專利名稱：用純堿廠蒸氨廢水與鉀長石反應(yīng)制取鉀肥的工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及將工業(yè)廢水廢物利用的方法，尤其涉及一種用純堿廠蒸氨廢液與鉀長 石反應(yīng)制取鉀肥的方法。
背景技術(shù)：
在索爾維法純堿生產(chǎn)中，通常包括以下步驟氨鹽水碳酸化、分離重堿和回收氨， 其中回收氨是指在蒸氨系統(tǒng)中加入石灰乳并用蒸汽蒸餾氨氣。經(jīng)上述操作后所得液體中含 有2 3%的固體物質(zhì)，該液體經(jīng)固液分離所得固體為“堿渣”，其主要成分為CaC03、CaCl2、 CaO和Mg(0H)2等，所得液體為“蒸氨廢液”，其主要成分為CaCl2和NaCl。通常，每生產(chǎn)一 噸純堿約產(chǎn)0. 2 0. 3噸堿渣及10 12噸蒸氨廢液。蒸氨廢液的生成量是堿渣生成量的 30 50倍。長期以來，對于蒸氨廢液的處理與利用一直沒有較好的辦法。純堿廠蒸氨廢液被 直接排入環(huán)境，對環(huán)境造成嚴(yán)重的影響。曾有工廠對蒸氨廢液進(jìn)行蒸發(fā)濃縮后回收(冗12和 NaCl，但因廢水濃度稀，需消耗大量熱能，并且廢水量大，而CaCl2的用途有限，市場容量較 小，從而未能工業(yè)化實(shí)施。發(fā)明專利CN1298848A提供了一種利用純堿廠堿渣、廢液與鉀礦石作為原料制鉀 肥的工藝方法。該方法利用堿渣、鈣母液和鉀長石作為原料制取可溶性鉀肥，其中蒸氨廢液 作為配料按液固比1 0. 8 1的比例加入焙燒后的熟料中。這個比例相對于每年蒸氨廢 液的生成量是堿渣生成量的30 50倍左右而言是非常小的，因此該方法遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足以解決 純堿廠大量蒸氨廢液需要處理的問題。其次，蒸氨廢液未參與高溫焙燒提取可溶性鉀肥的反應(yīng)，即蒸氨廢液中的CaCl2和 NaCl成分未被有效利用于制備鉀肥。該方法未能有效地利用蒸氨廢液。此外，該方法需以大量的鈣母液作為反應(yīng)原料，即在反應(yīng)開始前若未準(zhǔn)備好此鈣 母液，該方法則不能適用。綜上，發(fā)明專利CN1298848A提供的工藝方法不適于直接處理和利用大量的純堿
蒸氨廢液，具有一定局限性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種以純堿廠排放的蒸 氨廢液為原料，能夠大量地且直接有效地將蒸氨廢液變廢為寶的方法，徹底消除長期以來 大量的蒸氨廢液對環(huán)境的影響。本發(fā)明一方面提供了一種用純堿廠蒸氨廢液與鉀長石反應(yīng)制取鉀肥的方法，包括 以下步驟(1)取蒸氨廢液；(2)按蒸氨廢液中所含的CaClJPNaCl的總重量與鉀長石粉末的重量比為0. 05 0.2 1混合均勻；以及
(3)在溫度為700 1300°C焙燒2 4小時?！罢舭睆U液”是指索爾維法純堿廠的氨鹽水經(jīng)碳酸化、分離重堿及蒸發(fā)回收氨后的 廢水，主要成分CaCl2和NaCl的含量分別為90 120g/L和40 60g/L。本發(fā)明是利用蒸氨廢液中的鈉和(或)鈣成分能與鉀長石在高溫下反應(yīng)，使鉀長 石中水不溶性鉀轉(zhuǎn)化為水溶性鉀，反應(yīng)式分別為KAlSi308+NaCl = KCl+NaAlSi3082KAlSi308+CaCl2 = 2KCl+CaAl2Si208+4Si02。蒸氨廢液可直接進(jìn)入步驟(2)與鉀長石粉末混合，也可經(jīng)蒸發(fā)濃縮并回收NaCl 晶體后與鉀長石粉末混合。優(yōu)選地，步驟(1)的蒸氨廢液可以是進(jìn)一步蒸發(fā)濃縮后分離出 NaCl晶體后的廢水。步驟(1)可以包括將蒸氨廢液蒸發(fā)濃縮至固體含量為40 45%后并 分離出NaCl晶體，取廢水。