專利名稱：用黃磷爐渣制備碳酸鈣聯產工業鹽和五水偏硅的方法
技術領域：
本發明屬于化工三廢治理和利用的技術領域，特別是用黃磷爐渣制備碳酸鈣聯產 工業鹽和五水偏硅的方法。
背景技術：
黃磷爐渣是黃磷廠排放的工業廢渣每生產一噸黃磷要排放8 10噸的黃磷爐 渣，目前我國黃磷爐渣的排放量達200多萬噸，長期以來未得到有效利用，作為工業廢渣堆 積如山。由于黃磷渣中含有少量的磷酸根離子和氟離子，在雨水中會逐漸溶解而滲入在下， 嚴重污染環境。黃磷爐渣是利用磷礦石生產黃磷后的工業副產品，在冶煉過程中，處于熔融狀態 下的磷渣經水淬而冷卻，經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，市場需求量很大，例如橡膠行業碳酸鈣是橡膠工業中使用量最大的填充劑之一。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度、撕裂強度和耐磨性。塑料行業碳酸鈣在塑料制品中能起到一種骨架作用，對塑料制品尺寸的穩定性 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。油漆行業碳酸鈣在油漆行業中的用量也較大，是如在稠漆中用量為30%以上。水性涂料行業碳酸鈣在水性涂料行業的用途更為廣泛，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，碳酸鈣在造紙工業的重要作用，能保證紙張的強度和白度，且成本較低。在 電纜行業產品中，能起一定的絕緣作用。據有關資料分析，到2010年，我國的碳酸鈣市場需求量為塑料工業重質碳酸鈣 的需求量預計將達到22萬噸；造紙工業將需要超細重質碳酸鈣60萬噸左右；橡膠工業 總需求量將達到20萬噸左右；油漆涂料需超細重質碳酸鈣6萬噸左右；膠粘劑和密封劑 將消耗碳酸鈣55萬噸左右，超細活性重質碳酸鈣的用量將達到11萬噸左右。工業鹽，不僅主要用于制堿、制皂業和生產氯氣、氫氧化鈉產品，還廣泛應用于冶 金、制革、制藥工業和農牧漁業等。此外，在食品、飼料、皮革、陶瓷、玻璃、肥皂、染料、油脂、 礦冶、醫藥等工業部門以及水處理，制冰冷藏、公路除雪等方面，鹽都有廣泛的用途。五水偏硅酸鈉是一種無毒、無味、無公害的白色粉末或結晶顆粒，易溶于水，不溶 于醇和酸，水溶液呈堿性，具有去垢、乳化、分散、濕潤、滲透性及對PH值有緩沖能力。屬于 無機鹽產品，置于空氣中易易吸濕潮解。其主要用途為1、應用于各類洗滌行業；2、在原 油及天然鉆控采掘工程中還可用作泥漿稠度調節劑、泥漿解凝劑；3、在建筑工業中，它被用 作調制耐酸砂漿、耐酸混凝土和水泥的促凝劑；4、在造紙工業中可作為粘合劑，費支出油墨劑，紙張表面處理劑；5、在紡織行業作為印染助劑、織物前處理劑；6、還可以作為肥皂的填 料，洗滌劑、蛋類的保鮮劑，以及植被分子篩、硅酸和防火材料等。為了充分利用廢棄的黃磷爐渣，人們對此進行大量研究，如中國專利文獻，申請號 為90104711. 2就公開了一種利用黃磷爐渣制取炭黑的方法，又如中國專利文獻，申請號為 200810007832. 0公開了一種用磷渣生產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產工業鹽和五水偏硅的方法的相關報道。
