一種次磷酸鈉廢渣連續(xù)反應(yīng)結(jié)晶法制備亞磷酸鋁的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種次磷酸鈉廢渣連續(xù)反應(yīng)結(jié)晶法制備亞磷酸鋁的方法。其技術(shù)方案是：先將次磷酸鈉廢渣、水、碳酸鈉反應(yīng)、分離制備濾液Ⅰ；再將濾液Ⅰ經(jīng)過活性炭吸附系統(tǒng)后，與可溶性鋁鹽溶液一起加入到連續(xù)反應(yīng)結(jié)晶器內(nèi)，再經(jīng)陳化、分離、干燥后得到純度大于99.0%的亞磷酸鋁晶體和結(jié)晶母液Ⅱ；最后將結(jié)晶母液Ⅱ進(jìn)行蒸發(fā)、結(jié)晶，得到粗品鈉鹽和結(jié)晶母液Ⅲ，結(jié)晶母液Ⅲ返回反應(yīng)結(jié)晶器循環(huán)。本發(fā)明采用連續(xù)反應(yīng)結(jié)晶工藝，以工業(yè)副產(chǎn)次磷酸鈉廢渣為原料制備亞磷酸鋁，在進(jìn)行固廢處理時(shí)實(shí)現(xiàn)了其資源化利用，生產(chǎn)過程不產(chǎn)生廢液，而且還具有工藝簡(jiǎn)單、操作條件溫和、能耗低、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、易于工業(yè)化等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】一種次磷酸鈉廢渣連續(xù)反應(yīng)結(jié)晶法制備亞磷酸鋁的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于精細(xì)化學(xué)品制備【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種次磷酸鈉廢渣連續(xù)反應(yīng)結(jié)晶法制備亞磷酸鋁的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]次磷酸鈉是化學(xué)鍍工業(yè)的主要原料之一，目前國(guó)內(nèi)外主要采用以黃磷、生石灰、燒堿(或純堿)為主要原料的一步法工藝進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)。但該工藝會(huì)產(chǎn)生大量工業(yè)廢渣，俗稱次磷酸鈉廢渣，其主要組成是亞磷酸鈣(約4(T50wt%)、碳酸鈣(約l(T30wt%)、氫氧化鈣(15~30wt%)、Al2O3 (約 1-1.5wt%)、S12 (約 I~3wt%)、其他 0~7wt%。
[0003]目前，次磷酸鈉工業(yè)廢渣的處理方法主要有 :(1)填埋；(2)在旋轉(zhuǎn)窯爐內(nèi)通過高溫將其轉(zhuǎn)化為肥料級(jí)磷酸三鈣；(3)利用復(fù)分解反應(yīng)將廢渣中的亞磷酸鈣轉(zhuǎn)化成亞磷酸鈉溶液，再利用陽(yáng)離子交換樹脂(或電解、電滲析等)將其轉(zhuǎn)化成亞磷酸；(4)利用酸解將廢渣中的亞磷酸鈣轉(zhuǎn)化成粗亞磷酸溶液，再采用有機(jī)溶劑萃取亞磷酸，然后再利用石灰乳反萃取有機(jī)相，制備亞磷酸鈣。其中，方法(I)未能有效利用廢渣中大量的亞磷酸鈣，資源浪費(fèi)且污染環(huán)境；方法(2)實(shí)質(zhì)是走低端產(chǎn)業(yè)路線，能耗高污染大，產(chǎn)品附加值低；方法(3)和(4)工藝復(fù)雜，生產(chǎn)成本高，產(chǎn)生廢液量大。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，目的是提供一種次磷酸鈉廢渣連續(xù)反應(yīng)結(jié)晶法制備亞磷酸鋁的方法，該方法具有工藝簡(jiǎn)單、條件溫和、能耗低、易于工業(yè)化等優(yōu)點(diǎn)。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案的具體步驟是:
步驟一、將次磷酸鈉工業(yè)廢渣粉碎至60-120目；
步驟二、在6(T90°C和200~500r/min的轉(zhuǎn)速條件下，將步驟一中粉碎后的廢渣、水、碳酸鈉按照質(zhì)量比1: (2~3): (0.9^1)加入反應(yīng)釜I，恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)6^!，離心分離，得到濾液I和固體廢渣；