分離出的NaCl晶體可用于工業(yè)用鹽，剩下的廢水中仍含有CaCl2 和部分NaCl成分。步驟(2)中鉀長石粉末經(jīng)研磨粉碎后過100 200目篩制備得到，優(yōu)選地，鉀長石 粉末過100目篩。步驟(2)中將蒸氨廢液或經(jīng)分離NaCl晶體后的廢水按廢水中所含的CaClJPNaCl 的總重量與鉀長石粉末的重量比為0.05 0.2 1混合均勻。優(yōu)選地，步驟(2)蒸氨廢液 中所含的CaCl2和NaCl的總重量與鉀長石粉末的重量比為0. 10 0. 15 1。步驟(2)中的混合料可直接進(jìn)入步驟(3)，也可被制成團(tuán)塊后進(jìn)入步驟(3)。優(yōu) 選地，步驟(2)進(jìn)一步包括向混合后的蒸氨廢液與鉀長石粉末中加入占鉀長石粉末重量為 6 8%的燃料，與蒸氨廢液和鉀長石混合均勻后制成團(tuán)塊。 同樣優(yōu)選地，可以先把蒸氨廢液蒸發(fā)濃縮至固體含量40 45 %，然后取分離NaCl 晶體后的廢水，加入鉀長石粉末，混合均勻后制成團(tuán)塊。更優(yōu)選地，步驟(2)進(jìn)一步包括向 分離NaCl晶體后的廢水與鉀長石粉末中加入燃料，混合均勻后制成團(tuán)塊，其中，燃料重量 為鉀長石粉末重量的6 8%。加入燃料的目的是為了使混合料達(dá)到所需要的高溫。為了達(dá)到高溫，可以采用外 熱式，也可采用以煤或油或可燃?xì)鉃槿剂系膬?nèi)熱式，其中，以煤為燃料成本最低。因此，優(yōu)選 地，燃料為燃煤粉。制成團(tuán)塊的方法可以為用圓盤成球機(jī)或擠壓成型機(jī)等成團(tuán)設(shè)備制備。步驟(3)為將步驟(2)中的混合料或混合后制成的團(tuán)塊投入焙燒窯爐中，在 700 1300°C的高溫下焙燒2 4小時后出窯，為燒成料。所用焙燒設(shè)備可以是立窯也可以是轉(zhuǎn)窯或其它類型的窯爐。用NaCl或(和)CaCl2法與鉀長石反應(yīng)屬于熔浸法，只有使NaCl或(和)CaCl2熔 化才能使鉀長石中鉀較好的轉(zhuǎn)化為水溶性鉀。優(yōu)選地，溫度控制為800 1000°C。更優(yōu)選 地，溫度控制為900 1000°C。經(jīng)焙燒后，鉀長石粉末中的鉀有70 90%轉(zhuǎn)化為水溶性鉀，燒成料中的可溶性鉀 含量(以K20計(jì))已達(dá)7%以上。燒成料可直接用作鉀肥，或用于復(fù)混肥的原料，也可經(jīng)過 浸提、蒸發(fā)濃縮、結(jié)晶等過程，制成純凈的KC1。優(yōu)選地，本發(fā)明可進(jìn)一步包括步驟(4)將步驟(3)中焙燒后得到的燒成料浸提， 提取溶劑與燒成料的體積重量比為1 3 1，浸提時間為1 3小時，過濾，收集提取液和浸渣。其中，浸提過程是為了分離燒成料中的水溶性鉀。提取溶劑不限，可以為本發(fā)明過程中使用的蒸氨廢液，也可以為蒸氨廢液經(jīng)分離 NaCl晶體后的廢水，還可以為水等溶劑。優(yōu)選地，本發(fā)明的提取溶劑為水。該過程可以采用釜式設(shè)備進(jìn)行間歇式操作，或多釜串聯(lián)式連續(xù)操作，或采用連續(xù) 浸提槽進(jìn)行連續(xù)操作。浸提過程可在常溫下進(jìn)行，也可進(jìn)行加熱，在不超過100°C的溫度下進(jìn)行。浸提后用過濾裝置進(jìn)行液固分離，液體為提取液，固體為水浸渣。水浸渣可用于生 產(chǎn)瓷磚，提取液可進(jìn)一步作為工業(yè)原料被利用。優(yōu)選地，本發(fā)明進(jìn)一步包括步驟(5)將步驟(4)中提取液濃縮、結(jié)晶、過濾、分離， 得到KC1結(jié)晶。將提取液在蒸發(fā)器中蒸發(fā)濃縮至KC1接近飽和，這時有NaCl結(jié)晶出來，乘熱過濾 分離出NaCl，然后冷卻，使KC1結(jié)晶出來，再過濾，得到KC1結(jié)晶，用少量水洗后成為純凈的 KC1產(chǎn)品。