专利名称：一种用矾泥水解滤饼制备硝酸铝联产硝酸钙的方法
技术领域：
本发明涉及制造明矾所产生的矾浆废液的治理和综合利用技术领域，特别是一种用矾泥水解滤饼制备硝酸铝联产硝酸钙的方法。
背景技术：
明矾又称钾铝矾、钾矾和钾明矾，化学式为K2SO4 · Al2 (SO4) 3 · 24H20或者 KAl(SO4)2 · 24H20o明矾是含有结晶水的硫酸钾镁和硫酸铝的复盐，无色的八面晶体，有酸涩味道；密度为1. 75，熔点92度；易溶于水，当其溶于水时起水解反应而生成氢氧化铝胶状沉淀；当其受热时失去结晶水而成白色粉末简称烧明矾。明矾广泛应用于化工、食品、日化、水处理等行业，我国明矾石矿产丰富，浙江、安徽等省的矾矿举世闻名。将矾矿石经煅烧后浸渍、结晶、干燥后即可得到明矾晶体。但是明矾的生产过程排出大量矾渣(矾泥和矾浆)，常年露天堆放，造成酸性水流失污染环境。因此，矾泥和矾浆的综合利用已成为明矾工业急需解决的问题。矾浆是制造明矾时排出的浆液，也是无机化工中三废排放较大的污染企业。矾泥主要的成分和矾浆产不多，主要有二氧化硅含量22. 48%，三氧化二铁含量为2. %三氧化二铝含量为43. 03 %，氧化钙含量为2. 97 %，氧化钾含量为4. 44 %，三氧化硫含量为 15. 52% ；要想没有二次污染就得充分的全面的利用这些化合物，甚至要分几次单独的工艺流程处理才能把这些物质全部消化掉，很多同行企业虽然对矾浆的治理和利用做了处理， 但是处理后又出现了二次污染的现象。治理利用加工出来的产品种类少又档次低，有很多的元素及化合物都没有拿出来；而且基本上都上分几次单独的工艺流程才能把这些物质全部消化掉；目前也没有用矾泥水解滤饼制备硝酸铝联产硝酸钙的方法的相关报道。
发明内容
本发明提供了一种用矾泥水解滤饼制备硝酸铝联产硝酸钙的方法，该方法不仅工艺简单，而且能有效处理废渣的同时还能制得多种有价值的产品。为了达到上述的目的，本发明的技术方案为—种用矾泥水解滤饼制备硝酸铝联产硝酸钙的方法，包括如下制备步骤步骤A、将矾浆装入第一耐腐蚀反应器里，加入1 3倍水进行充分搅拌，水解反应得到混合物质I ；步骤B、将步骤A中所得混合物质I用第一过滤器进行过滤；步骤C、将步骤B中过滤所得滤饼与盐酸以折算好的纯质量比1 0.74 1.14送入第二耐腐蚀反应器里，在徐徐的搅拌下进行缓慢的化学反应，反应生成氯化铝、氯化钙的混合物质II ；步骤D、将步骤C中所得混合物质II用第二过滤器进行过滤；杂质深埋或焚烧处理；步骤E、将步骤D中过滤所得滤液与硝酸以折算好的纯质量比1 1.22 1.62送入第三耐腐蚀反应器里，在徐徐的搅拌下进行缓慢的化学反应，反应生成硝酸铝、硝酸钙和盐酸的混合物质III ；步骤F、将步骤E中所得混合物质III用第三过滤器进行过滤；步骤G、将步骤F中所得滤饼依次用第一冷却器、第一洗涤甩干机、第一干燥器、第一粉碎机进行冷却、洗涤甩干、干燥和粉碎后检斤包装得到硝酸钙产品。步骤H、将步骤F中所得滤液送入减压蒸馏器进行减压蒸馏，当溶液达到饱和溶液时，排出后用第二冷却器、第二洗涤甩干机、第二干燥器、第二粉碎机进行冷却、洗涤甩干、 干燥和粉碎后检斤包装得到硝酸铝晶体产品；所剩盐酸返回第二耐腐蚀反应器里循环使用。较佳地，所述步骤C中所使用的盐酸为体积百分比浓度为30% 60%的盐酸溶液。较佳地，所述步骤E中所使用的硝酸为体积百分比浓度为10% 30%的硝酸溶液。本发明的反应原理为S03+H20 = = = = H2SO4Al (OH) 3+3HC1 = = = = A1C13+3H20
