專利名稱：氧化釩生產(chǎn)廢水蒸發(fā)濃縮后結(jié)晶物的處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種廢水處理方法，具體涉及一種對廢水蒸發(fā)濃縮后結(jié)晶物的處理方法。
背景技術(shù)：
目前世界上氧化釩的生產(chǎn)工藝主要有兩種，原料主要是釩鈦磁鐵礦。除俄羅斯圖 拉廠采用鈣化焙燒_酸浸-水解沉釩工藝(簡稱石灰法)外，絕大多數(shù)釩生產(chǎn)廠都采用鈉 化焙燒_水浸_銨鹽沉釩工藝(簡稱鈉鹽法)，該工藝生產(chǎn)的釩產(chǎn)品質(zhì)量高，生產(chǎn)穩(wěn)定。其 它采用廢催化劑、石油燒渣以及含釩石煤為原料的廠家，也都采用銨鹽沉釩法制取高質(zhì)量 的釩產(chǎn)品，因此不可避免地產(chǎn)生了 NH4+含量達4000mg/L以上的高鹽度酸性廢水，例如攀鋼 的沉釩廢水中含有4000 11000mg/L的NH4+和60g/L以上的Na2S04。廢水除氨可供選擇的處理方法通常有物理化學法及生物處理法兩大類。因為無機 高氨氮氧化釩廢水通常含有很高的鹽度，所以通常采用物理化學法。物理化學法脫氨主要 有空氣吹脫和蒸汽汽提法、折點加氯法、離子交換法，化學沉淀法等。1、空氣吹脫和蒸汽汽提法空氣吹脫和蒸汽汽提法是利用廢水中所含的氨氮等揮發(fā)性物質(zhì)的實際濃度與平 衡濃度之間存在差異，在堿性條件下用空氣吹脫或用蒸汽汽提，使廢水中的氨氮等揮發(fā)性 物質(zhì)不斷地由液相轉(zhuǎn)移到氣相中，從而達到從廢水中去除氨氮的目的。該工藝簡單，效率 高(去除率可達90%以上)，在化工中高氨氮廢水脫氨氮工藝中應(yīng)用較多；但環(huán)境溫度較低 時，吹脫塔無法運行，且塔內(nèi)填料易結(jié)垢，嚴重時影響脫氨效果和設(shè)備的運行；蒸汽汽提塔 填克服了環(huán)境溫度的影響，但運行成本高，填料結(jié)垢更為嚴重。一般情況下，只有當來水中 的氨氮在10000mg/L以上時才考慮汽提工藝，否則，經(jīng)濟性較差。2、折點氯化法折點氯化法是將足夠量的氯氣或次氯酸鹽投入到廢水中，當投入量達到某一點 時，廢水中所含的氯含量較低，而氨氮含量趨向于零；當氯氣通入量或CIO—加入量超過此點 時水中的游離氯含量上升，此點常稱為折點。在此狀態(tài)下，廢水中的氨氮常被氧化成氮氣而 脫除，通常氯氣的加入量與氨氮的比為7 12 1，可使出水中氨氮濃度小于0. lmg/L。該 法適合不同濃度的氨氮廢水，處理高氨氮運行成本高，同時還存在安全風險。因此，在氨氮 廢水處理過程中應(yīng)用較少。3、離子交換法離子交換法選用斜方沸石作為交換樹脂，將水中的銨離子與樹脂上的鈉離子交 換，從而達到去除銨的目的。沸石常采用2%的氯化鈉溶液再生，再生液經(jīng)過脫氨處理后再 循環(huán)使用。離子交換除氨法適用于氨氮濃度在10 100mg/L的廢水脫氨。4、化學沉淀法化學沉淀脫氮是20世紀60年代興起的一種新技術(shù)，此法可以處理各種濃度的氨 氮廢水，尤其適合于高濃度氨氮廢水的處理。當某些高濃度的氨氮廢水，由于含有大量對微生物有害的物質(zhì)而不宜采用生化處理時，可以用化學沉淀處理?；瘜W沉淀法通常有90%以 上的脫氮效率，工藝也較簡單。從上世紀六十年代化學沉淀法就應(yīng)用于氨氮廢水處理。1977 年日本KenichiEbats等人在氨氮廢水中添加Mg2+和P043_，使之與NH4+反應(yīng)生成難溶復(fù)鹽 MgNH4PO4 · 6H20,(簡稱MAP)，通過MAP去除廢水中的NH4+。但使用藥劑量太大，成本較高。通過以上描述可知，現(xiàn)有技術(shù)中廢水除氨的方法均存在一定的弊端，所以需要一 種能夠穩(wěn)定、高效地除去廢水中的氨的方法。