發明內容
本發明提供了一種不僅成本低廉、易于實現，而且工藝及生產設備簡單的用黃磷 爐渣制備碳酸鈣聯產工業鹽和五水偏硅的方法。為了達到上述的目的，本發明的技術方案為一種用黃磷爐渣制備碳酸鈣聯產工業鹽和五水偏硅的方法，黃磷爐渣的先經過凈 化及合成過程，得到碳酸鈣和工業鹽；再進行合成五水偏硅的過程；所述黃磷爐渣的凈化及合成過程為步驟A、將折算好一定數量黃磷爐渣中的純氧化鈣與鹽酸溶液，按照純物質的質量 比1 1. 1 1. 5于凈化器中進行混合反應；步驟B、將步驟A中反應后的混合物用第一抽濾機抽濾，得到澄清液和濾餅；其中 澄清液為氯化鈣溶液，濾餅為二氧化硅；步驟C、將步驟B中所述的澄清液與碳酸鈉按照純物質的質量比1 0. 76 1. 16 投入到合成器里，在攪拌下進行化學反應；步驟D、將步驟C中反應后的混合物用第二抽濾機抽濾，得到澄清液和濾餅；其中 澄清液為氯化鈉溶液，濾餅為碳酸鈣；步驟E、將步驟D中的澄清液依次經過減壓蒸餾器和第一冷卻器進行蒸餾、冷卻得 到工業鹽產品；步驟F、將步驟D中的濾餅依次經過離心機、干燥器和第一粉碎機進行洗滌脫水、 干燥、粉碎，最后包裝得到碳酸鈣產品；所述合成五水偏硅的過程為步驟G、步驟B中剩下的濾餅，濾餅中主要是二氧化硅，再與氫氧化鈉按照純物質 的質量比1 1.11 5. 11投入到反應器里，進行攪拌反應，使二氧化硅完全溶解；按照所 需要結晶水的含量進行調配水分，得到五個結晶水的數量；步驟H、待步驟G中二氧化硅完全溶解后，再將蒸餾到含有五個結晶水的水分放出 反應器，進入第二冷卻器進行冷卻，當反應物達到常溫的時候用第二粉碎機進行粉碎，裝桶 包裝得到五水偏硅產品。所述步驟G中的反應器為高溫高壓的臥式轉桶反應器。本發明主要是利用先將黃磷爐渣經過凈化及合成，然后剩下的二氧化硅又與氫氧 化鈉反應經減壓蒸餾再冷卻得到五水偏硅產品；本發明不僅生產的成本低廉、利潤高、市場 需求量大，而且工藝及生產設備簡單；是一種比較實際的處理和利用方法，該方法不但能創 造出可觀的經濟價值，而且還消除了化工廢渣、治理了環境污染。本發明的反應原理為
黃磷爐渣凈化過程中的反應方程式為Ca0+2HC1 = = = CaCl2+H20黃磷爐渣合成過程中的反應方程式為CaCl2+Na2C03 = = = CaC03+2NaCl黃磷爐渣里除去氧化鈣還剩下氧化硅主要成分。合成五水偏硅的過程中的化學方程式為Si02+2Na0H = = = Na2Si03 5H20
圖1是黃磷爐渣凈化及合成產品的工藝流程示意圖；其中1-凈化器，2-第一抽濾機，3-合成器，4-第二抽濾機，5-減壓蒸餾器，6—第 一冷卻器，7—工業鹽產品，8—離心機，9一干燥器，10-第一粉碎機，11-碳酸鈣產品。圖2是產生五水偏硅的工藝流程示意圖；其中12-反應器，13-第二冷卻器，14-第二粉碎機，15-五水偏硅產品。具體的實施方式實施例1一種用黃磷爐渣制備碳酸鈣聯產工業鹽和五水偏硅的方法，制備過程如下將折算好一定數量的黃磷爐渣中的純氧化鈣200kg與鹽酸溶液按照純物質的質 量比1 1.1于凈化器1中進行混合反應，然后用第一抽濾機2抽濾得到澄清的334. 