生產(chǎn)高錳酸鈉廢渣的處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及工業(yè)廢渣的處理和利用技術(shù)領(lǐng)域，特別是生產(chǎn)高錳酸鈉廢渣的處理方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 廣東航鑫科技股份公司自主研發(fā)了一種高錳酸鈉生產(chǎn)新技術(shù)，已獲國(guó)家發(fā)明專利 (專利號(hào)201010231951. 1)。該技術(shù)是以高錳酸鉀和氟硅酸鈉為原料，采用免氯化一步法 制備高錳酸鈉產(chǎn)品，工藝流程簡(jiǎn)單實(shí)用，全過(guò)程無(wú)有毒有害廢氣、廢水排放，產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)良， 氯化物含量低。與其他生產(chǎn)高錳酸鈉的技術(shù)比，它高效、安全、環(huán)保、產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)良。盡管以 高錳酸鉀和氟硅酸鈉為原料生產(chǎn)高錳酸鈉的方法有上述的很多優(yōu)點(diǎn)，但它也還存在一些問(wèn) 題：生產(chǎn)中將產(chǎn)生大量廢渣，目前該企業(yè)是將廢渣運(yùn)至堆渣場(chǎng)，進(jìn)行封存處理來(lái)達(dá)到環(huán)保要 求的。按目前的處理方式，不僅要耗費(fèi)較大量的人力、土地資源、增加產(chǎn)品的成本，而且還 是極大的資源浪費(fèi)。分析表明，該廢渣的主要成分，另含有少量Na 2SiF6、MnSiF6、 疆11〇4、似1111〇 4^11〇2、5102、似?、肝等。氟硅酸鹽含量高達(dá)85%?95%，若能將其廢渣回收 綜合利用，既可減少?gòu)U渣堆放所需的場(chǎng)地、費(fèi)用，減少對(duì)環(huán)境的污染，也可變廢為寶，進(jìn)行資 源的有效利用，給企業(yè)帶來(lái)較好的經(jīng)濟(jì)效益，為企業(yè)可持續(xù)發(fā)展拓展空間。
[0003] 因該廢渣是一種新型廢渣，經(jīng)文獻(xiàn)調(diào)研，目前尚無(wú)人涉及其處理及綜合利用。發(fā)明 人從廢渣中成功的提取了 Na2SiF6回用至高錳酸鈉的生產(chǎn)中，并去除了 Mn02、Mn(V等雜質(zhì)獲 得了純凈的K2SiF6產(chǎn)品（已另行申請(qǐng)專利）。但該工藝使用了特殊的超聲設(shè)備，噪音大、耗 能高，更重要的是氟硅酸鉀的市場(chǎng)需求量較?。蝗魧⒅频玫腒 2SiF6產(chǎn)品用于生產(chǎn)KF則存在 工藝路線長(zhǎng)，生產(chǎn)成本相對(duì)較高的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種針對(duì)以高錳酸鉀和氟硅酸鈉為原料生產(chǎn)高錳酸鈉產(chǎn)生 的廢渣的處理和利用的方法。
[0005] 以高錳酸鉀和氟硅酸鈉為原料生產(chǎn)高錳酸鈉產(chǎn)生的廢渣主要成分是K2SiF 6，以 無(wú)水干渣計(jì)K2SiF6含量為48?65w% ;另含20?47w%的Na 2SiF6;還含有少量的KMnO 4、 NaMn04、Mn02、MnSiF6、Si0 2、NaF、KF等多種雜質(zhì)。在以高錳酸鉀和氟硅酸鈉為原料生產(chǎn)高錳 酸鈉工藝中，產(chǎn)生的廢渣往往含水量大于l〇w%，在堆場(chǎng)堆放一段時(shí)間后水分會(huì)逐漸蒸發(fā)， 含水量會(huì)降低。w%指質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案為：生產(chǎn)高錳酸鈉廢渣的處理方法，包括以下步驟：
[0007] 步驟1 :確定廢渣中氟硅酸根的總含量，以此確定與氟硅酸根反應(yīng)所需的氫氧化 鉀用量；
[0008] 步驟2 :將廢渣、氫氧化鉀溶液、水混合升溫，反應(yīng)；
[0009] 步驟3 :除去經(jīng)步驟2反應(yīng)得到的溶液中的錳離子和高錳酸根離子；
[0010] 步驟4 :將步驟3得到的溶液經(jīng)第一次過(guò)濾得到第一濾液和濾渣；
[0011] 步驟5 :將第一濾液經(jīng)濃縮、結(jié)晶后，進(jìn)行第二次過(guò)濾，得到氟化鈉固體和第二濾 液；
[0012] 步驟6 :將第二濾液經(jīng)過(guò)濃縮、結(jié)晶后，進(jìn)行第三次過(guò)濾，得到氟化鉀粗品和第三 濾液；
[0013] 步驟7 :將所得到的氟化鉀粗品進(jìn)行重結(jié)晶操作，經(jīng)過(guò)分離、干燥后得到氟化鉀成 品，分離后還得到了第四濾液。
