專利名稱：利用白炭黑廢液生產(chǎn)沉淀硫酸鋇的方法及工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種沉淀硫酸鋇的生產(chǎn)方法，特別是指利用白炭黑生產(chǎn)廢液生產(chǎn)沉淀硫酸鋇的方法，本發(fā)明還涉及到一種沉淀硫酸鋇的生產(chǎn)工藝，特別是指一利用白炭黑廢液生產(chǎn)沉淀硫酸鋇的工藝。
背景技術(shù)：
目前，國(guó)內(nèi)沉淀硫酸鋇的生產(chǎn)大多采用芒硝——黑灰法(也稱熔煉法)或合成法兩種工藝方法?，F(xiàn)在一般多數(shù)采用芒硝——黑灰法制取沉淀硫酸鋇，這種方法是以天然重晶石礦和芒硝為原料，先將重晶石破碎，再與煤粉混合，經(jīng)煅燒，還原，生成硫化鋇，即黑灰(BaS含量60％左右)，再將黑灰浸取，澄清為黑灰溶液(BaS含量15-25％之間)，再將黑灰溶液置于特定的反應(yīng)容器內(nèi)，與經(jīng)溶解并澄清的芒硝溶液(Na2SO4含量17-20％之間)進(jìn)行置換反應(yīng)，生產(chǎn)反應(yīng)式為。合成液經(jīng)固液分離，固相即為沉淀硫酸鋇，經(jīng)洗滌、調(diào)整、干燥、粉碎、包裝即得沉淀硫酸鋇成品。液相為Na2S溶液，經(jīng)濃縮、結(jié)晶而得工業(yè)硫化鈉成品。此法為國(guó)內(nèi)生產(chǎn)沉淀硫酸鋇的主要方法，全套生產(chǎn)工藝過(guò)程為見附圖1。專利號(hào)為CN96118396的中國(guó)專利，公開了一種熔煉法制取沉淀硫酸鋇的生產(chǎn)工藝，該工藝的工藝是通過(guò)將重晶石礦在700℃-800℃溫度下進(jìn)行煅燒、除雜后，選下來(lái)的硫酸鋇含水單體進(jìn)行烤干制取硫酸鋇。專利號(hào)為CNA1015509的中國(guó)專利，還公開了另一種熔煉法制取沉淀硫酸鋇的生產(chǎn)工藝，該法用氯化鉀或氯化鈉作為熔劑。將重晶石粉與氯化鉀或氯化鈉按一定比例混勻，經(jīng)預(yù)熱、熔煉，除去雜質(zhì)，然后將熔煉得到的熔融液進(jìn)行水淬、碾粉水浸溶出、過(guò)濾、洗滌、干燥等工序后得到膏狀或粉狀沉淀硫酸鋇。但是現(xiàn)在熔煉法制取沉淀硫酸鋇受到資源的限制，只適合在有重晶石礦的地方生產(chǎn)，而且生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品品質(zhì)不高。
沉淀硫酸鋇的另一種生產(chǎn)方法是通過(guò)化學(xué)合成的方法制取沉淀硫酸鋇，這種方法一般是用氯化鋇和硫酸直接合成反應(yīng)，生成硫酸鋇和氯化鈉，但現(xiàn)在這種生產(chǎn)工藝所需設(shè)備龐大，工藝復(fù)雜，投資高，年產(chǎn)3000T/年硫酸鋇需投資400～500萬(wàn)元，而且生產(chǎn)成本高，一般都不采用。
