專利名稱：沉釩母液高鹽廢水中硫酸鈉、硫酸銨濃縮、冷析分離方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于釩化工、其他化工以及冶金行業(yè)重金屬提煉中廢水處理生產(chǎn)領(lǐng)域，具體涉及沉釩母液高鹽廢水中硫酸鈉、硫酸銨濃縮、結(jié)晶分離方法。
背景技術(shù)：
釩化工企業(yè)在氧化釩的生產(chǎn)過程中，將釩渣或釩鐵精礦與鈉鹽(碳酸鈉或氯化鈉)一起培燒，共同反應(yīng)，生產(chǎn)可溶于水的釩酸鈉和其他多種不溶物，然后加水將培燒熟料中的釩酸鈉溶解浸出，形成釩酸鈉水溶液，再加硫酸調(diào)PH值至2-2. 5，并加入過量的硫酸銨與釩酸鈉反應(yīng)生成多釩酸銨沉淀，進(jìn)一步分離后剩余大量沉釩上清液。每生產(chǎn)一噸氧化釩最終將產(chǎn)生30-50方沉釩上清液和洗滌廢水，其主要成分為硫酸鈉、硫酸銨和少量氯化鈉等無機(jī)鹽以及釩、鉻等重金屬離子，其中前兩項(xiàng)含量約50，000-130, 000mg/L,釩含量約 80-300mg/L，鉻含量約500_2000mg/L，氯化鈉主要由除磷時(shí)加入的氯化鈣與磷酸鈉反應(yīng)形成，含量約500-1500mg/L。這類廢水遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到廢水外排的國家標(biāo)準(zhǔn)，即便返回生產(chǎn)利用也達(dá)不到回用要求，為此必須妥善處理后才能排放或利用。目前一般處理工藝為先對廢水進(jìn)行釩鉻等重金屬脫除處理，然后再對高濃度鹽類進(jìn)行處理。釩、鉻脫除環(huán)節(jié)工藝技術(shù)成熟，脫除干凈，能夠達(dá)標(biāo)；但高濃度鹽類的脫除較為困難，主要工藝路線有三條一是對釩、 鉻脫除后的廢水先脫除并回用硫酸銨，然后將廢水外排或用于脫硫或高爐潑渣；二是釩、鉻脫除后的廢水先脫除并回用硫酸銨后，進(jìn)行濃縮蒸發(fā)，將硫酸鈉濃縮出售或用于生產(chǎn)其他產(chǎn)品，蒸發(fā)冷凝水回用；三是釩、鉻脫除后的廢水直接進(jìn)行濃縮蒸發(fā)，將硫酸鈉、硫酸銨濃縮成晶體后再出售或進(jìn)一步處理。第一條工藝路線由于高昂的硫酸銨處理成本且環(huán)保不能達(dá)標(biāo)，在以前曾有個(gè)別環(huán)保要求不高的廠家采用，現(xiàn)已為各個(gè)廠家尤其是大型用戶拋棄；第二條工藝路線廢水能夠全部回用，環(huán)保亦可達(dá)標(biāo)，但也因?yàn)槊摪背杀具^高而很少有人采用；第三條工藝路線采用先行濃縮，再進(jìn)行分離的處理思路，廢水完全回用，能滿足即將出臺(tái)的釩行業(yè)污染物排放國家標(biāo)準(zhǔn)的各類環(huán)保要求，并為固廢深化處理利用打下基礎(chǔ)，已發(fā)展成為目前廢水達(dá)標(biāo)處理的主要工藝，但由于運(yùn)行費(fèi)用高，且產(chǎn)出的硫酸鈉含有大量未分離的硫酸銨難以使用，形成資源浪費(fèi)，因而也面臨著固廢如何深化利用、運(yùn)行費(fèi)用如何降低等亟待解決的問題。