專利名稱：硫酸燒渣的治理廢渣制備水玻璃和電子級二氧化硅的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于硫酸無機工業(yè)排放的綜合治理和利用的技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種硫酸燒渣的處理廢渣制備水玻璃和電子級二氧化硅的方法。
背景技術(shù)：
硫酸工業(yè)是以硫鐵礦為原料接觸法生產(chǎn)的硫酸，主要由原料焙燒、凈化、轉(zhuǎn)化和吸收等幾個工序組成。一般習慣上以凈化工藝流程，將硫酸生產(chǎn)分成干法和濕法兩大類。濕法凈化又有酸洗、熱濃酸洗和水洗之分。目前我國硫鐵礦制酸少數(shù)工廠是酸洗流程，多數(shù)仍為水洗流程。硫鐵礦主要由硫和鐵組成，伴有少量的有色金屬和稀有金屬。硫鐵礦燒渣為硫鐵礦焙燒提取硫后排出的殘渣。硫鐵礦中除了硫被利用外，鐵及其他元素仍留在燒渣中。燒渣是用來煉鐵，提取有色金屬和制造建筑材料的原料。單位硫酸產(chǎn)品的燒渣排放量與硫鐵礦的品位及工藝條件有關(guān)。在相同的工藝條件下硫鐵礦的品位越高則排渣量就越少，反之則高。當硫鐵礦含硫量為25-35%時，一般生產(chǎn)每噸約產(chǎn)生0. 7-1噸的燒結(jié)渣。其中硫酸燒渣的各種成分及百分含量為四氧化三鐵含量為43. 31%，三氧化二鋁含量為8. 13%，氧化鈣含量為1. 63%，氧化鎂含量為0. 46%，氧化硅含量為35. 73%，硫的含量為0. 16%。硫酸燒渣通過鹽酸凈化后提取了四氧化三鐵、三氧化二鋁、氧化鈣、氧化鎂、氧化硅、單質(zhì)硫元素等，形成各種金屬鹽后所剩余的酸不溶物為二氧化硅和單質(zhì)硫。其一、硫酸燒渣治理后的二次廢渣不僅沒有有效利用，且會造成二次污染。其二、水玻璃可用于涂刷材料，能提高抗風化能力；也可用于加固土壤、配制速凝防水劑、配制耐酸膠凝、耐酸砂漿和耐酸混凝土以及防腐工程應用等領(lǐng)域；電子級二氧化硅可用作橡膠的補強劑、防止塑料薄膜粘結(jié)的開口劑、顏料的防沉降劑、涂料的消光劑、黏度調(diào)節(jié)劑、醫(yī)藥的賦形劑、催化劑載體及用于化妝品等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在針對硫酸燒渣第一次治理后的廢渣的再次利用和滿足市場需求，提供一種硫酸燒渣的治理廢渣制備水玻璃和電子級二氧化硅的方法。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明一種用化學法制備硫酸燒渣為磷酸鹽的方法的技術(shù)方案如下
硫酸燒渣的治理廢渣制備水玻璃和電子級二氧化硅的方法，將硫酸燒渣的第一次治理廢渣通過酸洗、轉(zhuǎn)化、純化工藝，制得水玻璃和電子級二氧化硅產(chǎn)品
所述酸洗工藝為將硫酸燒渣經(jīng)處理后排放的廢渣二氧化硅和單質(zhì)硫用10-15%的鹽酸溶液反復洗滌20-30分鐘，過濾后的濾餅用清水洗滌三次使PH值達到6-7再濾待用；酸性清水洗液勾兌鹽酸洗滌液，可循環(huán)洗滌使用，剩余部分通過堿性處理排放；
所述轉(zhuǎn)化工藝為上述得到的純凈濾餅按二氧化硅與液體氫氧化鈉以純質(zhì)量比1 1. 13-1. 53混合于蒸汽加熱的壓力反應器里，開動蒸汽加熱使反應壓力達到0. 7-0. SMpa 后，停止通入直接蒸汽，用夾套蒸汽保溫并維持此壓力3-8小時；之后將形成的硅酸鈉溶液過濾得到濾餅單質(zhì)硫經(jīng)洗滌干燥、粉碎包裝得到單質(zhì)硫產(chǎn)品；得到的硅酸鈉液體再經(jīng)輕濃縮、冷卻、包裝得到水玻璃膠的液體產(chǎn)品；
