专利名称：一种四氧化三钴生产过程中循环利用碳酸氢铵的新工艺的制作方法
技术领域：
本发明属于化工原料制备领域中的资源综合利用技术，具体为一种用于在利用碳酸钴作为原料制备四氧化三钴生产中的四氧化三钴生产过程中循环利用碳酸氢铵的新工艺。
背景技术：
四氧化三钴粉末用途十分广泛，其用途包括压敏电阻、气体传感器敏感元件、磁性材料、超级电容器、催化剂、光学材料、锂离子电池正极材料等。四氧化三钴的制备方法很多，其中湿法沉淀-固相热解法中的用碳酸氢铵沉淀氯化钴溶液制备碳酸钴前驱体进而煅烧制备四氧化三钴的生产工艺，由于该法具有反应条件温和、工艺简单、产物组成均匀而且纯度高等特点，是当前及其今后一段时期的主要生产方法之一。现有碳酸钴-四氧化三钴工艺技术如下:
合成过程反应方程式
2CoC12+5NH4HC03 = 2CoC03 丨 +4NH4C1 (L)+3C02+3H20+NH3
--------------------φ· 废水浓缩、蒸发、结晶过程反应方程式
NH4Cl (L) = NH4Cl (S)丨-------------------②
煅烧过程反应方程式
3CoC03+ 1/2 O2 = Co3O4 + 3C02 丨-------------------③
从反应式①可以看出，在合成过程中要不断添加新碳酸氢铵，并且产生大量的氯化铵废水；废水需要经过反应式②的浓缩、蒸发、结晶生产固体氯化铵产品后达标排放；反应式
③碳酸钴煅烧过程产生大量的二氧化碳温室气体排放入大气中。上述工艺路线存在的缺点有:
1、合成过程中需要不断添加新碳酸氢铵；
2、碳酸钴煅烧过程产生大量的二氧化碳温室气体排放入大气中；
3、氨氮资源没有得到最经济、合理的利用；
4、需要溶解固体碳酸氢铵工序。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供一种四氧化三钴生产过程中循环利用碳酸氢铵的新工艺，以解决上述背景技术中的缺点。本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现:
一种四氧化三钴生产过程中循环利用碳酸氢铵的新工艺，利用处理含氨氮废水产生的稀氨水去吸收碳酸钴煅烧四氧化三钴过程中产生的二氧化碳气体来合成碳酸氢铵溶液，并将此碳酸氢铵溶液再循环使用到碳酸钴合成过程中。其工艺技术中的合成过程反应方程式如下:
2CoC12+5NH4HC03 = 2CoC03 丨 +4NH4C1 (L)+3C02 丨 +3H20+NH3 丨--------①
煅烧过程反应方程式
3 C ο C O 3 + 1/2 O2 = Co3O4 + 3 C O 2
-------------------②
废水处理反应方程式
Ca0 + H20 = Ca (OH) 2
----------------③
NH4Cl (L) + Ca(OH)2 = CaCl2 + NH3 + H2O
-------------------④
NH3 + H2O = NH3.Η20(稀氨水)-------------------⑤
NH3.Η20(稀氨水)+C02 = NH4HCO3(L)-------------------⑥
具体工艺流程 说明如下:
1、碳酸钴合成
2CoC12+5NH4HC03 = 2CoC03 丨 +4NH4C1 (L)+3C02 丨 +3H20+NH3 丨--------①