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的以上問題，本發(fā)明提供了一種氧化釩生產(chǎn)廢水蒸發(fā)濃 縮后的結(jié)晶物的處理方法，其中，結(jié)晶物的主要成分為硫酸鈉和硫酸銨，所述方法通過焙燒 將結(jié)晶物中的硫酸銨分解，從而得到高純度的硫酸鈉。根據(jù)本發(fā)明，焙燒溫度為450°C至 850°C，焙燒時間為0. 2小時至2小時。根據(jù)本發(fā)明的氧化釩生產(chǎn)廢水蒸發(fā)濃縮后的結(jié)晶物的處理方法，結(jié)晶物焙燒料層 的厚度不超過2cm。根據(jù)本發(fā)明的氧化釩生產(chǎn)廢水蒸發(fā)濃縮后的結(jié)晶物的處理方法，所述方法還可以 包括在將結(jié)晶物焙燒之前，將結(jié)晶物干燥的步驟。優(yōu)選地，干燥溫度為105°C至200°C，干燥 時間為0. 6小時至5小時。根據(jù)本發(fā)明的氧化釩生產(chǎn)廢水蒸發(fā)濃縮后的結(jié)晶物的處理方法，結(jié)晶物包含重量 百分比為50-80%硫酸鈉和重量百分比為10-40%的硫酸銨。根據(jù)本發(fā)明的氧化釩生產(chǎn)廢水蒸發(fā)濃縮后的結(jié)晶物的處理方法，所述結(jié)晶物的成 分的重量含量為15% 25%的Na+、小于0. 5%的K+、小于0. 的TFe、小于0. 的TCr、 小于 0. 1 % 的 TV、小于 0. 5 % 的 Ca2+、小于 0. 5 % 的 Mg2+、3 % 10 % 的 NH4+、40 % 70 % 的 S042_、0. 1. 0%的 Cl_、小于 0. 的 Si02、10% 30%的水分。根據(jù)本發(fā)明的氧化釩生產(chǎn)廢水蒸發(fā)濃縮后結(jié)晶物的處理方法，可以穩(wěn)定、高效地 去除結(jié)晶物中的硫酸銨，從而得到高純度的硫酸鈉。
具體實施例方式以下，將詳細描述根據(jù)本發(fā)明的氧化釩生產(chǎn)廢水蒸發(fā)濃縮后結(jié)晶物的處理方法。氧化釩生產(chǎn)廢水蒸發(fā)濃縮后的結(jié)晶物的主要成分為硫酸鈉和硫酸銨，具體地，結(jié) 晶物可以包含50-80%硫酸鈉和10-40%的硫酸銨，此外，還可以存在少量的游離水和結(jié)晶 水。在本申請中，除非特別說明，否則百分比均表示重量百分比。為了有效地將結(jié)晶物中的硫酸鈉和硫酸銨分離，本發(fā)明采用焙燒的方法，使銨鹽 分解，從而得到純度較高的硫酸鈉。硫酸銨焙燒反應(yīng)的反應(yīng)原理為3(NH4)2S04 —3S02 +6Η20+Ν2 +4ΝΗ3 。參照 該反應(yīng)原理可知，硫酸銨在高溫焙燒過程中分解為二氧化硫、水蒸氣、氮氣和氨氣；而硫酸 鈉在高溫條件下穩(wěn)定不發(fā)生分解反應(yīng)，從而在焙燒結(jié)束后，氧化釩生產(chǎn)廢水蒸發(fā)濃縮后的 結(jié)晶物的主要成分為硫酸鈉。根據(jù)本發(fā)明的氧化釩生產(chǎn)廢水蒸發(fā)濃縮后的結(jié)晶物的處理方法，焙燒溫度優(yōu)選地 為450°C至850°C，焙燒時間優(yōu)選地為0. 2小時至2小時，結(jié)晶物焙燒料層厚度優(yōu)選地為不超過2cm。在上述的溫度范圍對氧化釩生產(chǎn)廢水蒸發(fā)濃縮后的結(jié)晶物進行焙燒，可以使結(jié)晶 物中的硫酸銨充分地分解，另外，也不會因溫度過高使結(jié)晶物中的硫酸鈉發(fā)生熔融而對設(shè) 備造成損壞。根據(jù)本發(fā)明的氧化釩生產(chǎn)廢水蒸發(fā)濃縮后的結(jié)晶物的處理方法，為了使銨鹽 分解完全，需要的焙燒時間與焙燒溫度以及焙燒料層的厚度有關(guān)。即，當焙燒溫度高且結(jié)晶 物焙燒料層的厚度薄時，所需的焙燒時間短；當焙燒溫度低且結(jié)晶物焙燒料層的厚度厚時， 所需的焙燒時間長。例如，當焙燒溫度為450°C，結(jié)晶物料層厚度為2cm時，焙燒時間需要在 1小時以上；而當焙燒溫度為600°C，結(jié)晶物料層厚度為Icm時，焙燒時間僅需要0. 