此外，尚有一些將重晶石原礦精制處理、粉碎的方法獲得硫酸鋇，另一方面在生產(chǎn)系列水合沉淀二氧化硅(俗名白炭黑)時(shí)，有大量的硫酸鈉(Na2SO4)廢液產(chǎn)生，每生產(chǎn)1噸白炭黑產(chǎn)品，需排放廢液12噸，其中含硫酸鈉(Na2SO4)近600Kg。這樣一來(lái)，不僅造成水資源和可利用硫酸鈉(Na2SO4)資源的浪費(fèi)，還將對(duì)下游水分和土地造成較為嚴(yán)重的環(huán)境污染，帶來(lái)一系列的環(huán)保問(wèn)題。對(duì)于此問(wèn)題現(xiàn)主要采取用水進(jìn)一步稀釋后排放處理，但從實(shí)際效果來(lái)看并不理想，雖投巨資進(jìn)行治理，仍未從根本上解決問(wèn)題，又造成更大水資源浪費(fèi)。而單純回收硫酸鈉(Na2SO4)因濃度太低，無(wú)經(jīng)濟(jì)價(jià)值。因此，如何既經(jīng)濟(jì)、又循環(huán)利用其廢液成為了一個(gè)白炭黑生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展的迫切和現(xiàn)實(shí)的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有沉淀硫酸鋇生產(chǎn)工藝的不足，提供一種新型沉淀硫酸鋇生產(chǎn)方法和工藝，該生產(chǎn)方法和工藝不僅能有效改進(jìn)現(xiàn)有沉淀硫酸鋇生產(chǎn)方法和工藝的不足，而且能有效解決白炭黑的生產(chǎn)中的廢液污染問(wèn)題。
根據(jù)本發(fā)明的目的所提出的技術(shù)實(shí)施方案是利用白炭黑生產(chǎn)中的廢液，將白炭黑廢液經(jīng)過(guò)處理后，取代常規(guī)沉淀硫酸鋇生產(chǎn)中的芒硝，采用白炭黑廢液——黑灰法制取沉淀硫酸鋇。其中所說(shuō)的白炭黑廢液——黑灰法是將白炭黑廢液經(jīng)過(guò)調(diào)整——除雜——過(guò)濾——濃縮，再與黑灰浸取液進(jìn)行混合，進(jìn)行置換反應(yīng)和固液分離后獲得沉淀硫酸鋇和工業(yè)用液體硫化納。生產(chǎn)反應(yīng)式為。具體制備工藝是先將重晶石按常規(guī)方法制取黑灰浸取液，也可以直接用黑灰經(jīng)過(guò)浸取、過(guò)濾、調(diào)整獲得黑灰浸取液，并同時(shí)將白炭黑廢液進(jìn)行處理，因白炭黑廢液主要成分為硫酸鈉(Na2SO4)8％左右，另含有少量H+、Al3+、Mg2+、Ca2+、SiO2等微粒雜質(zhì)，所以直接用白炭黑廢液是不行的，必須先用濃度為0.1-1％的OH-去掉白炭黑廢液中的H+；再在除雜罐內(nèi)用CO32-、OK-、S2-綜合處理劑按0.1-1％濃度及不同順序分別除去Al3+、Mg2+、Ca2+離子，并采取絮凝劑沉降SiO2微粒；再經(jīng)過(guò)精密過(guò)濾獲得純凈的硫酸鈉(Na2SO4)母液；再濃縮蒸發(fā)為17-22％的硫酸鈉(Na2SO4)溶液。在經(jīng)過(guò)調(diào)整——除雜——過(guò)濾——濃縮后使得白炭黑廢液變成只含硫酸鈉(Na2SO4)的溶液。再將將經(jīng)過(guò)處理的白炭黑廢液與黑灰浸取液混合并進(jìn)行置換反應(yīng)(按白炭黑廢液與黑灰浸取液10010-30的比例)，置換反應(yīng)后再將反應(yīng)后的液體進(jìn)行固液分離，固液分離主要是通過(guò)壓濾的方法實(shí)現(xiàn)的。其中液相為工業(yè)用液體硫化納(濃度25％)，由固液分離裝置分離出來(lái)的液體經(jīng)過(guò)蒸發(fā)濃縮——結(jié)晶獲得；固液分離后固相為沉淀硫酸鋇，在經(jīng)過(guò)洗滌——干燥——粉碎后成為普通硫酸鋇產(chǎn)品。壓濾出來(lái)的沉淀硫酸鋇也可以通過(guò)改性再壓濾、干燥、粉碎制成超細(xì)硫酸鋇產(chǎn)品。在工藝過(guò)程中烘干采用閃蒸干燥工藝和全封閉循環(huán)氣流干燥工藝；分離洗滌采用動(dòng)態(tài)洗滌固液分離設(shè)備，利用濃度不同的溶質(zhì)擴(kuò)散均化原理，最大限度的使洗滌效果達(dá)到可控；并采用不同的功能段組合，分解為模塊化的熱力段，避開燃燒、輻射、傳導(dǎo)、結(jié)露各段的難點(diǎn)。