因此，釩化工企業(yè)和類似的其他重金屬提煉企業(yè)，急需一種技術(shù)處理方法，能將廢水處理中產(chǎn)生的固廢進(jìn)一步分解利用，實(shí)現(xiàn)廢水零排放，同時(shí)投資相對適中，運(yùn)行費(fèi)用較低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種沉釩母液高鹽廢水中硫酸鈉、硫酸銨濃縮、結(jié)晶分離方法，使廢水經(jīng)處理后完全能符合國家環(huán)保要求，并在企業(yè)內(nèi)部或在一定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)資源循環(huán)利用和綜合利用，從而變廢為寶，最終提高生產(chǎn)質(zhì)量，提升社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種沉釩母液高鹽廢水中硫酸鈉、硫酸銨濃縮、冷析分離方法，廢水母液經(jīng)除釩除鉻后，先將母液在70 75°C蒸發(fā)至硫酸銨不飽和、部分硫酸鈉飽和，硫酸鈉飽和濃漿從濃縮系統(tǒng)中排出，進(jìn)入離心機(jī)進(jìn)行離心分離，得到純凈的無水硫酸鈉晶體；余液進(jìn)入下一效，在60 65°C繼續(xù)蒸發(fā)至硫酸銨接近飽和，硫酸鈉再次結(jié)晶析出，離心分離出無水硫酸鈉；硫酸鈉分離后，剩余濃漿為硫酸鈉、硫酸銨的共飽和溶液，進(jìn)入中間緩存池，將其降溫并進(jìn)一步冷凍至0°C 5°C，進(jìn)行再次結(jié)晶，過濾出硫酸銨、硫酸鈉復(fù)鹽后，余液即為濃度在30%以上的硫酸銨溶液，進(jìn)入儲(chǔ)罐可直接回用；復(fù)鹽烘干后與分離出的無水硫酸鈉混合包裝合并使用；一次結(jié)晶后的硫酸銨上清液暫時(shí)不進(jìn)入硫酸銨儲(chǔ)罐，先在57-65°C的溫度下，在上清液蒸發(fā)器中蒸發(fā)濃縮至硫酸鈉接近飽和，使硫酸銨單獨(dú)結(jié)晶析出并離心分離送入硫酸銨儲(chǔ)罐，分離后的濃漿送入中間緩存池冷卻、結(jié)晶、分離；同時(shí)，將一次結(jié)晶出的復(fù)鹽暫不烘干，而是加水溶解后，送入濃縮蒸發(fā)復(fù)鹽蒸發(fā)器，在57-65°C進(jìn)行濃縮，蒸發(fā)至硫酸銨接近飽和，則硫酸鈉單獨(dú)結(jié)晶析出，離心分離后再次獲得純凈的無水硫酸鈉，分離后的濃漿送入中間緩存池冷卻、結(jié)晶、分離，并將本次復(fù)鹽蒸發(fā)和硫酸銨上清液蒸發(fā)、分離、冷凍后結(jié)晶的復(fù)鹽送入復(fù)鹽蒸發(fā)器，高溫結(jié)晶并與母液分離后與先前兩次得到的無水硫酸鈉混合包裝使用，將本次復(fù)鹽蒸發(fā)和硫酸銨上清液蒸發(fā)、分離、冷凍后產(chǎn)生的硫酸銨上清液送入硫酸銨儲(chǔ)罐，與之前單獨(dú)分離出的硫酸銨混合回用。本發(fā)明的主要特點(diǎn)在于在廢水蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)中直接介入冷卻結(jié)晶系統(tǒng)，二者互相依托，使高鹽廢水在一個(gè)整體系統(tǒng)中直接完成固液分離和固廢分離廢水、硫酸銨完全回用，硫酸鈉不含結(jié)晶水且含量高，并成粉狀，可直接利用，從而實(shí)現(xiàn)廢水零排放、固廢全利用的環(huán)保要求和循環(huán)經(jīng)濟(jì)目標(biāo)?？捎糜陬愃乒に囘^程的廢水綜合處理利用。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例1工藝流程圖。