步驟三、在6(T90°C和200~500r/min的轉(zhuǎn)速條件下，將可溶性鋁鹽溶于水配制成濃度為3(T55wt%的鋁鹽溶液；
步驟四、濾液I經(jīng)過活性炭吸附系統(tǒng)后，與3(T55wt%的鋁鹽溶液一起緩慢、連續(xù)加入到連續(xù)反應(yīng)結(jié)晶器內(nèi)，產(chǎn)品母液I由結(jié)晶器底部連續(xù)排出，要求控制加入的濾液I中亞磷酸鈉與鋁鹽的化學(xué)計(jì)量比為1: (0.7~0.8)，控制連續(xù)反應(yīng)結(jié)晶器內(nèi)溫度6(T90°C、攪拌轉(zhuǎn)速200~500r/min，物料在連續(xù)反應(yīng)結(jié)晶器內(nèi)平均停留時(shí)間為l~5h ；
步驟五、將產(chǎn)品母液I送至陳化器，控制陳化器內(nèi)溫度6(T90°C、攪拌轉(zhuǎn)速100~300r/min，物料在陳化器內(nèi)平均停留時(shí)間為(T3h，陳化結(jié)束后的物料由陳化器底部連續(xù)排出，經(jīng)離心分離、洗滌、干燥后得到亞磷酸鋁晶體和結(jié)晶母液II ；
步驟六、將結(jié)晶母液II進(jìn)行蒸發(fā)、結(jié)晶，得到粗品鈉鹽和結(jié)晶母液III，結(jié)晶母液III返回連續(xù)反應(yīng)結(jié)晶器進(jìn)行循環(huán)。
[0006]所述的鋁鹽為A1C13、Al2 (SO4) 3、Al (NO3)3 中的一種。
[0007]所述的活性炭吸附系統(tǒng)包含兩個(gè)并聯(lián)的活性炭吸附塔，內(nèi)裝生物質(zhì)活性炭吸附濾液I中的微量重金屬離子，兩個(gè)活性炭吸附塔交替使用，當(dāng)其中一個(gè)吸附飽和后，切換至另一個(gè)吸附塔操作，同時(shí)對(duì)達(dá)到吸附飽和的活性炭塔進(jìn)行蒸汽吹掃再生，吹掃蒸汽溫度為10(Tl5(rC，蒸汽吹掃后再用4(T80°C熱空氣吹掃干燥活性炭吸附塔，以備后用。
[0008]所述的化學(xué)計(jì)量比為摩爾比。
[0009]所述的制備得到的亞磷酸鋁晶體的純度大于99.0%。
[0010]所述的制備步驟六中的蒸發(fā)采用減壓操作，其真空度為0.02、.0SMPa,當(dāng)其結(jié)晶母液中的晶體懸浮密度達(dá)到3(T50wt%時(shí)蒸發(fā)結(jié)晶操作結(jié)束，然后過濾、干燥。
[0011]所述的鋁鹽選用AlCl3時(shí)，粗品鈉鹽主要是NaCl晶體以及少量亞磷酸鋁、氯化鋁的混合物；所述的鋁鹽選用Al2(SO4)3時(shí)，粗品鈉鹽主要是Na2SO4晶體以及少量亞磷酸鋁、硫酸鋁的混合物；所述的鋁鹽選用Al (NO3)3時(shí)，粗品鈉鹽主要是NaNO3晶體以及少量亞磷酸鋁、硝酸鋁的混合物。
[0012]由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下積極效果:
(I)本發(fā)明所涉及的次磷酸鈉廢渣連續(xù)反應(yīng)結(jié)晶法制備亞磷酸鋁的方法，亞磷酸鈉與氯化鈣反應(yīng)方程式如下:
3Na2HP02 + 2A13+----- 2A12 (H2PO2)3 I + 6Na+
由于亞磷酸鋁微溶于水，采用連續(xù)反應(yīng)結(jié)晶工藝，可使生成的亞磷酸鋁不斷結(jié)晶析出，從而讓上述反應(yīng)不斷向正反應(yīng)方向進(jìn)行，提高產(chǎn)品的收率；通過控制結(jié)晶過程的停留時(shí)間、溫度以及亞磷酸鈉溶液與可溶性鋁鹽溶液的流加速率，使亞磷酸鋁的反應(yīng)結(jié)晶過程恒定在比較低的過飽和度下進(jìn)行，從而能夠獲得平均粒徑大、粒度分布均勻的亞磷酸鋁晶體產(chǎn)品；相交于傳統(tǒng)的亞磷酸鋁間歇制備工藝，連續(xù)反應(yīng)結(jié)晶法具有生產(chǎn)能力大、自動(dòng)化程度高、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。