52kg 純氯化鈣的溶液和濾餅二氧化硅；純氯化鈣的溶液與碳酸鈉按照純物質的質量比1 0.76 投入到產品合成器3里，在攪拌下進行化學反應，用第二抽濾機4抽濾得到澄清的氯化鈉溶 液和濾餅碳酸鈣；澄清的氯化鈉溶液依次經過減壓蒸餾器5和第一冷卻器6進行蒸餾、冷卻 得到280. 62kg工業鹽產品7，碳酸鈣濾餅依次經過離心機8、干燥器9和第一粉碎機10進 行洗滌脫水、干燥、粉碎，最后包裝得到239. 84kg碳酸鈣產品11。將剩下的二氧化硅濾餅(剩下濾餅二氧化硅數量為氧化鈣數量的83%重量)與 氫氧化鈉按照純物質的質量比1 1. 11投入到高溫高壓的臥式反應桶12里，在徐徐的轉 動下進行攪拌反應使二氧化硅完全溶解；按照所需要的結晶水的含量進行調配水分得到五 個結晶水的數量；待二氧化硅完全溶解后，再將蒸餾到含有五個結晶水的水分放出反應器 12，進入第二冷卻器13進行冷卻，當反應物達到常溫的時候用第二粉碎機14進行粉碎，裝 桶包裝得到488. 29kg五水偏硅產品15。實施例2一種用黃磷爐渣制備碳酸鈣聯產工業鹽和五水偏硅的方法，制備過程如下將折算好一定數量的黃磷爐渣中的純氧化鈣200kg與鹽酸溶液按照純物質的質 量比1 1.3于凈化器1中進行混合反應，然后用第一抽濾機2抽濾得到澄清的395. 34kg 純氯化鈣的溶液和濾餅二氧化硅；純氯化鈣的溶液與碳酸鈉按照純物質的質量比1 1投 入到產品合成器3里，在攪拌下進行化學反應，用第二抽濾機4抽濾得到澄清的氯化鈉溶液 和濾餅碳酸鈣；澄清的氯化鈉溶液依次經過減壓蒸餾器5和第一冷卻器6進行蒸餾、冷卻得
5到416. 71kg工業鹽產品7，碳酸鈣濾餅依次經過離心機8、干燥器9和第一粉碎機10進行 洗滌脫水、干燥、粉碎，最后包裝得到356. 16kg碳酸鈣產品11。將剩下的二氧化硅濾餅(剩下濾餅二氧化硅數量為氧化鈣數量的83%重量)與 氫氧化鈉按照純物質的質量比1 3. 11投入到高溫高壓的臥式反應桶12里，在徐徐的轉 動下進行攪拌反應使二氧化硅完全溶解；按照所需要的結晶水的含量進行調配水分得到五 個結晶水的數量；待二氧化硅完全溶解后，再將蒸餾到含有五個結晶水的水分放出反應器 12，進入第二冷卻器13進行冷卻，當反應物達到常溫的時候用第二粉碎機14進行粉碎，裝 桶包裝得到586. 53kg五水偏硅產品15。實施例3一種用黃磷爐渣制備碳酸鈣聯產工業鹽和五水偏硅的方法，制備過程如下將折算好一定數量的黃磷爐渣中的純氧化鈣200kg與鹽酸溶液按照純物質的質 量比1 1.5于凈化器1中進行混合反應，然后用第一抽濾機2抽濾得到澄清的456. 16kg 純氯化鈣的溶液和濾餅二氧化硅；純氯化鈣的溶液與碳酸鈉按照純物質的質量比1 1. 16 投入到產品合成器3里，在攪拌下進行化學反應，用第二抽濾機4抽濾得到澄清的氯化鈉溶 液和濾餅碳酸鈣；澄清的氯化鈉溶液依次經過減壓蒸餾器5和第一冷卻器6進行蒸餾、冷卻 得到480. 82kg工業鹽產品7，碳酸鈣濾餅依次經過離心機8、干燥器9和第一粉碎機10進 行洗滌脫水、干燥、粉碎，最后包裝得到410. 