專利名稱：一種利用黃磷爐渣制備碳酸鈣聯(lián)產(chǎn)工業(yè)鹽和水玻璃的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化工三廢治理和利用的技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種利用黃磷爐渣制備碳酸 鈣聯(lián)產(chǎn)水玻璃的方法。
背景技術(shù)：
黃磷爐渣是黃磷廠排放的工業(yè)廢渣每生產(chǎn)一噸黃磷要排放8 10噸的黃磷爐 渣，目 前我國(guó)黃磷爐渣的排放量達(dá)200多萬噸，長(zhǎng)期以來未得到有效利用，作為工業(yè)廢渣堆 積如山。由于黃磷渣中含有少量的磷酸根離子和氟離子，在雨水中會(huì)逐漸溶解而滲入在下， 嚴(yán)重污染環(huán)境。黃磷爐渣是利用磷礦石生產(chǎn)黃磷后的工業(yè)副產(chǎn)品，在冶煉過程中，處于熔融狀態(tài) 下的磷渣經(jīng)水淬而冷卻，經(jīng)分析其中的主要成分是硅酸鹽玻璃體，Si02和CaO總含量近 90%，具有潛在的水化活性。碳酸鈣有廣泛的用途，市場(chǎng)需求量很大，例如橡膠行業(yè)碳酸鈣是橡膠工業(yè)中使用量最大大填充劑之一。碳酸鈣大量填充在橡 膠之中，可增加其制品的容積，并節(jié)約昂貴的天然橡膠，從而大大降低成本。碳酸鈣填入橡 膠中，能獲得比純橡膠硫化物更高的抗張強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度和耐磨性。塑料行業(yè)碳酸鈣在塑料制品中能起到一種骨架作用，對(duì)塑料制品尺寸的穩(wěn)定性 有很大作用，還能提高制品的硬度，并提高制品的表面光澤和表面平整性。由于碳酸鈣白度 在90%以上，還取代昂貴的白色顏料。油漆行業(yè)碳酸鈣在油漆行業(yè)中的用量也較大，是如在稠漆中用量為30%以上。水性涂料行業(yè)碳酸鈣在水性涂料行業(yè)的用途更為廣泛，能使涂料不沉降，易分 散，光澤好等特性，在水性涂料用量為20 60%。另外，碳酸鈣在造紙工業(yè)的重要作用，能保證紙張的強(qiáng)度和白度，且成本較低。在 電纜行業(yè)產(chǎn)品中，能起一定的絕緣作用。據(jù)有關(guān)資料分析，到2010年，我國(guó)的碳酸鈣市場(chǎng)需求量為塑料工業(yè)重質(zhì)碳酸鈣 的需求量預(yù)計(jì)將達(dá)到22萬噸；造紙工業(yè)將需要超細(xì)重質(zhì)碳酸鈣60萬噸左右；橡膠工業(yè) 總需求量將達(dá)到20萬噸左右；油漆涂料需超細(xì)重質(zhì)碳酸鈣6萬噸左右；膠粘劑和密封劑 將消耗碳酸鈣55萬噸左右，超細(xì)活性重質(zhì)碳酸鈣的用量將達(dá)到11萬噸左右。氯化鈉有廣泛的用途，例如，醫(yī)療上的生理鹽水是用氯化鈉配制的；農(nóng)業(yè)上可以用 氯化鈉溶液來選種；工業(yè)上可以氯化鈉為原料來制取碳酸鈉、氫氧化鈉、氯氣和鹽酸等；此 外，還可用食鹽腌漬蔬菜、魚、肉、蛋等，腌制成的食品不僅風(fēng)味獨(dú)特，還可延長(zhǎng)保存時(shí)間；公 路上的積雪也可以用氯化鈉來消除，等等。水玻璃由于具有很強(qiáng)的吸濕性，易結(jié)塊狀，是生廠電子管、電視機(jī)顯像管、電腦顯 示器玻璃殼的原料；不僅用于油墨、電纜、照像、藥品、聚脂、炸藥、制革、陶瓷、建材、水晶及 醫(yī)藥的生產(chǎn)；而且還廣泛的被用于包裝材料的膠粘劑、清潔劑的原料、耐火材料及鑄造業(yè)的 原料、制造化工產(chǎn)品的原料、混凝土的速凝劑，酸腐蝕工程等等。