[0013](2)本發(fā)明所涉及的次磷酸鈉廢渣連續(xù)反應(yīng)結(jié)晶法制備亞磷酸鋁的方法，以工業(yè)副產(chǎn)次磷酸鈉廢渣為原料，通過反應(yīng)結(jié)晶法制備亞磷酸鋁，在進(jìn)行固廢處理時(shí)實(shí)現(xiàn)了其資源化利用，生產(chǎn)過程不產(chǎn)生廢液，而且操作條件更溫和，操作能耗低，易于工業(yè)化。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1本發(fā)明工藝流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述，并非對(duì)其保護(hù)范圍的限制。
[0016]實(shí)施例1
一種次磷酸鈉廢渣連續(xù)反應(yīng)結(jié)晶法制備亞磷酸鋁的方法，其具體步驟是:
步驟一、將次磷酸鈉工業(yè)廢渣粉碎至60-120目；
步驟二、在6(T90°C和200~500r/min的轉(zhuǎn)速條件下，將步驟一中粉碎后的廢渣、水、碳酸鈉按照質(zhì)量比1: (2~3): (0.9^1)加入反應(yīng)釜I，恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)6^!，離心分離，得到濾液I和固體廢渣；
步驟三、在6(T90°C和200~500r/min的轉(zhuǎn)速條件下，將可溶性鋁鹽溶于水配制成濃度為30~55wt%的AlCl3溶液；
步驟四、濾液I經(jīng)過活性炭吸附系統(tǒng)后，與3(T55wt%的鋁鹽溶液一起緩慢、連續(xù)加入到連續(xù)反應(yīng)結(jié)晶器內(nèi)，產(chǎn)品母液I由結(jié)晶器底部連續(xù)排出，要求控制加入的濾液I中亞磷酸鈉與鋁鹽的化學(xué)計(jì)量比為1: (0.7~0.8)，控制連續(xù)反應(yīng)結(jié)晶器內(nèi)溫度6(T90°C、攪拌轉(zhuǎn)速200~500r/min，物料在連續(xù)反應(yīng)結(jié)晶器內(nèi)平均停留時(shí)間為l~5h ；
步驟五、將產(chǎn)品母液I送至陳化器，控制陳化器內(nèi)溫度6(T90°C、攪拌轉(zhuǎn)速100~300r/min，物料在陳化器內(nèi)平均停留時(shí)間為(T3h，陳化結(jié)束后的物料由陳化器底部連續(xù)排出，經(jīng)離心分離、洗滌、干燥后得到純度大于99.0%的亞磷酸鋁晶體和結(jié)晶母液II ；
步驟六、將結(jié)晶母液II進(jìn)行蒸發(fā)、結(jié)晶，得到粗品鈉鹽和結(jié)晶母液III，結(jié)晶母液III返回連續(xù)反應(yīng)結(jié)晶器進(jìn)行循環(huán)。
[0017]所述的活性炭吸附系統(tǒng)包含兩個(gè)并聯(lián)的活性炭吸附塔，內(nèi)裝生物質(zhì)活性炭吸附濾液I中的微量重金屬離子，兩個(gè)活性炭吸附塔交替使用，當(dāng)其中一個(gè)吸附飽和后，切換至另一個(gè)吸附塔操作，同時(shí)對(duì)達(dá)到吸附飽和的活性炭塔進(jìn)行蒸汽吹掃再生，吹掃蒸汽溫度為10(Tl5(rC，蒸汽吹掃后再用4(T80°C熱空氣吹掃干燥活性炭吸附塔，以備后用。
[0018]所述的鋁鹽是A1C1 3。
[0019]所述的化學(xué)計(jì)量比為摩爾比。
[0020]所述的制備步驟六中的蒸發(fā)采用減壓操作，其真空度為0.02、.0SMPa,當(dāng)其結(jié)晶母液中的晶體懸浮密度達(dá)到3(T50wt%時(shí)蒸發(fā)結(jié)晶操作結(jié)束，然后過濾、干燥。
[0021]所述粗品鈉鹽主要是NaCl晶體以及少量亞磷酸鋁、氯化鋁的混合物。
[0022]實(shí)施例2
本實(shí)施例中除了鋁鹽為Al2(SO4)3，粗品鈉鹽主要是Na2SO4晶體以及少量亞磷酸鋁、硫酸鋁的混合物外，其他同實(shí)施例1。
[0023]實(shí)施例3
本實(shí)施例中除了鋁鹽為Al (NO3)3，粗品鈉鹽主要是NaNO3晶體以及少量亞磷酸鋁、硫酸鋁的混合物外，其他同實(shí)施例1。
【權(quán)利要求】
