专利名称：碱熔锆英石生产氧氯化锆中废碱液的回收利用方法
技术领域：
本发明属于一种碱熔锆英石生产氧氯化锆中废碱液的回收利用方法，涉及含硅 酸根离子废碱液的处理，特别适用于碱熔锆英石生产氧氯化锆中废碱液的回收利 用。
背景技术：
据有关报道，2004年和2005年，我国碱熔锆英石生产氧氯化锆产量已经超过 10力-吨/年，每年产生工业废碱液就达到25万吨以上。碱熔锆英石生产氧氯化锆的 废碱液产生在烧结料的水洗过程，主要含有Na2Si03禾Q，其中含有5重量％ 12重 量。/。NaOH和2重量％~6重量。/。Si02，目前，多数锆化学制品生产厂家没有对废碱 液充分回收利用，而是作为工业废液廉价出售，用于造纸行业和水玻璃(俗称泡化 碱)的生产，既浪费了大量烧碱资源，又损失了企业的经济利益。发明内容本发明的目的在于提供一种碱熔锆英石生产氧氯化锆中废碱液的回收利用方 法，是为碱熔锆英石生产氧氯化锆中所产生大量废碱液的回收利用，提供一种经济 有效的废碱液处理方法。为实现上述目的，本发明采取以下技术方案一种碱熔锆英石生产氧氯化锆中废碱液的回收利用方法。该方法是在碱熔锆英石生 产氧氯化锆流程中产生的废碱液中加入沉淀剂，经加热、搅拌充分反应后，得到碱液和沉 淀物，然后经过滤或静置澄清，分离碱液与沉淀物，分离得到的沉淀物经处理后可以作为生产水泥、矿渣粉等产品的工业原料，得到的碱液经浓縮之后，得到NaOH含量28 35 重量％的液碱或更高浓度的液碱，可以替代烧碱直接应用于锆英石的烧结。本发明所使用的废碱液是在用碱熔锆英石生产氧氯化锆工艺中的烧结料的水洗过程中得到的废碱液(下文也简称废碱液)，主要含有Na2Si03和，其中含有5重量％~12重 量。/。NaOH和2重量％~6重量。/。SiCh。本发明是以该废碱液为原料，通过石灰乳或者生石 灰沉淀硅酸根离子分离提纯废碱液，经浓缩后的碱液可直接应用于锆英石的烧结。在本发明的碱熔锆英石生产氧氯化锆中废碱液的回收利用方法中，所述的沉淀剂为石灰乳悬浊液或生石灰。石灰乳悬浊液沉淀剂配制方法将一定质量生石灰配制成合适浓度的石灰乳悬浊液，使用的溶剂可以是水、或废碱液，石灰乳的浓度(CaO含量)依据操作 方便而确定，其中所述的废碱液为碱熔锆英石生产氧氯化锆中的废碱液。也可以不用配制 石灰乳悬浊液，直接选用生石灰作为沉淀剂。在本发明的碱熔锆英石生产氧氯化锆中废碱液的回收利用方法中，所述的沉淀剂为生 石灰。生石灰的用量与生石灰中活性氧化钙的含量和废碱液中硅酸根离子的含量有关，活 性CaO与Si02理论摩尔比为1:1，但是在实践中，为了获得较好的处理效果， 一般情况 下都会高于此比例。本发明推荐生石灰中活性CaO与废碱液中Si02摩尔比为1.0-1.8:1。在本发明的碱熔锆英石生产氧氯化锆中废碱液的回收利用方法中，所述的沉淀剂是石 灰乳悬浊液。所述的石灰乳悬浊液是生石灰和溶剂配制成的，所使用的溶剂是水或废碱液， 其中，所述的废碱液为碱熔锆英石生产氧氯化锆中的废碱液，生石灰和溶剂的配比控制在 0.2-0.5千克石灰/升溶剂。石灰乳悬浊液中活性CaO与废碱液中Si02摩尔比为1.0-1.8:1。在本发明的碱熔锆英石生产氧氯化锆中废碱液的回收利用方法中，配制石灰乳悬浊液 沉淀剂所使用的溶剂优选为废碱液，该废碱液为碱熔锆英石生产氧氯化锆中的废碱液。在 溶剂为废碱液时，所述的石灰乳悬浊液中活性CaO与废碱液中Si02摩尔比中的废碱液也 包括作为溶剂的废碱液。