碳酸钴合成过程中碳酸氢铵来自废水处理过程中产生的碳酸氢铵溶液，浓度根据需要可以调控，因而没有固体碳酸氢铵溶解这一过程。2、碳酸钴煅烧四氧化三钴过程
3 C ο C O 3 + 1/2 O2 = Co3O4 + 3 C O 2
-------------------②
煅烧过程发生的反应不变，然而煅烧设备中增加二氧化碳气体的密闭、回收装置来达到回收二氧化碳气体供合成液体碳酸氢铵使用。3、废水处理过程
Α、首先对熟石灰加水进行硝化，将熟石灰转化为硝石灰，反应过程如下:
Ca0 + H20 = Ca (OH) 2
----------------③
B、上述的硝石灰与来自碳酸钴合成过程产生的高浓度氯化铵废水按照计算的物料比例加入反应塔进行充分反应，利用汽提法将反应生成的氨由液态转化为气态进入水喷淋吸收装置生成稀氨水供下道工序使用。NH4Cl (L) + Ca(OH)2 = CaCl2 + NH3 + H2O
-------------------④
NH3 + H2O = NH3.Η20(稀氨水)-------------------⑤
4、碳酸氢铵的合成 Α、二氧化碳气体净化、增压
将来自煅烧工序回收的二氧化碳混合气体，除氧净化，除氧过程采用物理除氧方法中的变压吸附法除氧，此过程中，气体的总工艺流程为=CO2的混合气经混合气体增压机加压到0.6MPa下进变压吸附除氧 装置，常压下解析的CO2气体再由CO2压缩机加压到0.3MPa进碳酸氢铵生产装置。B、碳酸氢铵的合成气体流程:来自CO2压缩机的原料气先进入气液分离器，分离出冷凝液后从碳化主塔下部进入碳化主塔与氨水进行碳化反应，反应后的气体从碳化主塔顶部出来，再从碳化副塔下部进入碳化副塔与副塔内的氨水反应。然后气体从碳化副塔的顶部出，再进氨回收塔的下部进入氨回收塔，气体在氨回收塔内与塔内自上而下的软水直接接触，回收气体中所带的氨。最后气体从氨回收塔顶部出来，进入鼓泡吸收塔再一次吸收气体中尾气氨，出鼓泡塔的气体排向大气。氨水流程:来自废水处理工序的稀氨水，进氨水贮槽。再由氨水泵从副碳化塔的上部送入副碳化塔，氨水在副碳化塔内与自下而上的气体接触，吸收气体中的CO2，然后吸收CO2的氨水再由碳化泵从副碳化塔抽出送向主碳化塔的上部进入碳化主塔，氨水在碳化主塔内与自下而上的气体接触，与气体中的CO2进行碳化反应生成碳酸氢铵。反应后的碳酸氢铵溶液从碳化主塔的塔底出来送出界区，返回碳酸钴合成工序回用，化学式可表述为:
NH3.Η20(稀氨水)+C02 = NH4HCO3(L)-------------------⑥。本发明的优点及有益效果在于:
1、工艺过程消耗廉价的熟石灰，将高浓度的氯化铵溶液中氨氮转化为氨水，吸收煅烧过程产生的二氧化碳气体，合成碳酸氢铵溶液，回用到碳酸钴的合成工序中，做到了碳酸氢铵的资源再利用，降低了生产成本；
2、大大降低二氧化碳温室气体的排放量，将二氧化碳变废为宝得到利用，为国家节能减排做出贡献；
3、取消了固体碳酸氢铵的溶解工序，降低劳动强度，提高了劳动效率。
图1为本发明的示意图。
具体实施例方式下面举实例对本发明进行详细描述。1、碳酸钴合成
2CoC12+5NH4HC03 = 2CoC03 丨 +4NH4C1 (L)+3C02 丨 +3H20+NH3 丨--------①