所述純化工藝為將上述的水玻璃溶液和硝酸以純質(zhì)量比1 :0. 83-1. 23反應生成二氧化硅，經(jīng)漂洗、酸洗、無離子水洗滌、脫水制得電子級二氧化硅產(chǎn)品。進一步，所述硫酸燒渣，其組分中含有四氧化三鐵、三氧化二鋁、氧化鈣、氧化鎂、 氧化硅和硫。本發(fā)明的主要化學反應式為 S i 02+2Na0H====Na2Si 03+H20 Na2SiO3+ 2HN03====2NaN03+H2S i O3 H2SiO3==== Si02+H20
本發(fā)明的有益效果在于其一，提供了一種硫酸燒渣的治理廢渣制備水玻璃和電子級二氧化硅的方法，可以避免了硫酸工業(yè)的二次污染；其二，制取的硅系列產(chǎn)品具有多種用途，經(jīng)濟效益可觀；其三，過程中產(chǎn)生的酸性濾液可循環(huán)洗滌使用以節(jié)省成本且防止污染。
具體實施例方式實施例一
硫酸燒渣的治理廢渣制備水玻璃和電子級二氧化硅的方法，將硫酸燒渣的第一次治理廢渣通過酸洗、轉(zhuǎn)化、純化工藝，制得水玻璃和電子級二氧化硅產(chǎn)品，所用硫酸燒渣的各種成分及百分含量為四氧化三鐵含量為43. 31%，三氧化二鋁含量為8. 13%，氧化鈣含量為 1. 63%，氧化鎂含量為0. 46%，氧化硅含量為35. 73%，硫的含量為0. 16%。所述酸洗工藝為將硫酸燒渣經(jīng)處理后排放的500Kg廢渣二氧化硅和單質(zhì)硫用 10-15%的鹽酸溶液反復洗滌20-30分鐘，過濾后的濾餅用清水洗滌三次使PH值達到6_7再濾待用；酸性清水洗液勾兌鹽酸洗滌液，可循環(huán)洗滌使用，剩余部分通過堿性處理排放；
所述轉(zhuǎn)化工藝為上述得到的純凈濾餅按二氧化硅與液體氫氧化鈉以純質(zhì)量比1 1. 13混合于蒸汽加熱的壓力反應器里，開動蒸汽加熱使反應壓力達到0. 7-0. SMpa后，停止通入直接蒸汽，用夾套蒸汽保溫并維持此壓力3-8小時；之后將形成的硅酸鈉溶液過濾得到濾餅單質(zhì)硫經(jīng)洗滌干燥、粉碎包裝得到單質(zhì)硫產(chǎn)品；得到的硅酸鈉液體再經(jīng)輕濃縮、冷卻、包裝得到858Kg水玻璃膠的液體產(chǎn)品；
所述純化工藝為將上述的水玻璃溶液和硝酸以純質(zhì)量比1 :0. 83反應生成二氧化硅， 經(jīng)漂洗、酸洗、無離子水洗滌、脫水制得340Kg電子級二氧化硅產(chǎn)品。實施例二
硫酸燒渣的治理廢渣制備水玻璃和電子級二氧化硅的方法，將硫酸燒渣的第一次治理廢渣通過酸洗、轉(zhuǎn)化、純化工藝，制得水玻璃和電子級二氧化硅產(chǎn)品，所用硫酸燒渣的各種成分及百分含量為四氧化三鐵含量為43. 31%，三氧化二鋁含量為8. 13%，氧化鈣含量為 1. 63%，氧化鎂含量為0. 46%，氧化硅含量為35. 73%，硫的含量為0. 16%。所述酸洗工藝為將硫酸燒渣經(jīng)處理后排放的500Kg廢渣二氧化硅和單質(zhì)硫用 10-15%的鹽酸溶液反復洗滌20-30分鐘，過濾后的濾餅用清水洗滌三次使PH值達到6_7再濾待用；酸性清水洗液勾兌鹽酸洗滌液，可循環(huán)洗滌使用，剩余部分通過堿性處理排放；
所述轉(zhuǎn)化工藝為上述得到的純凈濾餅按二氧化硅與液體氫氧化鈉以純質(zhì)量比1 1. 33混合于蒸汽加熱的壓力反應器里，開動蒸汽加熱使反應壓力達到0. 7-0. SMpa后，停止通入直接蒸汽，用夾套蒸汽保溫并維持此壓力3-8小時；之后將形成的硅酸鈉溶液過濾得到濾餅單質(zhì)硫經(jīng)洗滌干燥、粉碎包裝得到單質(zhì)硫產(chǎn)品；得到的硅酸鈉液體再經(jīng)輕濃縮、冷卻、包裝得到1009Kg水玻璃膠的液體產(chǎn)品；
所述純化工藝為將上述的水玻璃溶液和硝酸以純質(zhì)量比1 :1. 03反應生成二氧化硅， 經(jīng)漂洗、酸洗、無離子水洗滌、脫水制得4%Kg電子級二氧化硅產(chǎn)品。實施例三