在本发明的碱熔锆英石生产氧氯化锆中废碱液的回收利用方法中，在所述的加热搅拌 过程中，温度为30-95'C，搅拌时间为30-120分钟。具体的加热温度和搅拌时间依据处理 效果、生产效率以及方便操作而确定。在本发明的碱熔锆英石生产氧氯化锆中废碱液的回收利用方法中，在所述的过滤过程 中，可以将加热搅拌后且废碱液与沉淀剂充分反应的悬浊液直接将送入压滤机，经过直接 压滤，分离悬浊液中的水合钙硅渣与碱液，也可以将加热搅拌后并充分反应的悬浊液经过 静置澄清后，分离上层碱液和下层沉淀的水合钙硅渣。将碱液进行下步的浓縮，水合钙硅渣经过脱水烘干处理后可以作为生产水泥、矿渣粉等产品的工业原料。在本发明的碱熔锆英石生产氧氯化锆中废碱液的回收利用方法中，在所述的浓縮过 程中，可以采取多种浓缩方式，例如反应罐内加热和外加加热，具体加热方式依据工厂具 备的条件而确定。处理后的碱液可以浓縮至NaOH含量28 35重量％或更高浓度的液碱， 此液碱可以直接应用于锆英石的烧结。在本发明的碱熔锆英石生产氧氯化锆中废碱液回收利用方法中的步骤依次为(1) 配制石灰乳悬浊液，也可以不用配制石灰乳悬浊液，直接以生石灰为沉淀剂；(2) 将废碱液与歩骤(1)中的石灰乳悬浊液或者生石灰以一定比例加入到反应罐中， 然后加热搅拌充分反应，加热温度为30-95°C，搅拌时间为30-120分钟；(3) 将反应后的悬浊液送入压滤机，直接分离水合钙硅渣与碱液；或者将反应后的 悬浊液静置澄清，然后分离上层碱液和下层沉淀的水合钙硅渣；(4) 以反应罐内加热或者外加热的方式浓缩碱液，浓縮至NaOH含量28 35重量n/。 或更高浓度的液碱，此液碱可以直接应用于锆英石的烧结。本发明的优点是:本发明主要解决氧氯化锆生产工艺中所产生的大量废碱液的回收利用问题，可以降低其生产成本，同时也减少了氧氯化锆工业对烧碱资源的消耗。本发明是 使用碱熔锆英石生产氧氯化锆中的废碱液为原料，通过石灰乳或者生石灰沉淀除去废碱液中的硅酸根离子，是使废碱液中的硅酸根离子以水合钙硅渣的方式沉淀出来；通过过滤， 分离水合钙硅渣与碱液；碱液经过浓縮就可以得到NaOH含量28 35重量％或更高浓度 的液碱，此液碱可以直接应用于锆英石的烧结，达到废碱液回收利用的目的。本发明不需 要特殊设备，操作简单，经济和社会效益明显，易于实施推广，为废碱液回收利用开辟一 条新的出路。
具体实施方式
配制石灰乳悬浊液，也可以不用配制石灰乳悬浊液，直接以生石灰为沉淀剂，然后废 碱液与石灰乳悬浊液或者生石灰以一定比例加入到反应罐中，然后加热搅拌充分反应，加 热温度为30-95'C，搅拌时间为30-120分钟。将反应后的悬浊液送入压滤机，直接分离水合钙硅渣与碱液；或者将反应后的悬浊液静置澄清，然后分离上层碱液和下层沉淀的水 合钙硅渣。以反应罐内加热或者外加热的方式浓縮碱液，浓缩至NaOH含量28 35重量 %或更高浓度的液碱，此液碱可以直接应用于锆英石的烧结。实施例l:以生石灰为沉淀剂的实施例使用碱熔锆英石生产氧氯化锆中的废碱液，该废碱液中含10.2重量。/。NaOH、 5.29重 量％&02 ;使用的生石灰中活性CaO的质量百分比含量为90%。将70千克生石灰和1000L废碱液加入到反应罐中，其中，生石灰中活性CaO与废碱 液中Si02摩尔比约1.06:1，然后加热搅拌充分反应，加热温度3(TC，搅拌时间30分钟； 将反应后的悬浊液送入压滤机，分离水合钙硅渣与碱液；利用水蒸汽内加热蒸发器将压滤 出的碱液浓縮，制得出含29.2重量y。