3小時即 可。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所公知的，這里所稱的焙燒時間是指結(jié)晶物達到指定溫度后 焙燒的時間，也就是指結(jié)晶物在爐窯的保溫段(燒成帶)停留的時間。根據(jù)本發(fā)明的氧化釩生產(chǎn)廢水蒸發(fā)濃縮后的結(jié)晶物的處理方法，優(yōu)選地，在進行 焙燒處理之前，可以將氧化釩生產(chǎn)廢水蒸發(fā)濃縮后的結(jié)晶物放入干燥轉(zhuǎn)筒內(nèi)干燥，以去除 結(jié)晶物中的水分。可選地，可以在105°C至200°C的范圍內(nèi)，將結(jié)晶物干燥0. 6小時至5小 時，從而去除結(jié)晶物中的水分。在干燥過程中，干燥溫度越高，結(jié)晶物所需的干燥時間越短， 但是由于干燥溫度高于200°C，結(jié)晶物會分解，所以干燥溫度不能高于200°C。下面參照具體實施例來詳細描述本發(fā)明的氧化釩生產(chǎn)廢水蒸發(fā)濃縮后的結(jié)晶物 的處理方法。實施例1將氧化釩生產(chǎn)廢水蒸發(fā)濃縮后的結(jié)晶物(主要含NH4+5.36%，Na+19. 10%，水分 20. 35% )放入隧道窯中進行焙燒，隧道窯燒成帶的溫度為650°C，焙燒料層的厚度不超過 2cm，焙燒時間為1小時。焙燒后得到的硫酸鈉產(chǎn)品的純度為96. 12%，焙燒后得到的產(chǎn)品中 的硫酸銨的含量< 0. 1%，燒失量約為38. 68%。在本發(fā)明中，燒失量表示在焙燒過程前后，物質(zhì)的質(zhì)量損失百分比，S卩，燒失量= (焙燒前的質(zhì)量-焙燒后的質(zhì)量)/焙燒前的質(zhì)量X100%。實施例2將氧化釩生產(chǎn)廢水蒸發(fā)濃縮后的結(jié)晶物(主要含NH4+5.36%，Na+19. 10%，水分 20. 35% )放入隧道窯中進行焙燒，隧道窯燒成帶的溫度為450°C，焙燒料層的厚度不超過 2cm，焙燒時間為2小時。焙燒后得到的硫酸鈉產(chǎn)品的純度為95. 07%，焙燒后得到的產(chǎn)品中 的硫酸銨的含量< 0. 1%，燒失量約為35. 23%。實施例3將氧化釩生產(chǎn)廢水蒸發(fā)濃縮后的結(jié)晶物(主要含NH4+6.97%，Na+20.31%，水分 10. 52% )放入干燥轉(zhuǎn)筒內(nèi)在150°C下干燥1小時。然后將干燥后的物質(zhì)放入隧道窯中焙 燒，隧道窯的燒成帶溫度為650°C，焙燒料層的厚度不超過2cm，焙燒時間為1小時。焙燒后 得到的硫酸鈉產(chǎn)品的純度為98. 15%，焙燒后得到的產(chǎn)品中的硫酸銨的含量< 0. 1%，燒失 量約為36. 45%。實施例4將氧化釩生產(chǎn)廢水蒸發(fā)濃縮后的結(jié)晶物(主要含NH4+6.97%，Na+20.31%，水分 10. 52% )放入干燥轉(zhuǎn)筒內(nèi)在150°C下干燥1小時。然后將干燥后的物質(zhì)放入隧道窯中焙 燒，隧道窯的燒成帶溫度為850°C，焙燒料層的厚度不超過2cm，焙燒時間為0. 2小時。焙燒
5后得到的硫酸鈉產(chǎn)品的純度為96. 37%，焙燒后得到的產(chǎn)品中的硫酸銨的含量< 0. 1%，燒 失量約為34. 79%。實施例5將氧化釩生產(chǎn)廢水蒸發(fā)濃縮后的結(jié)晶物(主要含NH4+6.97%，Na+20.31%，水分 10. 52%)放入干燥轉(zhuǎn)筒內(nèi)在200°C下干燥0.6小時。然后將干燥后的物質(zhì)放入隧道窯中焙 燒，隧道窯的燒成帶溫度為650°C，焙燒料層的厚度不超過2cm，焙燒時間為1小時。焙燒后 得到的硫酸鈉產(chǎn)品的純度為98. 56%，焙燒后得到的產(chǎn)品中的硫酸銨的含量< 0. 