經(jīng)分離KC1后的母夜再返回到蒸發(fā)器中循環(huán)利用。當(dāng)母液循環(huán)很多次后，CaCl2 含量較高時，母液不再循環(huán)，與蒸氨廢液混合后用于加入鉀長石粉末中。通過控制廢水的加 入量可控制KC1結(jié)晶的品質(zhì)。本發(fā)明另一方面提供了一種用純堿廠蒸氨廢液與鉀長石反應(yīng)制取鉀肥的方法在 制取鉀肥和純凈的KC1中的應(yīng)用。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下的優(yōu)點(diǎn)(1)本發(fā)明采用蒸氨廢液作為原料，將大量的蒸氨廢液變廢為寶，徹底消除了長期 以來純堿廠大量蒸氨廢液對環(huán)境造成的影響，且整個生產(chǎn)過程無二次污染產(chǎn)生，具有很好 的社會效益；(2)本發(fā)明直接有效地利用蒸氨廢液制得水溶性鉀肥、KC1晶體和水浸渣等原料， 其用途廣，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益；以及(3)本發(fā)明工藝簡單、生產(chǎn)所需成本低，適合推廣應(yīng)用。


圖1為本發(fā)明的方法流程示意圖。
具體實(shí)施例方式以下所述是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員 來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也視為 本發(fā)明的保護(hù)范圍。實(shí)施例一用純堿廠蒸氨廢水與鉀長石反應(yīng)制取鉀肥的工藝方法，包括以下步驟(1)取蒸氨廢液，其主要成分CaCl2和NaCl的含量分別為100g/L和50g/L。(2)按每升蒸氨廢液與1. 5kg鉀長石粉末的比例混合均勻。(3)加入轉(zhuǎn)窯中焙燒，焙燒區(qū)溫度為700°C，經(jīng)4小時后燒成料從窯底排出。此時 燒成料中的可溶性鉀含量(以K20計(jì))為7%。該燒成料即可直接用作鉀肥。
實(shí)施例二用純堿廠蒸氨廢水與鉀長石反應(yīng)制取鉀肥的工藝方法，包括以下步驟(1)取蒸氨廢液，其主要成分CaCl2和NaCl的含量分別為110g/L和40g/L。(2)按每升蒸氨廢液與0. 75kg鉀長石粉末的比例混合均勻。(3)加入轉(zhuǎn)窯中焙燒，焙燒區(qū)溫度為1200°C，經(jīng)2小時后燒成料從窯底排出。此時 燒成料中的可溶性鉀含量(以K20計(jì))為8%。該燒成料即可直接用作鉀肥。實(shí)施例三如附圖1所示，用純堿廠蒸氨廢水與鉀長石反應(yīng)制取鉀肥的工藝方法，包括以下 步驟(1)取蒸氨廢液，蒸發(fā)濃縮至固體含量為40 45%，分離結(jié)晶出來的NaCl，取廢 水。(2)按鉀長石粉蒸氨廢液固體含量(所含的CaCl2和NaCl)煤粉的重量比為 100 15 6的比例加入混合機(jī)中混合均勻，然后入圓盤成球機(jī)中制成直徑為15mm左右的 球。(3)加入立窯中焙燒，焙燒區(qū)溫度為1000°C，經(jīng)2小時后燒成料從窯底排出。(4)將燒成料經(jīng)粉碎并過100目篩，按1 1的比例加入水中，經(jīng)過兩級逆流浸提， 各級浸提時間約1小時，然后分離出水浸渣和提取液。水浸渣加入15%的粘土后可燒制成瓷磚。(5)提取液經(jīng)三效蒸發(fā)濃縮到KC1近飽和，然后熱過濾，再冷卻結(jié)晶，分離后得到 固體KC1，純度可達(dá)96 %以上。實(shí)施例四用純堿廠蒸氨廢水與鉀長石反應(yīng)制取鉀肥的工藝方法，包括以下步驟(1)取蒸氨廢液，蒸發(fā)濃縮至固體含量40 45%，分離結(jié)晶出來的NaCl，取廢水。(2)按鉀長石粉(過100目篩)蒸氨廢液固體含量(所含的CaCl2和NaCl) 煤粉的重量比為100 15 7的比例加入混合機(jī)中混合均勻。(3)加入立窯中焙燒，焙燒區(qū)溫度為900°C，經(jīng)3小時后燒成料從窯底排出。(4)將燒成料經(jīng)粉碎并過100目篩，按1 2的比例加入水中，經(jīng)過2小時的浸提， 然后分離出水浸渣和提取液。水浸渣加入15%的粘土后可燒制成瓷磚。(5)提取液經(jīng)三效蒸發(fā)濃縮到KC1近飽和，然后熱過濾，再冷卻結(jié)晶，分離后得到 固體KC1，純度可達(dá)96 %以上。