NaOH、 0.42重量。/。Si02的碱液，以此液碱为原料， 进行锆英石的烧结生产，成功地生制备合格的氧氯化锆。所制得出含29.2重量n/。NaOH、 0.42重量y。Si02的碱液也可以进一歩浓缩，再经过进一歩浓縮后，可以得出含48.2重量 %NaOH、 0.69重量。/。Si02的碱液，以此液碱为原料，进行锆英石的烧结生产，成功地生 制备合格的氧氯化锆。实施例2:以生石灰为沉淀剂的实施例使用碱熔锆英石生产氧氯化锆中的废碱液，该废碱液中含10.2重量y。NaOH、 5.29重 量。/。Si02 ;使用的生石灰中活性CaO的质量百分比含量为卯％。将120千克生石灰和1000L废碱液加入到反应罐中，其中，生石灰中活性CaO与废 碱液中Si02摩尔比约1.8:1，然后加热搅拌充分反应，加热温度95°C，搅拌时间120分钟； 将加热搅拌后并充分反应的悬浊液经过静置澄清，分离上层碱液和下层沉淀的水合钙硅 渣；利用水蒸汽内加热蒸发器将分离出的碱液浓缩，制得出含33.2重量y。NaOH、 0.10重 量。/。Si02的碱液，以此液碱为原料，进行锆英石的烧结生产，成功地生制备合格的氧氯化 锆。所制得出含33.2重量。/cNaOH、 0.10重量。/。Si02的碱液也可以进一步浓縮，再经过进 一步浓縮后，可以得出含48.6重量。/。NaOH、 0.15重量。/。Si02的碱液，以此液碱为原料， 进行锆英石的烧结生产，成功地生制备合格的氧氯化锆。实施例3:以石灰乳为沉淀剂的实施例使用碱熔锆英石生产氧氯化锆中的废碱液，该废碱液中含10.2重量n/。NaOH、 5.29重 量。/。Si02 ;使用的生石灰中活性CaO的质量百分比含量为90。/。。将70千克生石灰与350升废碱液混合，制备石灰乳悬浊液，其中，生石灰和溶剂的 配比约为0.2千克石灰/升溶剂。将650L废碱液和前述制得的石灰乳悬浊液加入到反应罐 中，其中，生石灰中活性CaO与废碱液中SiO2总摩尔比约1.06丄然后加热搅拌充分反 应，加热温度3(TC，搅拌时间30分钟；将反应后的悬浊液送入压滤机，分离水合钙硅渣 与碱液；利用水蒸汽内加热蒸发器将压滤出的碱液浓缩，制得出含31.2重量Y。NaOH、 0.22 重量"y。Si02的碱液，以此液碱为原料，进行锆英石的烧结生产，成功地生制备合格的氧氯 化锆。所制得出含31.2重量。/。NaOH、 0.22重量％8102的碱液也可以进一歩浓縮，再经过 进一歩浓缩后，可以得出含48.5重量Q/。NaOH、 0.34重量o/。Si02的碱液，以此液碱为原料， 进行锆英石的烧结生产，成功地生制备合格的氧氯化锆。实施例4:以石灰乳为沉淀剂的实施例使用碱熔锆英石生产氧氯化锆中的废碱液，该废碱液中含10.2重量"M)NaOH、 5.29重 量。/。Si02 ;使用的生石灰中活性CaO的质量百分比含量为90。/。。将120千克生石灰与240升废碱液混合，制备石灰乳悬浊液，其中，生石灰和溶剂的 配比约为0.5千克石灰/升溶剂。将760L废碱液和前述制得的石灰乳悬浊液加入到反应罐 中，其中，生石灰中活性CaO与废碱液中Si02总摩尔比约1.8:1,然后加热搅拌充分反 应，加热温度95'C，搅拌时间120分钟；将加热搅拌后并充分反应的悬浊液经过静置澄 清，分离上层碱液和下层沉淀的水合钙硅渣；利用水蒸汽内加热蒸发器将分离出的碱液浓 縮，制得出含34.1重量Q/。