專(zhuān)利名稱(chēng)：一種四氧化三鈷生產(chǎn)過(guò)程中循環(huán)利用碳酸氫銨的新工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化工原料制備領(lǐng)域中的資源綜合利用技術(shù)，具體為一種用于在利用碳酸鈷作為原料制備四氧化三鈷生產(chǎn)中的四氧化三鈷生產(chǎn)過(guò)程中循環(huán)利用碳酸氫銨的新工藝。
背景技術(shù)：
四氧化三鈷粉末用途十分廣泛，其用途包括壓敏電阻、氣體傳感器敏感元件、磁性材料、超級(jí)電容器、催化劑、光學(xué)材料、鋰離子電池正極材料等。四氧化三鈷的制備方法很多，其中濕法沉淀-固相熱解法中的用碳酸氫銨沉淀氯化鈷溶液制備碳酸鈷前驅(qū)體進(jìn)而煅燒制備四氧化三鈷的生產(chǎn)工藝，由于該法具有反應(yīng)條件溫和、工藝簡(jiǎn)單、產(chǎn)物組成均勻而且純度高等特點(diǎn)，是當(dāng)前及其今后一段時(shí)期的主要生產(chǎn)方法之一?，F(xiàn)有碳酸鈷-四氧化三鈷工藝技術(shù)如下:
合成過(guò)程反應(yīng)方程式
2CoC12+5NH4HC03 = 2CoC03 丨 +4NH4C1 (L)+3C02+3H20+NH3
--------------------φ· 廢水濃縮、蒸發(fā)、結(jié)晶過(guò)程反應(yīng)方程式
NH4Cl (L) = NH4Cl (S)丨-------------------②
煅燒過(guò)程反應(yīng)方程式
3CoC03+ 1/2 O2 = Co3O4 + 3C02 丨-------------------③
從反應(yīng)式①可以看出，在合成過(guò)程中要不斷添加新碳酸氫銨，并且產(chǎn)生大量的氯化銨廢水；廢水需要經(jīng)過(guò)反應(yīng)式②的濃縮、蒸發(fā)、結(jié)晶生產(chǎn)固體氯化銨產(chǎn)品后達(dá)標(biāo)排放；反應(yīng)式
③碳酸鈷煅燒過(guò)程產(chǎn)生大量的二氧化碳溫室氣體排放入大氣中。上述工藝路線存在的缺點(diǎn)有:
1、合成過(guò)程中需要不斷添加新碳酸氫銨；
2、碳酸鈷煅燒過(guò)程產(chǎn)生大量的二氧化碳溫室氣體排放入大氣中；
3、氨氮資源沒(méi)有得到最經(jīng)濟(jì)、合理的利用；
4、需要溶解固體碳酸氫銨工序。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種四氧化三鈷生產(chǎn)過(guò)程中循環(huán)利用碳酸氫銨的新工藝，以解決上述背景技術(shù)中的缺點(diǎn)。本發(fā)明所解決的技術(shù)問(wèn)題采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):
一種四氧化三鈷生產(chǎn)過(guò)程中循環(huán)利用碳酸氫銨的新工藝，利用處理含氨氮廢水產(chǎn)生的稀氨水去吸收碳酸鈷煅燒四氧化三鈷過(guò)程中產(chǎn)生的二氧化碳?xì)怏w來(lái)合成碳酸氫銨溶液，并將此碳酸氫銨溶液再循環(huán)使用到碳酸鈷合成過(guò)程中。其工藝技術(shù)中的合成過(guò)程反應(yīng)方程式如下:
2CoC12+5NH4HC03 = 2CoC03 丨 +4NH4C1 (L)+3C02 丨 +3H20+NH3 丨--------①
煅燒過(guò)程反應(yīng)方程式
3 C ο C O 3 + 1/2 O2 = Co3O4 + 3 C O 2
-------------------②
廢水處理反應(yīng)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
具體工藝流程 說(shuō)明如下:
1、碳酸鈷合成
2CoC12+5NH4HC03 = 2CoC03 丨 +4NH4C1 (L)+3C02 丨 +3H20+NH3 丨--------①
碳酸鈷合成過(guò)程中碳酸氫銨來(lái)自廢水處理過(guò)程中產(chǎn)生的碳酸氫銨溶液，濃度根據(jù)需要可以調(diào)控，因而沒(méi)有固體碳酸氫銨溶解這一過(guò)程。2、碳酸鈷煅燒四氧化三鈷過(guò)程
3 C ο C O 3 + 1/2 O2 = Co3O4 + 3 C O 2
-------------------②
煅燒過(guò)程發(fā)生的反應(yīng)不變，然而煅燒設(shè)備中增加二氧化碳?xì)怏w的密閉、回收裝置來(lái)達(dá)到回收二氧化碳?xì)怏w供合成液體碳酸氫銨使用。3、廢水處理過(guò)程