為了充分利用廢棄的黃磷爐渣，人們對(duì)此進(jìn)行大量研究，如申請(qǐng)?zhí)枮?0104711. 2 就公開了一種利用黃磷爐渣制取炭黑的方法，又如申請(qǐng)?zhí)枮?00810007832.0公開了一種 用磷渣生產(chǎn)壓延式微晶玻璃裝飾板材的方法，等等。但是還沒有利用黃磷爐渣制備碳酸鈣 聯(lián)產(chǎn)氯化鈉和無水偏硅的方法的相關(guān)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供了一種利用黃磷爐渣制備碳酸鈣聯(lián)產(chǎn)工業(yè)鹽和水玻璃的方法。該方法不但工藝簡(jiǎn)單易行，而且變廢為寶，創(chuàng)造出可觀的經(jīng) 濟(jì)價(jià)值的同時(shí)還消除了化工廢渣，治理了環(huán)境污染。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種利用黃磷爐渣制備碳酸鈣聯(lián)產(chǎn)工業(yè)鹽和水玻璃的方法，包括黃磷爐渣的凈化 及合成的過程和合成水玻璃過程為；所述黃磷爐渣的凈化及合成的過程為先將折算好的黃磷爐渣中的純氧化鈣與鹽 酸溶液按照純物質(zhì)的質(zhì)量比1 1. 1 1. 5置于凈化器中進(jìn)行反應(yīng)，再將反應(yīng)后的物質(zhì)經(jīng) 過第一抽濾機(jī)抽濾得到澄清的氯化鈣溶液和二氧化硅濾餅；其中，氯化鈣溶液與碳酸鈉按照純物質(zhì)質(zhì)量比1 0.75 1.15投入到合成器里 進(jìn)行反應(yīng)，并進(jìn)過第二抽濾機(jī)抽濾得到澄清的氯化鈉溶液和白色碳酸鈣濾餅；所述水玻璃生成的過程為將黃磷爐渣凈化及合成的過程中剩下的、數(shù)量為氧化 鈣數(shù)量的83%重量的二氧化硅濾餅，再與氫氧化鈉按照純物質(zhì)的質(zhì)量比1 1.11 5. 11 投入到反應(yīng)器里，在徐徐的轉(zhuǎn)動(dòng)下進(jìn)行攪拌反應(yīng)使二氧化硅完全溶解，待二氧化硅完全溶 解后放出反應(yīng)器進(jìn)入第二冷卻器進(jìn)行冷卻，待達(dá)到常溫的時(shí)候裝桶包裝成為水玻璃產(chǎn)品。黃磷爐渣的凈化及合成過程中，所述的澄清的氯化鈉溶液依次經(jīng)過減壓蒸餾器、 第一冷卻器，減壓蒸餾、冷卻得到工業(yè)鹽產(chǎn)品。黃磷爐渣的凈化及合成過程中，所述的碳酸鈣濾餅依次經(jīng)過離心機(jī)、干燥器、粉碎 機(jī)進(jìn)行洗滌脫水、干燥、粉碎包裝得到碳酸鈣產(chǎn)品產(chǎn)品。水玻璃生成的過程中，所述反應(yīng)器為臥式轉(zhuǎn)桶。水玻璃生成的過程中，將剩下二氧化硅濾餅與氫氧化鈉在徐徐的轉(zhuǎn)動(dòng)下進(jìn)行攪 拌，按照所需要的膜數(shù)進(jìn)行調(diào)配得到中膜數(shù)的水玻璃產(chǎn)品。其化學(xué)反應(yīng)原理為黃磷爐渣的凈化過程的學(xué)反應(yīng)原理為Ca0+2HC1 = = = CaCl2+H20CaCl2+Na2C03 = = = CaC03+2NaCl黃磷爐渣里除去氧化鈣還剩下氧化硅主要成分。形成水玻璃過程的學(xué)反應(yīng)原理為Si02+2Na0H = = = Na2Si03本發(fā)明利用黃磷爐渣制備碳酸鈣聯(lián)產(chǎn)工業(yè)鹽和水玻璃的方法，通過黃磷爐渣里的 氧化鈣與鹽酸反應(yīng)生成氯化鈣，再與碳酸鈉反應(yīng)抽濾得到澄清的氯化鈉溶液和碳酸鈣濾 餅；而黃磷爐渣剩下的二氧化硅與氫氧化鈉反應(yīng)得到硅酸鈉，硅酸鈉再與鹽酸反應(yīng)就得到 了水玻璃和氯化鈉產(chǎn)品；本發(fā)明是從市場(chǎng)的實(shí)際需求出發(fā)，采用化學(xué)方法對(duì)黃磷爐渣進(jìn)行 處理，工藝及生產(chǎn)設(shè)備簡(jiǎn)單，生產(chǎn)力強(qiáng)，不但能變廢為寶，將黃磷爐渣變?yōu)樘妓徕}，同時(shí)還聯(lián)產(chǎn)氯化鈉和水玻璃；另外，本發(fā)明在制備氯化鈣聯(lián)產(chǎn)水玻璃的過程中，通過控制工藝條件， 還可以同時(shí)生產(chǎn)部分中間產(chǎn)品，例如兩水氯化鈣產(chǎn)品和按照所需要的膜數(shù)進(jìn)行調(diào)配得到中 膜數(shù)的硅酸鈣產(chǎn)品。