NaOH、 0.08重量°/<^02的碱液，以此液碱为原料，进行锆英石 的烧结生产，成功地生制备合格的氧氯化锆。所制得出含34.1重量y。NaOH、 0.08重量 。/oSi02的碱液也可以进一步浓縮，再经过进一歩浓縮后，可以得出含48.8重量。/。NaOH、 0.11重量。/。Si02的碱液，以此液碱为原料，进行锆英石的烧结生产，成功地生制备合格的 氧氯化锆。
权利要求
1. 一种碱熔锆英石生产氧氯化锆中废碱液的回收利用方法，其特征在于该方法是在碱熔锆英石生产氧氯化锆中的废碱液加入沉淀剂，经加热搅拌、过滤或静置澄清、和浓缩，得到NaOH含量28～35重量％的液碱或更高浓度的液碱，得到的液碱可以直接应用于锆英石的烧结。
2、 根据权利要求1所述的碱熔锆英石生产氧氯化锆中废碱液的回收利用方法，其特 征在于所述的沉淀剂为生石灰。
3、 根据权利要求2所述的碱熔锆英石生产氧氯化锆中废碱液的回收利用方法，其特 征在于生石灰中活性CaO与废碱液中Si02摩尔比为1.0-1.8:1。
4、 根据权利要求1所述的碱熔锆英石生产氧氯化锆中废碱液的回收利用方法，其特 征在于所述的沉淀剂是石灰乳悬浊液。
5、 根据权利要求4所述的碱熔锆英石生产氧氯化锆中废碱液的回收利用方法，其特征在于所述的石灰乳悬浊液是生石灰和溶剂配制成的，所使用的溶剂是水或废碱液，其中，所述的废碱液为碱熔锆英石生产氧氯化锆中的废碱液，生石灰和溶剂的配比控制在0.2-0.5千克石灰/升溶剂，石灰乳悬浊液中活性CaO与废碱液中Si02摩尔比为1.0-1.8:1。
6、 根据权利要求5所述的碱熔锆英石生产氧氯化锆中废碱液的回收利用方法，其特 征在于所述的溶剂为废碱液。
7、 根据权利要求l所述的碱熔锆英石生产氧氯化锆中废碱液的回收利用方法，其特 征在于在所述的加热搅拌过程中，温度为30-95'C，搅拌时间为30-120分钟。
8、 根据权利要求1所述的碱熔锆英石生产氧氯化锆中废碱液的回收利用方法，其特 征在于在所述的过滤过程中，是将废碱液与沉淀剂充分反应后得到的悬浊液经过直接压 滤，分离悬浊液中的水合钙硅渣与碱液。
9、 根据权利要求1所述的碱熔锆英石生产氧氯化锆中废碱液的回收利用方法，其特征在于在所述的静置澄清过程中，是将加热搅拌后并充分反应的悬浊液经过静置澄清,分离上层碱液和下层沉淀的水合钙硅渣。
全文摘要
一种碱熔锆英石生产氧氯化锆中废碱液的回收利用方法，该方法是在碱熔锆英石生产氧氯化锆中的废碱液加入沉淀剂，经加热搅拌、过滤和浓缩，浓缩之后得到可以直接应用于锆英石的烧结的碱溶液和固碱。加入的沉淀剂为石灰乳和生石灰，经过加热搅拌可使废碱液中的硅酸根离子以水合钙硅渣的方式沉淀出来，达到废碱液回收利用的目的。本发明不需要特殊设备，操作简单，经济和社会效益明显，易于实施推广，解决氧氯化锆生产工艺中所产生的大量废碱液的回收利用问题，可以降低其生产成本，同时也减少了氧氯化锆工业对烧碱资源的消耗。
文档编号C01D1/00GK101234765SQ200710063440
公开日2008年8月6日 申请日期2007年1月31日 优先权日2007年1月31日
发明者吴顺芳, 力 张, 张建东, 沈建章, 熊炳昆, 王力军, 罗岁斌, 罗远辉, 蒋东民, 陈伟东 申请人:北京有色金属研究总院