A1C13+3HN03 = = = = Al (NO3) 3+3HClCa (OH) 2+2HCl = = = = CaCl2+2H20CaCl2+2HN03 = = = = Ca (NO3) 2+2HCl由于矾泥中的氧化铝在煅烧过程中有一部分a_Al203和β -Al2O3生成，这种非活性铝难以溶剂溶解进行湿法加工。我们通过实验提出采用酸溶法分离矾泥中的铝和硅，不仅克服了碱浸法工艺脱硅的复杂过程和铝回收率低的不足，而且解决了酸浸法工艺中产品纯度低和设备材质要求高的问题，更突出的是酸浸法可以联产三种以上的产品；做到吃干榨经，保障没有二次污染的产生。本发明主要是将矾泥用水进行充分水解，过滤后的滤饼送入耐腐蚀反应器与盐酸进行反应，再次过滤的滤液与硝酸进行反应，所得滤液液与滤饼分别加工得到硝酸铝喝硝酸钙；本发明既能干干净净的吞掉废渣，减轻废渣对环境的污染；又能制得有价值的硝酸铝和硝酸钙产品，不仅具有显著的社会效益和经济效益，而且工艺及生产设备简单，是一种比较实际的处理和利用方法；本发明就是本着这样的一个宗旨进行研究发明的，把矾泥分成三块来进行分解消化利用的，一是通过水解把水溶性的物质提取出来作为液相治理；二是把水溶性提取之后的滤饼进行酸溶提取作为固相治理；三是把酸溶提取后的废渣再作为固相处理利用。
图1是用矾泥水解滤饼制备硝酸铝联产硝酸钙的方法的工艺流程图；其中1-第一耐腐蚀反应器，2-第一过滤器，3-第二耐腐蚀反应器，4-第二过滤器，5-第三耐腐蚀反应器，6-第三过滤器，7-第一冷却器，8-第一洗涤甩干机，9-第一干燥器，10-第一粉碎机，11-硝酸钙产品，12-减压蒸馏器，13-第二冷却器，14-第二洗涤甩干机，15-第二干燥器，16-第二粉碎机，17-硝酸铝晶体产品。具体的实施方式实施例1一种用矾泥水解滤饼制备硝酸铝联产硝酸钙的方法，包括如下制备步骤步骤A、将矾浆IOOOKg装入第一耐腐蚀反应器1里，加入1 3倍水进行充分搅拌，水解反应得到混合物质I ；其中矾浆中按纯155. 2Kg三氧化硫、444Kg氢氧化钾、430. 3Kg 氢氧化铝和29. 7Kg氢氧化钙计算；步骤B、将步骤A中所得混合物质I用第一过滤器2进行过滤；步骤C、将步骤B中过滤所得滤饼与盐酸送入第二耐腐蚀反应器3里，在徐徐的搅拌下进行缓慢的化学反应，反应生成氯化铝、氯化钙的混合物质II ；其中，按照纯硫酸钾和硫酸铝分别与盐酸以折算好的纯质量比1 0.74进行计算；其中，盐酸为体积百分比浓度为30%的盐酸溶液；步骤D、将步骤C中所得混合物质II用第二过滤器4进行过滤；杂质深埋或焚烧处理；步骤E、将步骤D中过滤所得滤液与硝酸以折算好的纯质量比1 1.22送入第三耐腐蚀反应器5里，在徐徐的搅拌下进行缓慢的化学反应，反应生成硝酸铝、硝酸钙和盐酸的混合物质III ；其中硝酸为体积百分比浓度为10%的硝酸溶液；步骤F、将步骤E中所得混合物质III用第三过滤器6进行过滤；步骤G、将步骤F中所得滤饼依次用第一冷却器7、第一洗涤甩干机8、第一干燥器 9、第一粉碎机10进行冷却、洗涤甩干、干燥和粉碎后检斤包装得到51. 