本發(fā)明是一種比較實(shí)際的處理和利用的方法，該方法利用廢棄的黃磷 爐且工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低廉，其產(chǎn)品碳酸鈣、氯化鈉和水玻璃的市場(chǎng)需求量大，不但消除 了化工廢渣，治理了環(huán)境污染，而且還能創(chuàng)造出可觀的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。


圖1是黃磷爐渣凈化及合成的工藝流程示意圖，其中1-凈化器，2-第一抽濾機(jī)，3-合成器，4-第二抽濾機(jī)，5-減壓蒸餾器，6-第一冷卻器，7-工業(yè)鹽產(chǎn)品，8-離心機(jī)，9-干燥器，10-粉碎機(jī)，11-碳酸鈣產(chǎn)品，12-反應(yīng)器，13-第二冷卻器，14-水玻璃產(chǎn)品。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。實(shí)施例1—種利用黃磷爐渣制備碳酸鈣聯(lián)產(chǎn)工業(yè)鹽和水玻璃的方法，包括黃磷爐渣的凈化 及合成的過程和合成水玻璃過程為；所述黃磷爐渣的凈化及合成的過程為先將折算好的黃磷爐渣中的純氧化鈣 400kg與鹽酸溶液按照純物質(zhì)的質(zhì)量比1 1.1置于凈化器1中進(jìn)行反應(yīng)，再將反應(yīng)后的物 質(zhì)經(jīng)過第一抽濾機(jī)2抽濾得到澄清的669. 04kg氯化鈣溶液和二氧化硅濾餅；其中，氯化鈣溶液與碳酸鈉按照純物質(zhì)質(zhì)量比1 0.75投入到合成器3里進(jìn)行反 應(yīng)，并進(jìn)過第二抽濾機(jī)4抽濾得到澄清的氯化鈉溶液和白色碳酸鈣濾餅；氯化鈉溶液依次經(jīng)過減壓蒸餾器5、第一冷卻器6，減壓蒸餾、冷卻得到553. 85kg 工業(yè)鹽產(chǎn)品7。碳酸鈣濾餅依次經(jīng)過離心機(jī)8、干燥器9、粉碎機(jī)10進(jìn)行洗滌脫水、干燥、粉碎包裝 得到473. 38kg碳酸鈣產(chǎn)品11。所述水玻璃生成的過程為將黃磷爐渣凈化及合成的過程中剩下二氧化硅濾餅數(shù) 量為氧化鈣數(shù)量的83%重量555. 30kg，再與氫氧化鈉按照純物質(zhì)的質(zhì)量比1 1. 11投入 到臥式轉(zhuǎn)桶反應(yīng)器12里，在徐徐的轉(zhuǎn)動(dòng)下進(jìn)行攪拌反應(yīng)使二氧化硅完全溶解(按照所需要 的膜數(shù)進(jìn)行調(diào)配得到中膜數(shù)的水玻璃產(chǎn)品)，待二氧化硅完全溶解后放出臥式轉(zhuǎn)桶反應(yīng)器 12進(jìn)入第二冷卻器13進(jìn)行冷卻，待達(dá)到常溫的時(shí)候裝桶包裝成為931. 52kg純硅酸鈉的水 玻璃產(chǎn)品14。實(shí)施例2一種利用黃磷爐渣制備碳酸鈣聯(lián)產(chǎn)工業(yè)鹽和水玻璃的方法，包括黃磷爐渣的凈化 及合成的過程和合成水玻璃過程為；所述黃磷爐渣的凈化及合成的過程為先將折算好的黃磷爐渣中的純氧化鈣 400kg與鹽酸溶液按照純物質(zhì)的質(zhì)量比1 1.3置于凈化器1中進(jìn)行反應(yīng)，再將反應(yīng)后的物 質(zhì)經(jīng)過第一抽濾機(jī)2抽濾得到澄清的790. 