Α、首先對(duì)熟石灰加水進(jìn)行硝化，將熟石灰轉(zhuǎn)化為硝石灰，反應(yīng)過(guò)程如下:
Ca0 + H20 = Ca (OH) 2
----------------③
B、上述的硝石灰與來(lái)自碳酸鈷合成過(guò)程產(chǎn)生的高濃度氯化銨廢水按照計(jì)算的物料比例加入反應(yīng)塔進(jìn)行充分反應(yīng)，利用汽提法將反應(yīng)生成的氨由液態(tài)轉(zhuǎn)化為氣態(tài)進(jìn)入水噴淋吸收裝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、碳酸氫銨的合成 Α、二氧化碳?xì)怏w凈化、增壓
將來(lái)自煅燒工序回收的二氧化碳混合氣體，除氧凈化，除氧過(guò)程采用物理除氧方法中的變壓吸附法除氧，此過(guò)程中，氣體的總工藝流程為=CO2的混合氣經(jīng)混合氣體增壓機(jī)加壓到0.6MPa下進(jìn)變壓吸附除氧 裝置，常壓下解析的CO2氣體再由CO2壓縮機(jī)加壓到0.3MPa進(jìn)碳酸氫銨生產(chǎn)裝置。B、碳酸氫銨的合成氣體流程:來(lái)自CO2壓縮機(jī)的原料氣先進(jìn)入氣液分離器，分離出冷凝液后從碳化主塔下部進(jìn)入碳化主塔與氨水進(jìn)行碳化反應(yīng)，反應(yīng)后的氣體從碳化主塔頂部出來(lái)，再?gòu)奶蓟彼虏窟M(jìn)入碳化副塔與副塔內(nèi)的氨水反應(yīng)。然后氣體從碳化副塔的頂部出，再進(jìn)氨回收塔的下部進(jìn)入氨回收塔，氣體在氨回收塔內(nèi)與塔內(nèi)自上而下的軟水直接接觸，回收氣體中所帶的氨。最后氣體從氨回收塔頂部出來(lái)，進(jìn)入鼓泡吸收塔再一次吸收氣體中尾氣氨，出鼓泡塔的氣體排向大氣。氨水流程:來(lái)自廢水處理工序的稀氨水，進(jìn)氨水貯槽。再由氨水泵從副碳化塔的上部送入副碳化塔，氨水在副碳化塔內(nèi)與自下而上的氣體接觸，吸收氣體中的CO2，然后吸收CO2的氨水再由碳化泵從副碳化塔抽出送向主碳化塔的上部進(jìn)入碳化主塔，氨水在碳化主塔內(nèi)與自下而上的氣體接觸，與氣體中的CO2進(jìn)行碳化反應(yīng)生成碳酸氫銨。反應(yīng)后的碳酸氫銨溶液從碳化主塔的塔底出來(lái)送出界區(qū)，返回碳酸鈷合成工序回用，化學(xué)式可表述為:
NH3.Η20(稀氨水)+C02 = NH4HCO3(L)-------------------⑥。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及有益效果在于:
1、工藝過(guò)程消耗廉價(jià)的熟石灰，將高濃度的氯化銨溶液中氨氮轉(zhuǎn)化為氨水，吸收煅燒過(guò)程產(chǎn)生的二氧化碳?xì)怏w，合成碳酸氫銨溶液，回用到碳酸鈷的合成工序中，做到了碳酸氫銨的資源再利用，降低了生產(chǎn)成本；
2、大大降低二氧化碳溫室氣體的排放量，將二氧化碳變廢為寶得到利用，為國(guó)家節(jié)能減排做出貢獻(xiàn)；
3、取消了固體碳酸氫銨的溶解工序，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了勞動(dòng)效率。


圖1為本發(fā)明的示意圖。
具體實(shí)施例方式下面舉實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。1、碳酸鈷合成
2CoC12+5NH4HC03 = 2CoC03 丨 +4NH4C1 (L)+3C02 丨 +3H20+NH3 丨--------①
碳酸鈷合成過(guò)程中反應(yīng)方程式與老工藝不變，氯化鈷溶液以及合成過(guò)程控制的技術(shù)指標(biāo)也與老工藝一樣，但是碳酸氫銨來(lái)源就不一樣了。老工藝中的碳酸氫銨來(lái)自外購(gòu)固體碳酸氫銨，需要加水溶解達(dá)到工藝指標(biāo)要求的濃度溶液；新工藝的碳酸氫銨來(lái)自廢水處理過(guò)程中產(chǎn)生的碳酸氫銨溶液，濃度根據(jù)需要可以調(diào)控，沒(méi)有固體碳酸氫銨溶解這一過(guò)程。2、碳酸鈷煅燒四氧化三鈷過(guò)程
權(quán)利要求
