酸鋁、硫酸鈣和鹽酸的混合物質(zhì)III ；其中硫酸為為體積百分比濃度為20%的硫酸溶液；
步驟F、將步驟E中所得混合物質(zhì)III用第三過(guò)濾器6進(jìn)行過(guò)濾；步驟G、將步驟F中所得濾餅依次用第一冷卻器7、第一洗滌甩干機(jī)8、第一干燥器 9、第一粉碎機(jī)10進(jìn)行冷卻、洗滌甩干、干燥和粉碎后檢斤包裝得到63. 21Kg硫酸鈣產(chǎn)品11。步驟H、將步驟F中所得濾液送入減壓蒸餾器12進(jìn)行減壓蒸餾，當(dāng)溶液達(dá)到飽和溶液時(shí)，排出后用第二冷卻器13、第二洗滌甩干機(jī)14、第二干燥器15、第二粉碎機(jī)16進(jìn)行冷卻、洗滌甩干、干燥和粉碎后檢斤包裝得到630. 94Kg硫酸鋁晶體產(chǎn)品17 ；所剩鹽酸返回第二耐腐蝕反應(yīng)器3里循環(huán)使用。實(shí)施例3一種用礬泥水解濾餅制備硫酸鋁聯(lián)產(chǎn)硫酸鈣的方法，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(jìn)行充分?jǐn)嚢瑁夥磻?yīng)得到混合物質(zhì)I ；其中礬漿中按純155. 2Kg三氧化硫、444Kg氫氧化鉀、430. 3Kg 氫氧化鋁和29. 7Kg氫氧化鈣計(jì)算；步驟B、將步驟A中所得混合物質(zhì)I用第一過(guò)濾器2進(jìn)行過(guò)濾；步驟C、將步驟B中過(guò)濾所得濾餅與鹽酸送入第二耐腐蝕反應(yīng)器3里，在徐徐的攪拌下進(jìn)行緩慢的化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)生成氯化鋁、氯化鈣的混合物質(zhì)II ；其中，按照純硫酸鉀和硫酸鋁分別與鹽酸以折算好的純質(zhì)量比1 1.14進(jìn)行計(jì)算；其中，鹽酸為體積百分比濃度為60%的鹽酸溶液；步驟D、將步驟C中所得混合物質(zhì)II用第二過(guò)濾器4進(jìn)行過(guò)濾；雜質(zhì)深埋或焚燒處理；步驟E、將步驟D中過(guò)濾所得濾液與硫酸以折算好的純質(zhì)量比1 1.3送入第三耐腐蝕反應(yīng)器5里，在徐徐的攪拌下進(jìn)行緩慢的化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)生成硫酸鋁、硫酸鈣和鹽酸的混合物質(zhì)III ；其中硫酸為為體積百分比濃度為30%的硫酸溶液；步驟F、將步驟E中所得混合物質(zhì)III用第三過(guò)濾器6進(jìn)行過(guò)濾；步驟G、將步驟F中所得濾餅依次用第一冷卻器7、第一洗滌甩干機(jī)8、第一干燥器 9、第一粉碎機(jī)10進(jìn)行冷卻、洗滌甩干、干燥和粉碎后檢斤包裝得到90. 60Kg硫酸鈣產(chǎn)品11。步驟H、將步驟F中所得濾液送入減壓蒸餾器12進(jìn)行減壓蒸餾，當(dāng)溶液達(dá)到飽和溶液時(shí)，排出后用第二冷卻器13、第二洗滌甩干機(jī)14、第二干燥器15、第二粉碎機(jī)16進(jìn)行冷卻、洗滌甩干、干燥和粉碎后檢斤包裝得到904. 31Kg硫酸鋁晶體產(chǎn)品17 ；所剩鹽酸返回第二耐腐蝕反應(yīng)器3里循環(huán)使用。上述實(shí)施例，只是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非用來(lái)限制本發(fā)明實(shí)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
1.一種用礬泥水解濾餅制備硫酸鋁聯(lián)產(chǎn)硫酸鈣的方法，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(jìn)行充分?jǐn)嚢?，水解反?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(guò)濾器( 進(jìn)行過(guò)濾； 步驟C、將步驟B中過(guò)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，在徐徐的攪拌下進(jìn)行緩慢的化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)生成氯化鋁、氯化鈣的混合物質(zhì)II ；步驟D、將步驟C中所得混合物質(zhì)II用第二過(guò)濾器(4)進(jìn)行過(guò)濾；雜質(zhì)深埋或焚燒處理；步驟E、將步驟D中過(guò)濾所得濾液與硫酸以折算好的純質(zhì)量比1 0.9 1.3送入第三耐腐蝕反應(yīng)器( 里，在徐徐的攪拌下進(jìn)行緩慢的化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)生成硫酸鋁、硫酸鈣和鹽酸的混合物質(zhì)III ；步驟F、將步驟E中所得混合物質(zhì)III用第三過(guò)濾器(6)進(jìn)行過(guò)濾； 步驟G、將步驟F中所得濾餅依次用第一冷卻器(7)、第一洗滌甩干機(jī)(8)、第一干燥器 (9)、第一粉碎機(jī)(10)進(jìn)行冷卻、洗滌甩干、干燥和粉碎后檢斤包裝得到硫酸鈣產(chǎn)品(11)。步驟H、將步驟F中所得濾液送入減壓蒸餾器(1 進(jìn)行減壓蒸餾，當(dāng)溶液達(dá)到飽和溶液時(shí)，排出后用第二冷卻器(13)、第二洗滌甩干機(jī)(14)、第二干燥器(15)、第二粉碎機(jī)(16) 進(jìn)行冷卻、洗滌甩干、干燥和粉碎后檢斤包裝得到硫酸鋁晶體產(chǎn)品(17)；所剩鹽酸返回第二耐腐蝕反應(yīng)器C3)里循環(huán)使用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述用礬泥水解濾餅制備硫酸鋁聯(lián)產(chǎn)硫酸鈣的方法，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。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述用礬泥水解濾餅制備硫酸鋁聯(lián)產(chǎn)硫酸鈣的方法，其特征在于， 所述步驟E中所使用的硫酸為體積百分比濃度為10% 30%的硫酸溶液。
全文摘要
本發(fā)明屬于無(wú)機(jī)化工三廢治理和綜合利用的技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種用礬泥水解濾餅制備硫酸鋁聯(lián)產(chǎn)硫酸鈣的方法；本發(fā)明主要是將礬泥用水進(jìn)行充分水解，過(guò)濾后的濾餅送入耐腐蝕反應(yīng)器與鹽酸進(jìn)行反應(yīng)，再次過(guò)濾的濾液與硫酸進(jìn)行反應(yīng)，所得濾液與濾餅分別加工得到硫酸鋁和硫酸鈣；本發(fā)明既能干干凈凈的吞掉廢渣，減輕廢渣對(duì)環(huán)境的污染；又能制得有價(jià)值的硫酸鋁聯(lián)產(chǎn)硫酸鈣產(chǎn)品，不僅具有顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，而且工藝及生產(chǎn)設(shè)備簡(jiǎn)單，是一種比較實(shí)際的處理和利用方法。
文檔編號(hào)C01F7/74GK102249279SQ201010598210
公開(kāi)日2011年11月23日 申請(qǐng)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(qǐng)人:王莉