硫酸燒渣的治理廢渣制備水玻璃和電子級二氧化硅的方法，將硫酸燒渣的第一次治理廢渣通過酸洗、轉(zhuǎn)化、純化工藝，制得水玻璃和電子級二氧化硅產(chǎn)品，所用硫酸燒渣的各種成分及百分含量為四氧化三鐵含量為43. 31%，三氧化二鋁含量為8. 13%，氧化鈣含量為 1. 63%，氧化鎂含量為0. 46%，氧化硅含量為35. 73%，硫的含量為0. 16%。所述酸洗工藝為將硫酸燒渣經(jīng)處理后排放的500Kg廢渣二氧化硅和單質(zhì)硫用 10-15%的鹽酸溶液反復洗滌20-30分鐘，過濾后的濾餅用清水洗滌三次使PH值達到6_7再濾待用；酸性清水洗液勾兌鹽酸洗滌液，可循環(huán)洗滌使用，剩余部分通過堿性處理排放；
所述轉(zhuǎn)化工藝為上述得到的純凈濾餅按二氧化硅與液體氫氧化鈉以純質(zhì)量比1 1. 53混合于蒸汽加熱的壓力反應器里，開動蒸汽加熱使反應壓力達到0. 7-0. SMpa后，停止通入直接蒸汽，用夾套蒸汽保溫并維持此壓力3-8小時；之后將形成的硅酸鈉溶液過濾得到濾餅單質(zhì)硫經(jīng)洗滌干燥、粉碎包裝得到單質(zhì)硫產(chǎn)品；得到的硅酸鈉液體再經(jīng)輕濃縮、冷卻、包裝得到IieiKg水玻璃膠的液體產(chǎn)品；
所述純化工藝為將上述的水玻璃溶液和硝酸以純質(zhì)量比1 :1. 23反應生成二氧化硅， 經(jīng)漂洗、酸洗、無離子水洗滌、脫水制得680Kg電子級二氧化硅產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1.硫酸燒渣的治理廢渣制備水玻璃和電子級二氧化硅的方法，其特征在于硫酸燒渣的第一次治理廢渣通過酸洗、轉(zhuǎn)化、純化工藝，制得水玻璃和電子級二氧化硅產(chǎn)品所述酸洗工藝為將硫酸燒渣經(jīng)處理后排放的廢渣二氧化硅和單質(zhì)硫用10-15%的鹽酸溶液反復洗滌20-30分鐘，過濾后的濾餅用清水洗滌三次使PH值達到6-7再濾待用；酸性清水洗液勾兌鹽酸洗滌液，可循環(huán)洗滌使用，剩余部分通過堿性處理排放；所述轉(zhuǎn)化工藝為上述得到的純凈濾餅按二氧化硅與液體氫氧化鈉以純質(zhì)量比1 1. 13-1. 53混合于蒸汽加熱的壓力反應器里，開動蒸汽加熱使反應壓力達到0. 7-0. SMpa 后，停止通入直接蒸汽，用夾套蒸汽保溫并維持此壓力3-8小時；之后將形成的硅酸鈉溶液過濾得到濾餅單質(zhì)硫經(jīng)洗滌干燥、粉碎包裝得到單質(zhì)硫產(chǎn)品；得到的硅酸鈉液體再經(jīng)輕濃縮、冷卻、包裝得到水玻璃膠的液體產(chǎn)品；所述純化工藝為將上述的水玻璃溶液和硝酸以純質(zhì)量比1 :0. 83-1. 23反應生成二氧化硅，經(jīng)漂洗、酸洗、無離子水洗滌、脫水制得電子級二氧化硅產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硫酸燒渣的治理廢渣制備水玻璃和電子級二氧化硅的方法， 其特征在于所述硫酸燒渣，其組分中含有四氧化三鐵、三氧化二鋁、氧化鈣、氧化鎂、氧化硅和硫。
全文摘要
硫酸燒渣的治理廢渣制備水玻璃和電子級二氧化硅的方法，涉及硫酸無機工業(yè)排放的綜合治理和利用。將硫酸燒渣的治理廢渣通過鹽酸溶液洗滌，過濾后的濾餅用清水洗滌待用；酸性清水洗液勾兌鹽酸洗滌液，可循環(huán)用于洗滌；將上述得到的濾餅與液體氫氧化鈉混合于蒸汽加熱的壓力反應器里反應；之后將形成的硅酸鈉溶液過濾得到濾餅單質(zhì)硫產(chǎn)品；得到的硅酸鈉液體再經(jīng)輕濃縮、冷卻、包裝得到水玻璃膠的液體產(chǎn)品；然后將上述的水玻璃溶液和硝酸反應生成二氧化硅，經(jīng)漂洗、酸洗、無離子水洗滌、脫水制得電子級二氧化硅產(chǎn)品。該方法使硫酸燒渣的第一次治理廢渣經(jīng)處理后產(chǎn)生了較高經(jīng)濟效益。
文檔編號C01B33/32GK102153100SQ20101058946
公開日2011年8月17日 申請日期2010年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月15日
發(fā)明者何俠 申請人:何俠