1%，燒失 量約為37. 51%。實施例6將氧化釩生產(chǎn)廢水蒸發(fā)濃縮后結(jié)晶物(NH4+7. 96%,Na+17. 77%，水分15. 67%，即， 含硫酸鈉54. 87%、硫酸銨29. 19% )在干燥箱中在105°C下烘干5h，以去除水分。烘干后 的渣NH4+含量為9. 32%，S卩，含硫酸銨大約為34. 19%。將一定量的烘干渣放入馬弗爐中進 行焙燒，每次焙燒烘干渣約20g，每次焙燒料層的厚度不超過2cm，在不同溫度和時間下進 行焙燒，焙燒后NH4+含量和燒失量見下表1 表 權(quán)利要求
一種氧化釩生產(chǎn)廢水蒸發(fā)濃縮后的結(jié)晶物的處理方法，所述結(jié)晶物的主要成分為硫酸鈉和硫酸銨，其特征在于所述方法通過焙燒將結(jié)晶物中的硫酸銨分解，其中，焙燒溫度為450℃至850℃，焙燒時間為0.2小時至2小時。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧化釩生產(chǎn)廢水蒸發(fā)濃縮后的結(jié)晶物的處理方法，其特征在 于結(jié)晶物焙燒料層的厚度不超過2cm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧化釩生產(chǎn)廢水蒸發(fā)濃縮后的結(jié)晶物的處理方法，其特征在 于所述方法還包括在將結(jié)晶物焙燒之前，將結(jié)晶物干燥的步驟。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的氧化釩生產(chǎn)廢水蒸發(fā)濃縮后的結(jié)晶物的處理方法，其特征在 于所述干燥步驟的干燥溫度為105°C至200°C，干燥時間為0. 6小時至5小時。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧化釩生產(chǎn)廢水蒸發(fā)濃縮后的結(jié)晶物的處理方法，其特征在 于所述結(jié)晶物包含重量百分比為50-80%硫酸鈉和重量百分比為10-40%的硫酸銨。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧化釩生產(chǎn)廢水蒸發(fā)濃縮后的結(jié)晶物的處理方法，所述結(jié)晶 物的成分的重量含量為15% 25%的Na+、小于0.5%的K+、小于0. 的TFe、小于0. 1% 的 TCr、小于 0. 1 % 的 TV、小于 0. 5 % 的 Ca2+、小于 0. 5 % 的 Mg2+、3 % 10 % 的 NH4+、40 % 70%的 S042_、0.1.0%的(1-、小于0. 的 Si02、10% 30%的水分。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種氧化釩生產(chǎn)廢水蒸發(fā)濃縮后的結(jié)晶物的處理方法，其中，結(jié)晶物的主要成分為硫酸鈉和硫酸銨，所述方法通過焙燒將結(jié)晶物中的硫酸銨分解，其中，焙燒溫度為450℃至850℃，焙燒時間為0.2小時至2小時。根據(jù)本發(fā)明的氧化釩生產(chǎn)廢水蒸發(fā)濃縮后的結(jié)晶物的處理方法，可以容易地將硫酸銨和硫酸鈉分離。
文檔編號C01D5/00GK101948122SQ201010290270
公開日2011年1月19日 申請日期2010年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月25日
發(fā)明者劉昌林, 葉運高, 周琳, 張金陽, 李千文, 洪俊輝, 董智, 郝建璋, 陳亮, 陳孝元, 黃新生, 黎建明 申請人:攀鋼集團鋼鐵釩鈦股份有限公司;攀鋼集團研究院有限公司;攀鋼集團攀枝花鋼鐵研究院有限公司;攀鋼集團冶金工程技術(shù)有限公司;攀鋼集團攀枝花鋼釩有限公司