76Kg硝酸钙产品11。步骤H、将步骤F中所得滤液送入减压蒸馏器12进行减压蒸馏，当溶液达到饱和溶液时，排出后用第二冷却器13、第二洗涤甩干机14、第二干燥器15、第二粉碎机16进行冷却、洗涤甩干、干燥和粉碎后检斤包装得到533. 76Kg硝酸铝晶体产品17 ；所剩盐酸返回第二耐腐蚀反应器3里循环使用。实施例2一种用矾泥水解滤饼制备硝酸铝联产硝酸钙的方法，包括如下制备步骤步骤A、将矾浆IOOOKg装入第一耐腐蚀反应器1里，加入1 3倍水进行充分搅拌，水解反应得到混合物质I ；其中矾浆中按纯155. 2Kg三氧化硫、444Kg氢氧化钾、430. 3Kg 氢氧化铝和29. 7Kg氢氧化钙计算；步骤B、将步骤A中所得混合物质I用第一过滤器2进行过滤；步骤C、将步骤B中过滤所得滤饼与盐酸送入第二耐腐蚀反应器3里，在徐徐的搅拌下进行缓慢的化学反应，反应生成氯化铝、氯化钙的混合物质II ；其中，按照纯硫酸钾和硫酸铝分别与盐酸以折算好的纯质量比1 0.94进行计算；其中，盐酸为体积百分比浓度为50%的盐酸溶液；步骤D、将步骤C中所得混合物质II用第二过滤器4进行过滤；杂质深埋或焚烧处理；步骤E、将步骤D中过滤所得滤液与硝酸以折算好的纯质量比1 1.42送入第三耐腐蚀反应器5里，在徐徐的搅拌下进行缓慢的化学反应，反应生成硝酸铝、硝酸钙和盐酸的混合物质III ；其中硝酸为体积百分比浓度为20%的硝酸溶液；
步骤F、将步骤E中所得混合物质III用第三过滤器6进行过滤；步骤G、将步骤F中所得滤饼依次用第一冷却器7、第一洗涤甩干机8、第一干燥器 9、第一粉碎机10进行冷却、洗涤甩干、干燥和粉碎后检斤包装得到76. MKg硝酸钙产品11。步骤H、将步骤F中所得滤液送入减压蒸馏器12进行减压蒸馏，当溶液达到饱和溶液时，排出后用第二冷却器13、第二洗涤甩干机14、第二干燥器15、第二粉碎机16进行冷却、洗涤甩干、干燥和粉碎后检斤包装得到789. 17Kg硝酸铝晶体产品17 ；所剩盐酸返回第二耐腐蚀反应器3里循环使用。实施例3一种用矾泥水解滤饼制备硝酸铝联产硝酸钙的方法，包括如下制备步骤步骤A、将矾浆IOOOKg装入第一耐腐蚀反应器1里，加入1 3倍水进行充分搅拌，水解反应得到混合物质I ；其中矾浆中按纯155. 2Kg三氧化硫、444Kg氢氧化钾、430. 3Kg 氢氧化铝和29. 7Kg氢氧化钙计算；步骤B、将步骤A中所得混合物质I用第一过滤器2进行过滤；步骤C、将步骤B中过滤所得滤饼与盐酸送入第二耐腐蚀反应器3里，在徐徐的搅拌下进行缓慢的化学反应，反应生成氯化铝、氯化钙的混合物质II ；其中，按照纯硫酸钾和硫酸铝分别与盐酸以折算好的纯质量比1 1.14进行计算；其中，盐酸为体积百分比浓度为60%的盐酸溶液；步骤D、将步骤C中所得混合物质II用第二过滤器4进行过滤；杂质深埋或焚烧处理；步骤E、将步骤D中过滤所得滤液与硝酸以折算好的纯质量比1 1.62送入第三耐腐蚀反应器5里，在徐徐的搅拌下进行缓慢的化学反应，反应生成硝酸铝、硝酸钙和盐酸的混合物质III ；其中硝酸为体积百分比浓度为30%的硝酸溶液；步骤F、将步骤E中所得混合物质III用第三过滤器6进行过滤；步骤G、将步骤F中所得滤饼依次用第一冷却器7、第一洗涤甩干机8、第一干燥器 9、第一粉碎机10进行冷却、洗涤甩干、干燥和粉碎后检斤包装得到105. 