专利名称：一种从低浓度氯化铵废水中回收氨的方法
技术领域：
本发明涉及一种回收氨的方法，尤其是涉及一种从低浓度氯化铵废水 中回收氨的方法。
背景技术：
中国是稀土大国，每年的稀土产量在15万吨左右，低浓度氯化铵废 水是有色行业特别是稀土湿法分离行业必然产生的排放液。据统计，每分 离一吨稀土氧化物平均消耗氨水或碳酸氢铵在6吨以上，且由于受生产工 艺的局限，排放废水中氯化铵含量较低(其浓度大多为0. 2-2. 5mol/L),仅 此稀土行业每年排放的氯化铵超过100万口屯。而合成100万吨氨需要80000 万立方的天然气，需要约30万吨无烟煤，因此如不对废水中的氨加以回 收再利用，会造成资源的浪费。另一方面，低浓度氯化铵废水会造成严重 的环境污染。2006年江苏赣州一代稀土行业氨氮废水排放造成严重的污染 事件导致太湖流域氨氮超标，包头地区每年进入冬季黄河流量减少氨氮废 水严重超标造成严重污染，已引起了国家环保部门高度重视，立令稀土行 业进行整改。所以，低浓度氨氮废水的回收再利用成为目前困扰稀土行业 的重要技术难题。
目前普遍釆用的低浓度氨氮废水回收工艺，主要为直接浓缩蒸发结晶 回收氯化铵，或氯化铵加循环剂蒸发回收盐酸和氨水，前者具有以下缺点 回收率太低且热能耗量大，加之氯化铵巿场饱和，大量的氯化铵堆积销不 掉，很多企业不得不中途停止回收生产；后者生产得到的氨水和盐酸浓度 太低无法使用，且能耗大，所以无法形成工业化生产
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一 种从低浓度氯化铵废水中回收氨的方法，将低浓度氯化铵废水中的氨蒸发 并浓缩到工业级浓度，辅料来源广泛且成本低，工艺过程完全密封，能耗 低，且排放物符合无污染无公害的要求。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是.一种从低浓度氯化
铵废水中回收氨的方法，其特征在于该方法包括以下步骤
(1) 混合反应工艺在低浓度氯化铵废水中加入碱性物质，搅拌均 匀使氯化铵和碱性物质充分反应，得到含有氨水和氯化物盐的混合浆料， 所述低浓度氯化铵废水是指浓度为0. 2-2. 5mol/L的氯化铵废水；
(2) 氨分离浓縮工艺用耐磨砂浆泵将步骤(1)中的混合浆料输送 到氨水蒸馏浓缩塔内进行氨水的分离和浓缩，得到氨蒸汽和排放废液；
(3) 冷却回收工艺将步骤(2 )中的氨蒸汽输送到氨水冷却器中
进行冷却处理，并将冷却处理后得到的氨水存放在氨水储存罐中；
(4) 排放废液处理工艺将步骤(2 )中的排放废液进行固液分离， 得到固相渣和含氯化物盐的废液，并将固相渣和废液排放或再利用。
在步骤(1)和步骤(2)之间还包括，将步骤(1)中的混合浆料在
多级连续自然沉降槽中沉降，去除混合浆料中的颗粒物杂质。
在步骤(2)中所述氨水蒸馏浓缩塔的内部，通过调整混合浆料的进
料流量和水蒸汽流量，使氨水蒸馏浓缩塔的塔顶温度保持在80°C-98°C,
水蒸汽压力保持在IMPa—6MPa。
所述氨水蒸馏浓缩塔的塔顶温度保持在85°C-98°C。
步骤(3)中所述氨水冷却器的冷却水温度保持在15°C-40°C。
所述碱性物质为氢氧化钠溶液，且氢氧化钠溶液中氢氧化钠和低浓度
氯化铵废水中氯化铵的重量比为1 : 1. 3-1.6。
所述碱性物质为电石膏，且电石膏和低浓度氯化铵废水中氯化铵的重
量比为1 : 1-1. 5。
所述碱性物质为生石灰，且生石灰和低浓度氯化铵废水中氯化铵的重量比为i : o. 5-i。
本发明与现有技术相比具有以下优点
1、 本发明实现了氨资源的回收再利用，原料成本低。本发明的原料
为稀土湿法分离或有色行业排放的浓度为0. 2-2.5mol/L的低浓度氯化铵 废水，在实现氨资源回收再利用的同时，解决了低浓度氯化铵废水直接排 放造成的污染问题。本发明中的辅料即碱性物质，根据具体情况就地取材 或废物再利用，如电石膏、生石灰、氢氧化钠溶液、熟石灰、碱式氯化镁 或其他碱性物质。以主要成分为氢氧化锦、水分和少量碳的电石膏为例， 电石膏作为化工行业生产电石的化工废料，其成本低，容易获得，且符合 废物再利用的环保要求。