權(quán)利要求
用純堿廠蒸氨廢水與鉀長石反應(yīng)制取鉀肥的工藝方法，其特征在于，包括以下步驟(1)取蒸氨廢液；(2)按所述蒸氨廢液中所含的CaCl2和NaCl的總重量與鉀長石粉末的重量比為0.05～0.2∶1混合均勻；以及(3)在溫度為700～1300℃焙燒2～4小時。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(1)的蒸氨廢液可以是進(jìn)一步蒸發(fā) 濃縮后分離出NaCl晶體后的廢水。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(2)蒸氨廢液中所含的&(12和 NaCl的總重量與鉀長石粉末的重量比為0. 10 0. 15 1。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(2)進(jìn)一步包括向蒸氨廢液與鉀長 石粉末的混合物中加入占鉀長石粉末重量為6 8%的燃料，混合均勻后制成團(tuán)塊。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述燃料為燃煤粉。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(3)中溫度為800 1000°C。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括將所述步驟(3)中焙燒后得到的 燒成料浸提，提取溶劑與燒成料的體積重量比為1 3 1，浸提時間為1 3小時，過濾， 收集提取液和浸渣。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述提取溶劑為水。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括將提取液濃縮、結(jié)晶、過濾、分 離，得到KC1結(jié)晶。
10.權(quán)利要求1-9任一權(quán)利要求所述的方法用于制取鉀肥和KC1。
全文摘要
本發(fā)明提供了用純堿廠蒸氨廢水與鉀長石反應(yīng)制取鉀肥的工藝方法，包括以下步驟(1)取蒸氨廢液；(2)按蒸氨廢液中所含的CaCl2和NaCl的總重量與鉀長石粉末的重量比為0.05～0.2∶1混合均勻；以及(3)在溫度為700～1300℃焙燒2～4小時。本發(fā)明采用蒸氨廢液作為原料，將大量的蒸氨廢液變廢為寶，徹底消除了長期以來純堿廠大量蒸氨廢液對環(huán)境造成的影響，且整個生產(chǎn)過程無二次污染產(chǎn)生，具有很好的社會效益。此外，本發(fā)明直接有效地利用蒸氨廢液制得水溶性鉀肥和KCl晶體原料，其用途廣，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。本發(fā)明工藝簡單、生產(chǎn)所需成本低，適合推廣應(yīng)用。
文檔編號C05D1/00GK101857467SQ20101017786
公開日2010年10月13日 申請日期2010年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月20日
發(fā)明者周劍華, 彭清靜, 曾松峰, 秦國忠, 黃志紅 申請人:廣東南方堿業(yè)股份有限公司