本發(fā)明的特點(diǎn)在于充分利用水合沉淀二氧化硅的生產(chǎn)中的白炭黑廢液中的硫酸鈉，取代以往的芒硝溶液，通過(guò)合成置換生產(chǎn)出沉淀硫酸鋇和工業(yè)用液體硫化納，既降低了硫酸鋇的生產(chǎn)成本，又解決了水合沉淀二氧化硅生產(chǎn)中的廢液污染問(wèn)題。并且由于采取全封閉循環(huán)氣流干燥工藝，徹底消除雜質(zhì)污染，提升產(chǎn)品品質(zhì)；烘干采用新型閃蒸干燥工藝，所以干燥后無(wú)需再次粉碎；采用動(dòng)態(tài)洗滌固液分離設(shè)備，利用濃度不同的溶質(zhì)擴(kuò)散均化原理，最大限度的使洗滌效果達(dá)到可控，從而節(jié)約水資源，提高生產(chǎn)效率，提高產(chǎn)品質(zhì)量。生產(chǎn)1噸BaSO4用水5噸，較傳統(tǒng)工藝節(jié)約8噸水；洗滌合格率達(dá)100％，比原洗滌工序合格率85％提高15％；比原工藝提高生產(chǎn)效率20％；采用不同的功能段組合，分解為模塊化的熱力段，避開燃燒、輻射、傳導(dǎo)、結(jié)露各段的難點(diǎn)，分解利用，達(dá)到最優(yōu)的熱能利用率。不但節(jié)約投資1/4，而且供熱能力可調(diào)，綜合熱效益提高到88％，較傳統(tǒng)設(shè)備提高38％。壓力浸取工藝；利用壓力不同，飽和水溫度不同的原理，采用壓力加壓浸取，P1V1/T1＝P2V2/T2方程式。投資較傳統(tǒng)工藝節(jié)省50％，得料率提高5％，產(chǎn)能提高100％。


圖1為傳統(tǒng)的沉淀硫酸鋇生產(chǎn)工藝圖；圖2為本發(fā)明的沉淀硫酸鋇生產(chǎn)工藝圖。
具體實(shí)施例方式
下面將結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
實(shí)施例一利用水合沉淀二氧化硅的生產(chǎn)中的白炭黑廢液，將白炭黑廢液經(jīng)過(guò)調(diào)整——除雜——過(guò)濾——濃縮后使得白炭黑廢液變成只含硫酸鈉(Na2SO4)的溶液。采用白炭黑廢液——黑灰法制取沉淀硫酸鋇。其中所說(shuō)的白炭黑廢液——黑灰法是將白炭黑廢液經(jīng)過(guò)調(diào)整——除雜——過(guò)濾——濃縮，再與黑灰浸取液進(jìn)行混合，進(jìn)行置換反應(yīng)和固液分離后獲得沉淀硫酸鋇和沉淀硫化納。生產(chǎn)反應(yīng)式為。具體工藝是1、將白炭黑廢液置于調(diào)整罐內(nèi)用OH-(0.1-1％濃度)去掉H+；2、再在除雜罐內(nèi)用CO32-、OK-、S2-綜合處理劑按0.1-1％濃度及不同順序分別除去Al3+、Mg2+、Ca2+離子，并采取絮凝劑沉降SiO2微粒；3、再經(jīng)過(guò)精密過(guò)濾獲得純凈的硫酸鈉(Na2SO4)母液；4、再濃縮蒸發(fā)為17-22％的硫酸鈉(Na2SO4)溶液；5、用黑灰經(jīng)過(guò)浸取、澄清獲得黑灰浸取液；6、將經(jīng)過(guò)處理的白炭黑廢液與黑灰浸取液按100∶10的比例混合并送入置換罐進(jìn)行置換反應(yīng)；7、將置換反應(yīng)后的液體進(jìn)行固液分離，固液分離主要是通過(guò)壓濾的方法。