2、 利用本发明得到的氨水浓度高，同时得到的其他排放物符合环保 排放标准，并可回收再利用。经实验证明，利用本回收方法得到的氨水摩 尔浓度为8-15mol/L,达到工业使用目的，同时得到的排放废液中氨的摩 尔浓度仅为0. 1-0. 005mol/L。另一方面，排放废液中固相渣的pH值小于 9，完全符合环保排放标准要求；且固相渣排放或作为水泥原料回收再使 用，废液排放或回收再使用作相应盐的深加工。
3、 本发明中主要釆用的设备为氨水蒸馏浓缩塔和氨水冷却器，工艺 过程简单，生产环保无污染，且能量消耗低，尤其是该氨水蒸馏浓缩塔一 次性地将混合浆料中的氨蒸发并浓缩到工业级浓度，所能耗的80%作用在 得到的浓氨水上，远远低于传统回收工艺的完全蒸发耗能量。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
图l为本发明氨水蒸馏浓缩塔的结构示意图。 附图标记说明
l一氨蒸汽出口；2 —除沫装置； 3—料液进口； 4一升气管； 5—档流板； 6—塔体；7—人孔； 8 —下液管； 9一双级浓缩罩；
10—蒸汽进口； ll一排放废液出口； 12—塔板。
具体实施例方式
本发明一种从低浓度氯化铵废水中回收氨的方法包括以下步骤
(1) 混合反应工艺把浓度为0. 2-2. 5mol/L的低浓度氯化铵废水输 送到搅拌槽中，在低浓度氯化铵废水中加入碱性物质，并搅拌均勻，氯化 铵和碱性物质充分反应后，得到含有氨水和氯化物盐的混合浆料，所述混 合浆料为糊状或者悬浮状的混合物。所述碱性物质根据当地具体情况就地 取材或废物再利用，如电石膏、生石灰、氢氧化钠溶液、熟石灰、碱式氯 化镁或其他碱性物质。
(2) 氨分离浓缩工艺用耐磨砂浆泵将步骤(1)中的混合浆料输送 到氨水蒸馏浓缩塔内进行氨水的分离和浓缩，得到氨蒸汽和排放废液。
其中，如图1所示，所述氨水蒸馏浓缩塔包括内部设置有多层塔板12 的塔体6，塔板12上设置有双级浓缩罩9、升气管4和档流板5，且上下两 层塔板12通过下液管8相通，位于塔体6的顶部设置有氨蒸汽出口 l和除 沬装置2，塔体12的上部侧壁上设置有料液进口 3,塔体12的底部侧壁上设 置有蒸汽进口 IO和排放废液出口 11,塔体12上位于料液进口 3和蒸汽进 口 IO之间设置有多个人孔7。生产中，根据具体使用的低浓度氯化铵废水 中的含氨浓度，塔体6的高度为8米一-20米，塔板12的层数即蒸馏级数 为6级一15级。
用耐磨砂浆泵将步骤(1 )中得到的混合浆料通过料液进口 3输送到 氨水蒸馏浓缩塔内，并从氨蒸汽出口 l输送水蒸汽，最终得到氨蒸汽和排 放废液，其中，氨蒸汽从氨蒸汽出口 l从氨蒸汽出口 l排出并进入步骤(3 ), 排放废液从排放废液出口 11排出并进入步骤(4)。
在氨水蒸馏浓缩塔内，通过调整混合浆料的进料流量和水蒸汽流量， 使氨水蒸馏浓缩塔的塔顶温度保持在80°C-98°C,水蒸汽压力保持
7IMPa—6MPa,其中，经工业化实践证明，当氨水蒸馏浓缩塔的塔顶温度保 持在85。C-98。C时，排放废液中氨的摩尔浓度仅为0. 1-0. 005mol/L。
(3) 冷却回收工艺将步骤(2 )中得到的氨蒸汽输送到氨水冷却 器中进行冷却处理，并将冷却处理后得到的氨水存放在氨水储存罐中备 用。其中，氨水冷却器为普通碳钢或不锈钢材质，该冷却器的换热面积根 据产量的不同选用20-200平方米，其冷却水选用自来水，且在冷却过程 中冷却水的温度保持在15°C-40°C。
(4) 排放废液处理工艺将步骤(2 )中的排放废液进行固液分离， 得到固相渣和含氯化物盐的废液，并将固相渣和废液排放或再利用。其中， 固液分离设备可以是带水洗的隔膜板框压滤机，也可以是其它带水洗的固 液分离设备，经工业化实践证明，固液分离后得到的固相渣pH值小于9, 完全符合环保排放标准要求。固相渣排放或作为水泥原料回收再使用，废 液排放或回收再使用作相应盐的深加工。
本发明中如使用电石膏、生石灰、熟石灰或碱式氯化镁等含颗粒杂质 较多的碱性物质时，在步骤(1)和步骤(2)之间还包括，将步骤(1) 中的混合浆料在多级连续自然沉降槽中沉降，去除混合浆料中的颗粒物杂 质后，混合浆料在进入步骤(2);定期将多级连续自然沉降槽中的颗粒 物捞入在另一过滤槽中，用水淋洗并自然滤干后排放。
实施例一