碳酸钴合成过程中反应方程式与老工艺不变，氯化钴溶液以及合成过程控制的技术指标也与老工艺一样，但是碳酸氢铵来源就不一样了。老工艺中的碳酸氢铵来自外购固体碳酸氢铵，需要加水溶解达到工艺指标要求的浓度溶液；新工艺的碳酸氢铵来自废水处理过程中产生的碳酸氢铵溶液，浓度根据需要可以调控，没有固体碳酸氢铵溶解这一过程。2、碳酸钴煅烧四氧化三钴过程
权利要求
1.一种四氧化三钴生产过程中循环利用碳酸氢铵的新工艺，其特征在于利用处理含氨氮废水产生的稀氨水去吸收碳酸钴煅烧四氧化三钴过程中产生的二氧化碳气体来合成碳酸氢铵溶液，并将此碳酸氢铵溶液再循环使用到碳酸钴合成过程中，其操作工艺步骤中包括:1)、碳酸钴合成；2)、碳酸钴煅烧四氧化三钴；3)、废水处理过程；4)、碳酸氢铵的合成。
2.根据权利要求I所述的一种四氧化三钴生产过程中循环利用碳酸氢铵的新工艺，其特征在于，其废水处理过程的工艺流程如下A、首先对熟石灰加水进行硝化，将熟石灰转化为硝石灰；B、上述的硝石灰与来自碳酸钴合成过程产生的高浓度氯化铵废水按照物料比例加入反应塔进行充分反应，利用汽提法将反应生成的氨由液态转化为气态进入水喷淋吸收装置生成稀氨水供下道工序使用。
3.根据权利要求I所述的一种四氧化三钴生产过程中循环利用碳酸氢铵的新工艺，其特征在于，其碳酸氢铵的合成过程的工艺流程如下A、二氧化碳气体净化、增压将来自煅烧工序回收的二氧化碳混合气体，除氧净化，除氧过程采用物理除氧方法中的变压吸附法除氧，此过程中，气体的总工艺流程为CO2的混合气经混合气体增压机加压到O. 6MPa下进变压吸附除氧装置，常压下解析的 CO2气体再由CO2压缩机加压到O. 3MPa进碳酸氢铵生产装置；B、碳酸氢铵的合成气体流程来自CO2压缩机的原料气先进入气液分离器，分离出冷凝液后从碳化主塔下部进入碳化主塔与氨水进行碳化反应，反应后的气体从碳化主塔顶部出来，再从碳化副塔下部进入碳化副塔与副塔内的氨水反应；然后气体从碳化副塔的顶部出，再进氨回收塔的下部进入氨回收塔，气体在氨回收塔内与塔内自上而下的软水直接接触，回收气体中所带的氨；最后气体从氨回收塔顶部出来，进入鼓泡吸收塔再一次吸收气体中尾气氨，出鼓泡塔的气体排向大气；氨水流程来自废水处理工序的稀氨水，进氨水贮槽，再由氨水泵从副碳化塔的上部送入副碳化塔，氨水在副碳化塔内与自下而上的气体接触，吸收气体中的CO2，然后吸收CO2的氨水再由碳化泵从副碳化塔抽出送向主碳化塔的上部进入碳化主塔，氨水在碳化主塔内与自下而上的气体接触，与气体中的CO2进行碳化反应生成碳酸氢铵，反应后的碳酸氢铵溶液从碳化主塔的塔底出来送出界区，返回碳酸钴合成工序回用。
4.根据权利要求I所述的一种四氧化三钴生产过程中循环利用碳酸氢铵的新工艺，其特征在于，所述的碳酸钴煅烧四氧化三钴过程使用的煅烧设备中增加有二氧化碳气体的密闭、回收装置来达到回收二氧化碳气体供合成液体碳酸氢铵使用。
全文摘要
一种四氧化三钴生产过程中循环利用碳酸氢铵的新工艺，利用处理含氨氮废水产生的稀氨水去吸收碳酸钴煅烧四氧化三钴过程中产生的二氧化碳气体来合成碳酸氢铵溶液，并将此碳酸氢铵溶液再循环使用到碳酸钴合成过程中。本发明所述的工艺可有效实现碳酸氢铵的资源再利用，降低了生产成本，节能环保的同时可有效降低相关作业工人劳动强度，提高了劳动效率，具有较佳的社会效益和经济效益。
文档编号C01G51/04GK103253716SQ201310228528
公开日2013年8月21日 申请日期2013年6月9日 优先权日2013年6月9日
发明者谢福标, 蒋光勤, 吴阳红 申请人:赣州腾远钴业有限公司