其中液相為工業(yè)用液體硫化納(濃度25％)，由固液分離裝置分離出來(lái)的液體經(jīng)過(guò)蒸發(fā)濃縮——結(jié)晶獲得；固液分離后固相為沉淀硫酸鋇，在經(jīng)過(guò)洗滌——干燥——粉碎后成為普通硫酸鋇產(chǎn)品。其中，干燥采用閃蒸干燥工藝和全封閉循環(huán)氣流干燥工藝；分離洗滌采用動(dòng)態(tài)洗滌固液分離設(shè)備，利用濃度不同的溶質(zhì)擴(kuò)散均化原理，最大限度的使洗滌效果達(dá)到可控；并采用不同的功能段組合，分解為模塊化的熱力段，避開燃燒、輻射、傳導(dǎo)、結(jié)露各段的難點(diǎn)。
實(shí)施例二利用水合沉淀二氧化硅的生產(chǎn)中的白炭黑廢液，將白炭黑廢液經(jīng)過(guò)調(diào)整——除雜——過(guò)濾——濃縮后使得白炭黑廢液變成只含硫酸鈉(Na2SO4)的溶液。采用白炭黑廢液——黑灰法制取沉淀硫酸鋇。其中所說(shuō)的白炭黑廢液——黑灰法是將白炭黑廢液經(jīng)過(guò)調(diào)整——除雜——過(guò)濾——濃縮，再與黑灰浸取液進(jìn)行混合，進(jìn)行置換反應(yīng)和固液分離后獲得沉淀硫酸鋇和沉淀硫化納。生產(chǎn)反應(yīng)式為。具體工藝是1、將重晶石按常規(guī)方法制取黑灰浸液；2、將白炭黑廢液置于調(diào)整罐內(nèi)用OH-(0.1-1％濃度)去掉H+；3、再在除雜罐內(nèi)用CO32-、OK-、S2-綜合處理劑按0.1-1％濃度及不同順序分別除去Al3+、Mg2+、Ca2+離子，并采取絮凝劑沉降SiO2微粒；4、再經(jīng)過(guò)精密過(guò)濾獲得純凈的硫酸鈉(Na2SO4)母液；5、再濃縮蒸發(fā)為17-22％的硫酸鈉(Na2SO4)溶液；6、將經(jīng)過(guò)處理的白炭黑廢液與黑灰浸取液按100∶10的比例混合并送入置換罐進(jìn)行置換反應(yīng)；7、將置換反應(yīng)后的液體進(jìn)行固液分離，固液分離主要是通過(guò)壓濾的方法。其中液相為工業(yè)用液體硫化納(濃度25％)，由固液分離裝置分離出來(lái)的液體經(jīng)過(guò)蒸發(fā)濃縮——結(jié)晶獲得；固液分離后固相為沉淀硫酸鋇，再通過(guò)改性、壓濾、干燥、粉碎制成超細(xì)硫酸鋇產(chǎn)品。其中，干燥采用閃蒸干燥工藝和全封閉循環(huán)氣流干燥工藝；分離洗滌采用動(dòng)態(tài)洗滌固液分離設(shè)備，利用濃度不同的溶質(zhì)擴(kuò)散均化原理，最大限度的使洗滌效果達(dá)到可控；并采用不同的功能段組合，分解為模塊化的熱力段，避開燃燒、輻射、傳導(dǎo)、結(jié)露各段的難點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.利用白炭黑廢液生產(chǎn)沉淀硫酸鋇的方法及工藝，其特征在于利用白炭黑生產(chǎn)中的廢液，將白炭黑廢液經(jīng)過(guò)處理后，取代常規(guī)沉淀硫酸鋇生產(chǎn)中的芒硝，采用白炭黑廢液——黑灰法制取沉淀硫酸鋇，所述的白炭黑廢液——黑灰法是將白炭黑廢液經(jīng)過(guò)調(diào)整——除雜——過(guò)濾——濃縮，再與黑灰浸取液進(jìn)行混合，進(jìn)行置換反應(yīng)和固液分離后獲得沉淀硫酸鋇和工業(yè)用液體硫化納。