碱性物质选用氢氧化钠溶液，氢氧化钠溶液中氢氧化钠和低浓度氯化 铵废水中氯化铵的重量比为1:1.3-1.6,依次进行如上所述步骤(1)的 混合反应工艺、步骤(2)的氨分离浓缩工艺、步骤(3)的冷却回收工艺 和步骤(4)的排放废液处理工艺，最终得到氨水。
实施例二
碱性物质选用电石膏，且电石膏和低浓度氯化铵废水中氯化铵的重量 比为1 : 1-1. 5,进行如上所述步骤(1)的混合反应工艺，将步骤(1)中 得到的混合浆料沉降去除颗粒物杂质后，再依次进入步骤(2)的氨分离浓缩工艺，步骤(3)的冷却回收工艺和步骤(4)的排放废液处理工艺， 最终得到氨水。
实施例三
碱性物质选用生石灰，且生石灰和低浓度氯化铵废水中氯化铵的重量
比为1 : 0.5-1，进行如上所述步骤(1)的混合反应工艺，将步骤(1)中 得到的混合浆料沉降去除颗粒物杂质后，再依次进入步骤(2)的氨分离 浓缩工艺，步骤(3)的冷却回收工艺和步骤(4)的排放废液处理工艺， 最终得到氨水。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡 是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效 结构变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
权利要求
1. 一种从低浓度氯化铵废水中回收氨的方法，其特征在于该方法包括以下步骤(1)混合反应工艺在低浓度氯化铵废水中加入碱性物质，搅拌均匀使氯化铵和碱性物质充分反应，得到含有氨水和氯化物盐的混合浆料，所述低浓度氯化铵废水是指浓度为0.2-2.5mo l/L的氯化铵废水；(2)氨分离浓缩工艺用耐磨砂浆泵将步骤(1)中的混合浆料输送到氨水蒸馏浓缩塔内进行氨水的分离和浓缩，得到氨蒸汽和排放废液；(3)冷却回收工艺将步骤(2)中的氨蒸汽输送到氨水冷却器中进行冷却处理，并将冷却处理后得到的氨水存放在氨水储存罐中；(4)排放废液处理工艺将步骤(2)中的排放废液进行固液分离，得到固相渣和含氯化物盐的废液，并将固相渣和废液排放或再利用。
2. 按照权利要求1所述的一种从低浓度氯化铵废水中回收氨的方法， 其特征在于在步骤(1)和步骤(2)之间还包括，将步骤(1)中的混合浆料在多级连续自然沉降槽中沉降，去除混合浆料中的颗粒物杂质。
3. 按照权利要求l或2所述的一种从低浓度氯化铵废水中回收氨的方法，其特征在于在步骤(2)中所述氨水蒸馏浓缩塔的内部，通过调整 混合浆料的进料流量和水蒸汽流量，使氨水蒸馏浓缩塔的塔顶温度保持在 80°C-98°C，水蒸汽压力保持在IMPa—6MPa。
4. 按照权利要求3所述的 一 种从低浓度氯化铵废水中回收氨的方法， 其特征在于所述氨水蒸馏浓缩塔的塔顶温度保持在85°C-98°C。
5. 按照权利要求l或2所述的一种从低浓度氯化铵废水中回收氨的方 法，其特征在于步骤(3)中所述氨水冷却器的冷却水温度保持在15°C -40°C。
6. 按照权利要求1所述的一种从低浓度氯化铵废水中回收氨的方法， 其特征在于所述碱性物质为氢氧化钠溶液，且氢氧化钠溶液中氢氧化钠 和低浓度氯化铵废水中氯化铵的重量比为1 : 1.3-1.6。
7. 按照权利要求2所述的一种从低浓度氯化铵废水中回收氨的方法，其特征在于所述碱性物质为电石膏，且电石膏和低浓度氯化铵废水中氯化铵的重量比为1 : 1-1. 5。
8. 按照权利要求2所述的 一 种从低浓度氯化铵废水中回收氨的方法，其特征在于所述碱性物质为生石灰，且生石灰和低浓度氯化铵废水中氯化铵的重量比为1 : 0. 5-1。
全文摘要
本发明公开了一种从低浓度氯化铵废水中回收氨的方法，该方法包括以下步骤在低浓度氯化铵废水中加入碱性物质，得到含有氨水和氯化物盐的混合浆料；将混合浆料在氨水蒸馏浓缩塔内进行氨水的分离和浓缩，得到氨蒸汽和排放废液；将氨蒸汽输送到氨水冷却器中进行冷却处理，并将冷却处理得到的氨水存放备用；将排放废液进行固液分离，得到固相渣和含氯化物盐的废液。本发明将低浓度氯化铵废水中的氨蒸发并浓缩到工业级浓度，辅料来源广泛且成本低，工艺过程完全密封，能耗低，且排放物符合无污染无公害的要求。
文档编号C01C1/10GK101475194SQ200910021020
公开日2009年7月8日 申请日期2009年1月22日 优先权日2009年1月22日
发明者周振喜 申请人:西安西骏新材料有限公司