[0014] 在步驟2中，存在的化學(xué)反應(yīng)如下：
[0015] K2SiF6+4K0H = 6KF+Si02+2H20
[0016] Na2SiF6+4K0H = 4KF+2NaF+Si02+2H20
[0017] MnSiF6+4K0H = 4KF+MnF2+Si02+2H20
[0018] 在上述的生產(chǎn)高錳酸鈉廢渣的處理方法中，所述的步驟1中，氫氧化鉀用量為與 氟硅酸根反應(yīng)理論所需氫氧化鉀的量的0. 91?1. 08倍，優(yōu)選為1. 01?1. 08倍。其中，氟 硅酸根反應(yīng)理論所需氫氧化鉀的量即，根據(jù)氫氧化鉀和氟硅酸根的摩爾比為4:1確定的理 論用量。
[0019] 在上述的生產(chǎn)高錳酸鈉廢渣的處理方法中，所述的廢渣先與水充分混合后，然后 再加入氫氧化鉀溶液。其可以采用滴加或者分段加入的方式加入，也可以一次性加入。當(dāng) 然，在本發(fā)明中，還可以采用將氫氧化鉀預(yù)先溶解在水中形成，然后加入廢渣。
[0020] 在上述的生產(chǎn)高錳酸鈉廢渣的處理方法中，所述的步驟2中廢渣與水的質(zhì)量比為 1:10 ?1:20〇
[0021] 在上述的生產(chǎn)高錳酸鈉廢渣的處理方法中，所述的步驟2的反應(yīng)溫度為70°C? 90。。。
[0022] 在上述的生產(chǎn)高錳酸鈉廢渣的處理方法中，所述的步驟2中充分反應(yīng)后溶液pH為 7 ?10〇
[0023] 在上述的生產(chǎn)高錳酸鈉廢渣的處理方法中，所述的步驟3中，當(dāng)溶液中存在錳離 子的情況下，加入過(guò)量的高錳酸鉀或高錳酸鈉反應(yīng)，然后加入草酸溶液除去過(guò)量的高錳酸 根。
[0024] 具體的化學(xué)反應(yīng)方程式如下：
[0025] 3MnF2+2KMn04+4K0H = 6KF+5Mn02+2H20
[0026] 3MnF2+2NaMn04+4K0H = 4KF+2NaF+5Mn02+2H20
[0027] 此時(shí)，錳離子在堿性條件下完全轉(zhuǎn)變?yōu)槎趸i沉淀。
[0028] 在上述的生產(chǎn)高錳酸鈉廢渣的處理方法中，所述的步驟3中，當(dāng)溶液中存在高錳 酸根離子的情況下，加入草酸溶液除去過(guò)量的高錳酸根。
[0029] 具體來(lái)說(shuō)，用滴管取少量步驟2的溶液滴于濾紙，若擴(kuò)散出的液圈為紫紅色，為殘 存高錳酸根，需加入草酸的稀溶液將步驟2的溶液中殘存的高錳酸鉀變成二氧化錳（高錳 酸鉀在此自生為指示劑可指示終點(diǎn)）。用滴管取少量步驟2的溶液滴于濾紙，若擴(kuò)散出的 液圈為無(wú)色，為殘存二價(jià)錳離子。加稍過(guò)量的高錳酸鉀（或高錳酸鈉）將步驟2的溶液中 殘存的Mn 2+，氧化二氧化錳，然后再加成稀草酸的稀溶液將過(guò)量的高錳酸鉀也變成二氧化錳 (高錳酸鉀在此自生為指示劑可指示終點(diǎn)）。上述方法比較簡(jiǎn)單，但是在實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)生產(chǎn) 過(guò)程中，檢測(cè)是否過(guò)量上述方法并不是唯一的方法，如還可以采用滴定分析、離子色譜分析 的方法分析哪種離子過(guò)量。
[0030] 通過(guò)草酸除去高錳酸根離子的具體化學(xué)方程式如下：
[0031] 3H2C204+2KMn0 4+6K0H = 2Mn02+2C02+4K2C03+6H 20
[0032] 3H2C204+2NaMn0 4+6K0H = 2Mn02+2C02+Na2C03+3K 2C03+6H20
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種生產(chǎn)高錳酸鈉廢渣的處理方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟1 :確定廢渣中氟硅酸根的總含量，以此確定與氟硅酸根反應(yīng)所需的氫氧化鉀用 量； 步驟2 :將廢渣、氫氧化鉀溶液、水混合升溫，反應(yīng)； 步驟3 :除去經(jīng)步驟2反應(yīng)得到的溶液中的錳離子和高錳酸根離子； 步驟4 :將步驟3得到的溶液經(jīng)第一次過(guò)濾得到第一濾液和濾渣； 步驟5 :將第一濾液經(jīng)濃縮、結(jié)晶后，進(jìn)行第二次過(guò)濾，得到氟化鈉固體和第二濾液； 步驟6 :將第二濾液經(jīng)過(guò)濃縮、結(jié)晶后，進(jìn)行第三次過(guò)濾，得到氟化鉀粗品和第三濾液； 步驟7 :將所得到的氟化鉀粗品進(jìn)行重結(jié)晶操作，經(jīng)過(guò)分離、干燥后得到氟化鉀成品， 分離后還得到了第四濾液。