95kg碳酸鈣產品11。將剩下的二氧化硅濾餅(剩下濾餅二氧化硅數量為氧化鈣數量的83%重量)與 氫氧化鈉按照純物質的質量比1 5. 11投入到高溫高壓的臥式反應桶12里，在徐徐的轉 動下進行攪拌反應使二氧化硅完全溶解；按照所需要的結晶水的含量進行調配水分得到五 個結晶水的數量；待二氧化硅完全溶解后，再將蒸餾到含有五個結晶水的水分放出反應器 12，進入第二冷卻器13進行冷卻，當反應物達到常溫的時候用第二粉碎機14進行粉碎，裝 桶包裝得到586. 53kg五水偏硅產品15。上述實施例，只是本發明的較佳實施例，并非用來限制本發明實施范圍，故凡以本 發明權利要求所述的特征及原理所做的等效變化或修飾，均應包括在本發明權利要求范圍 之內。
權利要求
用黃磷爐渣制備碳酸鈣聯產工業鹽和五水偏硅的方法，其特征在于黃磷爐渣先經過凈化及合成過程，得到碳酸鈣和工業鹽；再進行合成五水偏硅的過程；所述黃磷爐渣的凈化及合成過程為步驟A、將折算好一定數量黃磷爐渣中的純氧化鈣與鹽酸溶液，按照純物質的質量比1∶1.1～1.5于凈化器(1)中進行混合反應；步驟B、將步驟A中反應后的混合物用第一抽濾機(2)抽濾，得到澄清液和濾餅；步驟C、將步驟B中所述的澄清液與碳酸鈉按照純物質的質量比1∶0.76～1.16投入到合成器(3)里，在攪拌下進行化學反應；步驟D、將步驟C中反應后的混合物用第二抽濾機(4)抽濾，得到澄清液和濾餅；步驟E、將步驟D中的澄清液依次經過減壓蒸餾器(5)和第一冷卻器(6)進行蒸餾、冷卻得到工業鹽產品(7)；步驟F、將步驟D中的濾餅依次經過離心機(8)、干燥器(9)和第一粉碎機(10)進行洗滌脫水、干燥、粉碎，最后包裝得到碳酸鈣產品(11)；所述合成五水偏硅的過程為步驟G、步驟B中剩下的濾餅，濾餅中主要是二氧化硅，再與氫氧化鈉按照純物質的質量比1∶1.11～5.11投入到反應器(12)里，進行攪拌反應，使二氧化硅完全溶解；按照所需要結晶水的含量進行調配水分，得到五個結晶水的數量；步驟H、待步驟G中二氧化硅完全溶解后，再將蒸餾到含有五個結晶水的水分放出反應器(12)，進入第二冷卻器(13)進行冷卻，當反應物達到常溫的時候用第二粉碎機(14)進行粉碎，裝桶包裝得到五水偏硅產品(15)。
2.根據權利要求1所述的用黃磷爐渣制備碳酸鈣聯產工業鹽和五水偏硅的方法，其特 征在于所述步驟G中的反應器(12)為高溫高壓的臥式轉桶反應器。
全文摘要
本發明屬于化工三廢治理和利用的技術領域，特別是一種用黃磷爐渣制備碳酸鈣聯產工業鹽和五水偏硅的方法，其主要技術方案為黃磷爐渣經過凈化及合成，剩下的二氧化硅又與氫氧化鈉反應經減壓蒸餾再冷卻得到五水偏硅產品；本發明不僅生產的成本低廉、利潤高、市場需求量大，而且工藝及生產設備簡單；是一種比較實際的處理和利用方法，該方法不但能創造出可觀的經濟價值，而且還消除了化工廢渣、治理了環境污染。
文檔編號B09B3/00GK101823748SQ20101016971
公開日2010年9月8日 申請日期2010年4月30日 優先權日2010年4月30日
發明者王嘉興 申請人:汪晉強