2.如權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)沉淀硫酸鋇的方法及工藝，其特征在于所述白炭黑廢液——黑灰法的制備工藝是先將重晶石按常規(guī)方法制取黑灰浸取液，并同時(shí)將白炭黑廢液置于調(diào)整罐內(nèi)用濃度為0.1-1％的OH-去掉白炭黑廢液中的H+；再用CO32-、OK-、S2-綜合處理劑按0.1-1％濃度及不同順序分別除去白炭黑廢液中的Al3+、Mg2+、Ca2+離子，并采取絮凝劑沉降SiO2微粒；再經(jīng)過(guò)精密過(guò)濾獲得純凈的硫酸鈉母液；再濃縮蒸發(fā)為17-22％的硫酸鈉溶液；再將將經(jīng)過(guò)處理的白炭黑廢液與黑灰浸取液混合并進(jìn)行置換反應(yīng)；置換反應(yīng)后再將反應(yīng)后的液體進(jìn)行固液分離后再按常規(guī)工藝方法獲得沉淀硫酸鋇和工業(yè)用液體硫化納。
3.如權(quán)利要求1或2所述的生產(chǎn)沉淀硫酸鋇的方法及工藝，其特征在于所述的黑灰浸取液是直接用黑灰經(jīng)過(guò)浸取、過(guò)濾、調(diào)整獲得的。
4.如權(quán)利要求1或2所述的生產(chǎn)沉淀硫酸鋇的方法及工藝，其特征在于所述的固液分離主要是壓濾的方法。
5.如權(quán)利要求1或2所述的生產(chǎn)沉淀硫酸鋇的方法及工藝，其特征在于所述的液相的工業(yè)用液體硫化納是由固液分離裝置分離出來(lái)的液體經(jīng)過(guò)蒸發(fā)濃縮——結(jié)晶獲得的。
6.如權(quán)利要求1或2所述的生產(chǎn)沉淀硫酸鋇的方法及工藝，其特征在于所述的固液分離固相的沉淀硫酸鋇，在經(jīng)過(guò)洗滌——干燥——粉碎后成為普通硫酸鋇產(chǎn)品。
7.如權(quán)利要求1或2所述的生產(chǎn)沉淀硫酸鋇的方法及工藝，其特征在于所述的固液分離固相的沉淀硫酸鋇，在經(jīng)過(guò)洗滌——干燥——粉碎后，通過(guò)改性再壓濾、干燥、粉碎制成超細(xì)硫酸鋇產(chǎn)品。
全文摘要
利用白炭黑廢液生產(chǎn)沉淀硫酸鋇的方法及工藝，利用白炭黑生產(chǎn)中的廢液，將白炭黑廢液經(jīng)過(guò)處理后，取代常規(guī)沉淀硫酸鋇生產(chǎn)中的芒硝，采用白炭黑廢液－黑灰法制取沉淀硫酸鋇。其中所說(shuō)的白炭黑廢液－黑灰法是將白炭黑廢液經(jīng)過(guò)調(diào)整—除雜—過(guò)濾—濃縮，再與黑灰浸取液進(jìn)行混合，進(jìn)行置換反應(yīng)和固液分離后獲得沉淀硫酸鋇和工業(yè)用液體硫化鈉。生產(chǎn)反應(yīng)式為BaS+Na
文檔編號(hào)C01B17/22GK1830797SQ20061003139
公開日2006年9月13日 申請(qǐng)日期2006年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月23日
發(fā)明者胡智勇, 何智偉 申請(qǐng)人:株洲天隆化工實(shí)業(yè)有限公司