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)高錳酸鈉廢渣的處理方法，其特征在于，所述的步驟1 中，氫氧化鉀用量為與氟硅酸根反應(yīng)理論所需氫氧化鉀的量的〇. 91?1. 08倍。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)高錳酸鈉廢渣的處理方法，其特征在于，步驟2中，所述 的廢渣先與水混合后，然后再加入氫氧化鉀溶液。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的生產(chǎn)高錳酸鈉廢渣的處理方法，其特征在于，所述的步驟 2中廢渣與水的質(zhì)量比為1:10?1:20。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的生產(chǎn)高錳酸鈉廢渣的處理方法，其特征在于，所述的步驟2的 反應(yīng)溫度為70 °C?100°C。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的生產(chǎn)高錳酸鈉廢渣的處理方法，其特征在于，所述的步驟2中 充分反應(yīng)后溶液pH為7?10。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)高錳酸鈉廢渣的處理方法，其特征在于，所述的步驟3 中，當(dāng)溶液中存在錳離子的情況下，加入過(guò)量的高錳酸鉀或高錳酸鈉反應(yīng)，然后加入草酸除 去過(guò)量的高錳酸根。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)高錳酸鈉廢渣的處理方法，其特征在于，所述的步驟3 中，當(dāng)溶液中存在高錳酸根離子的情況下，加入草酸除去過(guò)量的高錳酸根。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)高錳酸鈉廢渣的處理方法，其特征在于，所述的步驟5的 濃縮操作中，濃縮后的溶液質(zhì)量為濃縮前溶液質(zhì)量的1/10?1/15。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的生產(chǎn)高錳酸鈉廢渣的處理方法，其特征在于，所述的步驟5 的結(jié)晶操作中，結(jié)晶溫度為室溫。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)高錳酸鈉廢渣的處理方法，其特征在于，所述的步驟6 還包括：將所得到的氟化鈉固體用水或飽和的氟化鈉溶液洗滌、干燥，得到氟化鈉成品。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)高錳酸鈉廢渣的處理方法，其特征在于，所述的步驟6 的濃縮操作中，濃縮后的溶液質(zhì)量為濃縮前溶液質(zhì)量的1/2?1/5。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的生產(chǎn)高錳酸鈉廢渣的處理方法，其特征在于，所述的步驟6 的結(jié)晶操作中，結(jié)晶溫度大于45°C。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)高錳酸鈉廢渣的處理方法，其特征在于，還包括步驟8 : 將第三濾液和/或第四濾液加入到第一濾液中加以回收利用。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種生產(chǎn)高錳酸鈉廢渣的處理方法，包括以下步驟：確定廢渣中氟硅酸根的總含量，以此確定與氟硅酸根反應(yīng)所需的氫氧化鉀用量；將廢渣、氫氧化鉀溶液、水混合升溫，反應(yīng)；除去反應(yīng)得到的溶液中的錳離子和高錳酸根離子；將得到的溶液經(jīng)第一次過(guò)濾得到第一濾液和濾渣；將第一濾液經(jīng)濃縮、結(jié)晶后，進(jìn)行第二次過(guò)濾，得到氟化鈉固體和第二濾液；將第二濾液經(jīng)過(guò)濃縮、結(jié)晶后，進(jìn)行第三次過(guò)濾，得到氟化鉀粗品和第三濾液；將所得到的氟化鉀粗品進(jìn)行重結(jié)晶操作，經(jīng)過(guò)分離、干燥后得到氟化鉀成品，分離后還得到了第四濾液。本發(fā)明旨在提供一種針對(duì)以高錳酸鉀和氟硅酸鈉為原料生產(chǎn)高錳酸鈉產(chǎn)生的廢渣的處理和利用的方法。
【IPC分類】C01D3-02
【公開號(hào)】CN104591224
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510056030
【發(fā)明人】彭夢(mèng)俠, 陳梓云
【申請(qǐng)人】嘉應(yīng)學(xué)院
【公開日】2015年5月6日
【申請(qǐng)日】2015年2月2日