1.一種四氧化三鈷生產(chǎn)過(guò)程中循環(huán)利用碳酸氫銨的新工藝，其特征在于利用處理含氨氮廢水產(chǎn)生的稀氨水去吸收碳酸鈷煅燒四氧化三鈷過(guò)程中產(chǎn)生的二氧化碳?xì)怏w來(lái)合成碳酸氫銨溶液，并將此碳酸氫銨溶液再循環(huán)使用到碳酸鈷合成過(guò)程中，其操作工藝步驟中包括:1)、碳酸鈷合成；2)、碳酸鈷煅燒四氧化三鈷；3)、廢水處理過(guò)程；4)、碳酸氫銨的合成。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種四氧化三鈷生產(chǎn)過(guò)程中循環(huán)利用碳酸氫銨的新工藝，其特征在于，其廢水處理過(guò)程的工藝流程如下A、首先對(duì)熟石灰加水進(jìn)行硝化，將熟石灰轉(zhuǎn)化為硝石灰；B、上述的硝石灰與來(lái)自碳酸鈷合成過(guò)程產(chǎn)生的高濃度氯化銨廢水按照物料比例加入反應(yīng)塔進(jìn)行充分反應(yīng)，利用汽提法將反應(yīng)生成的氨由液態(tài)轉(zhuǎn)化為氣態(tài)進(jìn)入水噴淋吸收裝置生成稀氨水供下道工序使用。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種四氧化三鈷生產(chǎn)過(guò)程中循環(huán)利用碳酸氫銨的新工藝，其特征在于，其碳酸氫銨的合成過(guò)程的工藝流程如下A、二氧化碳?xì)怏w凈化、增壓將來(lái)自煅燒工序回收的二氧化碳混合氣體，除氧凈化，除氧過(guò)程采用物理除氧方法中的變壓吸附法除氧，此過(guò)程中，氣體的總工藝流程為CO2的混合氣經(jīng)混合氣體增壓機(jī)加壓到O. 6MPa下進(jìn)變壓吸附除氧裝置，常壓下解析的 CO2氣體再由CO2壓縮機(jī)加壓到O. 3MPa進(jìn)碳酸氫銨生產(chǎn)裝置；B、碳酸氫銨的合成氣體流程來(lái)自CO2壓縮機(jī)的原料氣先進(jìn)入氣液分離器，分離出冷凝液后從碳化主塔下部進(jìn)入碳化主塔與氨水進(jìn)行碳化反應(yīng)，反應(yīng)后的氣體從碳化主塔頂部出來(lái)，再?gòu)奶蓟彼虏窟M(jìn)入碳化副塔與副塔內(nèi)的氨水反應(yīng)；然后氣體從碳化副塔的頂部出，再進(jìn)氨回收塔的下部進(jìn)入氨回收塔，氣體在氨回收塔內(nèi)與塔內(nèi)自上而下的軟水直接接觸，回收氣體中所帶的氨；最后氣體從氨回收塔頂部出來(lái)，進(jìn)入鼓泡吸收塔再一次吸收氣體中尾氣氨，出鼓泡塔的氣體排向大氣；氨水流程來(lái)自廢水處理工序的稀氨水，進(jìn)氨水貯槽，再由氨水泵從副碳化塔的上部送入副碳化塔，氨水在副碳化塔內(nèi)與自下而上的氣體接觸，吸收氣體中的CO2，然后吸收CO2的氨水再由碳化泵從副碳化塔抽出送向主碳化塔的上部進(jìn)入碳化主塔，氨水在碳化主塔內(nèi)與自下而上的氣體接觸，與氣體中的CO2進(jìn)行碳化反應(yīng)生成碳酸氫銨，反應(yīng)后的碳酸氫銨溶液從碳化主塔的塔底出來(lái)送出界區(qū)，返回碳酸鈷合成工序回用。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種四氧化三鈷生產(chǎn)過(guò)程中循環(huán)利用碳酸氫銨的新工藝，其特征在于，所述的碳酸鈷煅燒四氧化三鈷過(guò)程使用的煅燒設(shè)備中增加有二氧化碳?xì)怏w的密閉、回收裝置來(lái)達(dá)到回收二氧化碳?xì)怏w供合成液體碳酸氫銨使用。
全文摘要
一種四氧化三鈷生產(chǎn)過(guò)程中循環(huán)利用碳酸氫銨的新工藝，利用處理含氨氮廢水產(chǎn)生的稀氨水去吸收碳酸鈷煅燒四氧化三鈷過(guò)程中產(chǎn)生的二氧化碳?xì)怏w來(lái)合成碳酸氫銨溶液，并將此碳酸氫銨溶液再循環(huán)使用到碳酸鈷合成過(guò)程中。本發(fā)明所述的工藝可有效實(shí)現(xiàn)碳酸氫銨的資源再利用，降低了生產(chǎn)成本，節(jié)能環(huán)保的同時(shí)可有效降低相關(guān)作業(yè)工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了勞動(dòng)效率，具有較佳的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號(hào)C01G51/04GK103253716SQ201310228528
公開(kāi)日2013年8月21日 申請(qǐng)日期2013年6月9日 優(yōu)先權(quán)日2013年6月9日
發(fā)明者謝福標(biāo), 蔣光勤, 吳陽(yáng)紅 申請(qǐng)人:贛州騰遠(yuǎn)鈷業(yè)有限公司