90Kg硝酸钙产品 11。步骤H、将步骤F中所得滤液送入减压蒸馏器12进行减压蒸馏，当溶液达到饱和溶液时，排出后用第二冷却器13、第二洗涤甩干机14、第二干燥器15、第二粉碎机16进行冷却、洗涤甩干、干燥和粉碎后检斤包装得到1091. 89Kg硝酸铝晶体产品17 ；所剩盐酸返回第二耐腐蚀反应器3里循环使用。上述实施例，只是本发明的较佳实施例，并非用来限制本发明实施范围，故凡以本发明权利要求所述的特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括在本发明权利要求范围之内。
权利要求
1.一种用矾泥水解滤饼制备硝酸铝联产硝酸钙的方法，其特征在于，包括如下制备步骤步骤A、将矾浆装入第一耐腐蚀反应器(1)里，加入1 3倍水进行充分搅拌，水解反应得到混合物质I ；步骤B、将步骤A中所得混合物质I用第一过滤器( 进行过滤； 步骤C、将步骤B中过滤所得滤饼与盐酸以折算好的纯质量比1 0.74 1.14送入第二耐腐蚀反应器C3)里，在徐徐的搅拌下进行缓慢的化学反应，反应生成氯化铝、氯化钙的混合物质II ；步骤D、将步骤C中所得混合物质II用第二过滤器(4)进行过滤；杂质深埋或焚烧处理；步骤E、将步骤D中过滤所得滤液与硝酸以折算好的纯质量比1 1.22 1.62送入第三耐腐蚀反应器( 里，在徐徐的搅拌下进行缓慢的化学反应，反应生成硝酸铝、硝酸钙和盐酸的混合物质III ；步骤F、将步骤E中所得混合物质III用第三过滤器(6)进行过滤； 步骤G、将步骤F中所得滤饼依次用第一冷却器(7)、第一洗涤甩干机(8)、第一干燥器 (9)、第一粉碎机(10)进行冷却、洗涤甩干、干燥和粉碎后检斤包装得到硝酸钙产品(11)。步骤H、将步骤F中所得滤液送入减压蒸馏器(1 进行减压蒸馏，当溶液达到饱和溶液时，排出后用第二冷却器(13)、第二洗涤甩干机(14)、第二干燥器(15)、第二粉碎机(16) 进行冷却、洗涤甩干、干燥和粉碎后检斤包装得到硝酸铝晶体产品(17)；所剩盐酸返回第二耐腐蚀反应器C3)里循环使用。
2.根据权利要求1所述用矾泥水解滤饼制备硝酸铝联产硝酸钙的方法，其特征在于， 所述步骤C中所使用的盐酸为体积百分比浓度为30% 60%的盐酸溶液。
3.根据权利要求1所述用矾泥水解滤饼制备硝酸铝联产硝酸钙的方法，其特征在于， 所述步骤E中所使用的硝酸为体积百分比浓度为10% 30%的硝酸溶液。
全文摘要
本发明属于无机化工三废治理和综合利用的技术领域，特别是一种用矾泥水解滤饼制备硝酸铝联产硝酸钙的方法；本发明主要是将矾泥用水进行充分水解，过滤后的滤饼送入耐腐蚀反应器与盐酸进行反应，再次过滤的滤液与硝酸进行反应，所得滤液与滤饼分别加工得到硝酸铝和硝酸钙；本发明既能干干净净的吞掉废渣，减轻废渣对环境的污染；又能制得有价值的硝酸铝联产硝酸钙产品，不仅具有显著的社会效益和经济效益，而且工艺及生产设备简单，是一种比较实际的处理和利用方法。
文档编号C01F11/36GK102249278SQ20101059820
公开日2011年11月23日 申请日期2010年12月21日 优先权日2010年12月21日
发明者王嘉兴 申请人:王莉