68kg氯化鈣溶液和二氧化硅濾餅；其中，氯化鈣溶液與碳酸鈉按照純物質(zhì)質(zhì)量比1 0.95投入到合成器3里進(jìn)行反應(yīng)，并進(jìn)過第二抽濾機(jī)4抽濾得到澄清的氯化鈉溶液和白色碳酸鈣濾餅；氯化鈉溶液依次經(jīng)過減壓蒸餾器5、第一冷卻器6，減壓蒸餾、冷卻得到829. 10kg 工業(yè)鹽產(chǎn)品7。碳酸鈣濾餅依次經(jīng)過離心機(jī)8、干燥器9、粉碎機(jī)10進(jìn)行洗滌脫水、干燥、粉碎包裝 得到708. 63kg碳酸鈣產(chǎn)品11。所述水玻璃生成的過程為將黃磷爐渣凈化及合成的過程中剩下二氧化硅濾餅數(shù) 量為氧化鈣數(shù)量的83%重量656. 27kg，再與氫氧化鈉按照純物質(zhì)的質(zhì)量比1 3. 11投入 到臥式轉(zhuǎn)桶反應(yīng)器12里，在徐徐的轉(zhuǎn)動(dòng)下進(jìn)行攪拌反應(yīng)使二氧化硅完全溶解(按照所需要 的膜數(shù)進(jìn)行調(diào)配得到中膜數(shù)的水玻璃產(chǎn)品)，待二氧化硅完全溶解后放出臥式轉(zhuǎn)桶反應(yīng)器 12進(jìn)入第二冷卻器13進(jìn)行冷卻，待達(dá)到常溫的時(shí)候裝桶包裝成為1334. 42kg純硅酸鈉的水 玻璃產(chǎn)品14。實(shí)施例3一種利用黃磷爐渣制備碳酸鈣聯(lián)產(chǎn)工業(yè)鹽和水玻璃的方法，包括黃磷爐渣的凈化 及合成的過程和合成水玻璃過程為；所述黃磷爐渣的凈化及合成的過程為先將折算好的黃磷爐渣中的純氧化鈣 400kg與鹽酸溶液按照純物質(zhì)的質(zhì)量比1 1.5置于凈化器1中進(jìn)行反應(yīng)，再將反應(yīng)后的物 質(zhì)經(jīng)過第一抽濾機(jī)2抽濾得到澄清的912. 33kg氯化鈣溶液和二氧化硅濾餅；其中，氯化鈣溶液與碳酸鈉按照純物質(zhì)質(zhì)量比1 1.15投入到合成器3里進(jìn)行反 應(yīng)，并進(jìn)過第二抽濾機(jī)4抽濾得到澄清的氯化鈉溶液和白色碳酸鈣濾餅；氯化鈉溶液依次經(jīng)過減壓蒸餾器5、第一冷卻器6，減壓蒸餾、冷卻得到961. 65kg 工業(yè)鹽產(chǎn)品7。碳酸鈣濾餅依次經(jīng)過離心機(jī)8、干燥器9、粉碎機(jī)10進(jìn)行洗滌脫水、干燥、粉碎包裝 得到821. 92kg碳酸鈣產(chǎn)品11。所述水玻璃生成的過程為將黃磷爐渣凈化及合成的過程中剩下二氧化硅濾餅數(shù) 量為氧化鈣數(shù)量的83%重量757. 23kg，再與氫氧化鈉按照純物質(zhì)的質(zhì)量比1 5. 11投入 到臥式轉(zhuǎn)桶反應(yīng)器12里，在徐徐的轉(zhuǎn)動(dòng)下進(jìn)行攪拌反應(yīng)使二氧化硅完全溶解(按照所需要 的膜數(shù)進(jìn)行調(diào)配得到中膜數(shù)的水玻璃產(chǎn)品)，待二氧化硅完全溶解后放出臥式轉(zhuǎn)桶反應(yīng)器 12進(jìn)入第二冷卻器13進(jìn)行冷卻，待達(dá)到常溫的時(shí)候裝桶包裝成為1539. 70kg純硅酸鈉的水 玻璃產(chǎn)品14。上述實(shí)施例，只是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非用來限制本發(fā)明實(shí)施范圍，故凡以本 發(fā)明權(quán)利要求所述的構(gòu)造、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