1.一種次磷酸鈉廢渣連續(xù)反應(yīng)結(jié)晶法制備亞磷酸鋁的方法，其特征在于，具體按以下步驟完成: 步驟一、將次磷酸鈉工業(yè)廢渣粉碎至60-120目； 步驟二、在6(T90°C和200~500r/min的轉(zhuǎn)速條件下，將步驟一中粉碎后的廢渣、水、碳酸鈉按照質(zhì)量比1: (2~3): (0.9^1)加入反應(yīng)釜I，恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)6^!，離心分離，得到濾液I和固體廢渣； 步驟三、在60-90 V和200~500r/min的轉(zhuǎn)速條件下，將可溶性鋁鹽溶于水配制成濃度為3(T55wt%的鋁鹽溶液； 步驟四、濾液I經(jīng)過活性炭吸附系統(tǒng)后，與3(T55wt%的鋁鹽溶液一起緩慢、連續(xù)加入到連續(xù)反應(yīng)結(jié)晶器內(nèi)，產(chǎn)品母液I由結(jié)晶器底部連續(xù)排出，要求控制加入的濾液I中亞磷酸鈉與鋁鹽的化學(xué)計(jì)量比為1: (0.7~0.8)，控制連續(xù)反應(yīng)結(jié)晶器內(nèi)溫度6(T90°C、攪拌轉(zhuǎn)速200~500r/min，物料在連續(xù)反應(yīng)結(jié)晶器內(nèi)平均停留時(shí)間為l~5h ； 步驟五、將產(chǎn)品母液I送至陳化器，控制陳化器內(nèi)溫度6(T90°C、攪拌轉(zhuǎn)速100~300r/min，物料在陳化器內(nèi)平均停留時(shí)間為(T3h，陳化結(jié)束后的物料由陳化器底部連續(xù)排出，經(jīng)離心分離、洗滌、干燥后得到亞磷酸鋁晶體和結(jié)晶母液II ； 步驟六、將結(jié)晶母液II進(jìn)行蒸發(fā)、結(jié)晶，得到粗品鈉鹽和結(jié)晶母液III，結(jié)晶母液III返回連續(xù)反應(yīng)結(jié)晶器進(jìn)行循環(huán)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的次磷酸鈉廢渣連續(xù)反應(yīng)結(jié)晶法制備亞磷酸鋁的方法，其特征在于，所述的鋁鹽為A1C13、Al2 (SO4) 3、Al (NO3) 3中的一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的次磷酸鈉廢渣連續(xù)反應(yīng)結(jié)晶法制備亞磷酸鋁的方法，其特征在于，所述的活性炭吸附系統(tǒng)包含兩個(gè)并聯(lián)的活性炭吸附塔，內(nèi)裝生物質(zhì)活性炭吸附濾液I中的微量重金屬離子，兩個(gè)活性炭吸附塔交替使用，當(dāng)其中一個(gè)吸附飽和后，切換至另一個(gè)吸附塔操作，同時(shí)對(duì)達(dá)到吸附飽和的活性炭塔進(jìn)行蒸汽吹掃再生，吹掃蒸汽溫度為10(Tl5(rC，蒸汽吹掃后再用4(T80°C熱空氣吹掃干燥活性炭吸附塔，以備后用。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的次磷酸鈉廢渣連續(xù)反應(yīng)結(jié)晶法制備亞磷酸鋁的方法，其特征在于，所述的化學(xué)計(jì)量比為摩爾比。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的次磷酸鈉廢渣連續(xù)反應(yīng)結(jié)晶法制備亞磷酸鋁的方法，其特征在于，所述的制備得到的亞磷酸鋁晶體的純度大于99.0%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的次磷酸鈉廢渣連續(xù)反應(yīng)結(jié)晶法制備亞磷酸鋁的方法，其特征在于，所述的制備步驟六中的蒸發(fā)采用減壓操作，其真空度為0.02、.0SMPa,當(dāng)其結(jié)晶母液中的晶體懸浮密度達(dá)到3(T50wt%時(shí)蒸發(fā)結(jié)晶操作結(jié)束，然后過濾、干燥。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的次磷酸鈉廢渣連續(xù)反應(yīng)結(jié)晶法制備亞磷酸鋁的方法，其特征在于，所述的鋁鹽選用AlCl3時(shí)，粗品鈉鹽主要是NaCl晶體以及少量亞磷酸鋁、氯化鋁的混合物；所述的鋁鹽選用Al2 (SO4) 3時(shí)，粗品鈉鹽主要是Na2SO4晶體以及少量亞磷酸鋁、硫酸鋁的混合物；所述的鋁鹽選用Al (NO3)3時(shí)，粗品鈉鹽主要是NaNO3晶體以及少量亞磷酸鋁、硝酸鋁的混合物。
【文檔編號(hào)】C01B25/163GK104163409SQ201410387141
【公開日】2014年11月26日 申請(qǐng)日期:2014年8月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月8日
【發(fā)明者】張春桃, 王鑫, 王海蓉 申請(qǐng)人:武漢科技大學(xué)