一種利用黃磷爐渣制備碳酸鈣聯(lián)產(chǎn)工業(yè)鹽和水玻璃的方法，其特征在于包括黃磷爐渣的凈化及合成的過程和合成水玻璃過程為；所述黃磷爐渣的凈化及合成的過程為先將折算好的黃磷爐渣中的純氧化鈣與鹽酸溶液按照純物質(zhì)的質(zhì)量比1∶1.1～1.5置于凈化器(1)中進(jìn)行反應(yīng)，再將反應(yīng)后的物質(zhì)經(jīng)過第一抽濾機(jī)(2)抽濾得到澄清的氯化鈣溶液和二氧化硅濾餅；其中，氯化鈣溶液與碳酸鈉按照純物質(zhì)質(zhì)量比1∶0.75～1.15投入到合成器(3)里進(jìn)行反應(yīng)，并進(jìn)過第二抽濾機(jī)(4)抽濾得到澄清的氯化鈉溶液和白色碳酸鈣濾餅；所述水玻璃生成的過程為將黃磷爐渣凈化及合成的過程中剩下的、數(shù)量為氧化鈣數(shù)量的83％重量的二氧化硅濾餅，再與氫氧化鈉按照純物質(zhì)的質(zhì)量比1∶1.11～5.11投入到反應(yīng)器(12)里，在徐徐的轉(zhuǎn)動(dòng)下進(jìn)行攪拌反應(yīng)使二氧化硅完全溶解，待二氧化硅完全溶解后放出反應(yīng)器(12)進(jìn)入第二冷卻器(13)進(jìn)行冷卻，待達(dá)到常溫的時(shí)候裝桶包裝成為水玻璃產(chǎn)品(14)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用黃磷爐渣制備碳酸鈣聯(lián)產(chǎn)氯化鈉和無水偏硅的方法；其 特征在于黃磷爐渣的凈化及合成過程中，所述的澄清的氯化鈉溶液依次經(jīng)過減壓蒸餾器 (5)、第一冷卻器(6)，減壓蒸餾、冷卻得到工業(yè)鹽產(chǎn)品(7)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用黃磷爐渣制備碳酸鈣聯(lián)產(chǎn)氯化鈉和無水偏硅的方法；其 特征在于黃磷爐渣的凈化及合成過程中，所述的碳酸鈣濾餅依次經(jīng)過離心機(jī)(8)、干燥器 (9)、粉碎機(jī)(10)進(jìn)行洗滌脫水、干燥、粉碎包裝得到碳酸鈣產(chǎn)品(11)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用黃磷爐渣制備碳酸鈣聯(lián)產(chǎn)氯化鈉和無水偏硅的方法；其特 征在于水玻璃生成的過程中，所述反應(yīng)器(12)為臥式轉(zhuǎn)桶。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用黃磷爐渣制備氯化鈣聯(lián)產(chǎn)水玻璃的方法；其特征在于 水玻璃生成的過程中，將剩下二氧化硅濾餅與氫氧化鈉在徐徐的轉(zhuǎn)動(dòng)下進(jìn)行 攪拌，按照所 需要的膜數(shù)進(jìn)行調(diào)配得到中膜數(shù)的水玻璃產(chǎn)品。
全文摘要
本發(fā)明屬于化工三廢治理和利用的技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種利用黃磷爐渣制備碳酸鈣聯(lián)產(chǎn)水玻璃的方法；其主要技術(shù)方案為黃磷爐渣經(jīng)過凈化及合成得到碳酸鈣和工業(yè)鹽，黃磷爐渣剩下的二氧化硅與氫氧化鈉按照一定的比例反應(yīng)得到水玻璃；本發(fā)明不僅生產(chǎn)的成本低廉、利潤(rùn)高、市場(chǎng)需求量大，而且工藝及生產(chǎn)設(shè)備簡(jiǎn)單；是一種比較實(shí)際的處理和利用的方法，該方法不但消除了化工廢渣，治理了環(huán)境污染，而且還能創(chuàng)造出可觀的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
文檔編號(hào)C01D3/04GK101844790SQ20101905004
公開日2010年9月29日 申請(qǐng)日期2010年2月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月11日
發(fā)明者王嘉興 申請(qǐng)人:汪晉強(qiáng)