圖2為本發(fā)明實(shí)施例2工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 本發(fā)明工藝流程見附圖1，本發(fā)明的基本工藝過程如下廢水母液經(jīng)除釩除鉻并過濾后，進(jìn)入濃縮蒸發(fā)系統(tǒng)，在75°C蒸發(fā)至硫酸銨不飽和、 部分硫酸鈉飽和，硫酸鈉飽和濃漿從濃縮系統(tǒng)中排出，進(jìn)入離心機(jī)進(jìn)行離心分離，得到部分純凈的無水硫酸鈉晶體；余液進(jìn)入下一效，在65°C繼續(xù)蒸發(fā)至硫酸銨接近飽和，硫酸鈉再次結(jié)晶析出，離心分離出無水硫酸鈉；硫酸鈉分離后，剩余濃漿為硫酸鈉、硫酸銨的共飽和溶液，進(jìn)入中間緩存池，將其降溫并進(jìn)一步冷凍至0°C 5°C，進(jìn)行再次結(jié)晶，同溫下過濾出硫酸銨、硫酸鈉復(fù)鹽后，余液即為濃度在30%以上的硫酸銨溶液(含少量硫酸鈉)，進(jìn)入儲(chǔ)罐可直接回用；復(fù)鹽烘干后與分離出的無水硫酸鈉混合包裝合并使用；實(shí)施例2:本發(fā)明工藝流程見附圖2，本發(fā)明的基本工藝過程如下1、經(jīng)釩鉻脫除后重金屬含量達(dá)標(biāo)的沉釩廢水進(jìn)行過濾，澄清后的上清液進(jìn)入蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)進(jìn)行濃縮蒸發(fā)；
2、蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)為多效蒸發(fā)，根據(jù)硫酸鈉、硫酸銨(氯化鈉由于含量較少，可暫時(shí)忽略，只是在系統(tǒng)選材時(shí)適當(dāng)考慮)共溶時(shí)的相圖資料，先將廢水在75°C蒸發(fā)至硫酸銨不飽和、部分硫酸鈉飽和，從而使部分硫酸鈉結(jié)晶析出，離心分離得到純凈的無水硫酸鈉晶體；余液進(jìn)入下一效，隨同系統(tǒng)物料在65°C繼續(xù)蒸發(fā)至硫酸銨接近飽和，硫酸鈉再次結(jié)晶析出，離心分離出無水硫酸鈉，硫酸鈉固形物中，硫酸鈉含量高于98% ；3、硫酸鈉分離后，剩余濃漿為硫酸鈉、硫酸銨的共飽和溶液，進(jìn)入中間緩存池，將其降溫并通過冷凍機(jī)進(jìn)一步冷凍至o°c，進(jìn)行再次結(jié)晶，過濾出硫酸銨、硫酸鈉復(fù)鹽后，上清液主要是硫酸銨溶液。根據(jù)o°c時(shí)硫酸鈉、硫酸銨共溶時(shí)的相圖資料，此時(shí)溶液中硫酸銨的濃度將達(dá)30%以上，按固態(tài)物料計(jì)算，折合硫酸銨含量高于88%，硫酸鈉含量低于12% ；4、為提高硫酸銨純度和硫酸鈉、硫酸銨回收率，將“3”中獲得的硫酸銨(少量硫酸鈉)溶液，先與緩存池中需降溫的溶液間接進(jìn)行熱交換，然后在60°C溫度下，在上清液蒸發(fā)器中單獨(dú)蒸發(fā)濃縮至硫酸鈉接近飽和，從而使硫酸銨單獨(dú)結(jié)晶析出并離心分離，余液降溫并冷凍至0°C，濾出結(jié)晶的復(fù)鹽，上清液為硫酸銨溶液(少量硫酸鈉)，成分與“3”相同；結(jié)晶出的硫酸銨晶體中，接固態(tài)物料計(jì)算，折合硫酸銨含量高于98% ；5、同時(shí)，“3”冷凍中結(jié)晶出來的為硫酸鈉、硫酸銨的復(fù)鹽，將該復(fù)鹽加水溶解后， 送入濃縮蒸發(fā)系統(tǒng)復(fù)鹽蒸發(fā)器，在60°C進(jìn)行濃縮，蒸發(fā)至硫酸銨接近飽和，則硫酸鈉結(jié)晶析出，離心分離后再次獲得純凈的無水硫酸鈉，成分同“2” ；將剩余濃漿降溫并冷卻至0°C，進(jìn)行再次結(jié)晶，濾除結(jié)晶的復(fù)鹽后，余液為硫酸銨(少量硫酸鈉)溶液，此時(shí)溶液中的硫酸鈉、 硫酸銨的含量、濃度均與第3步一致；6、“4”、“5”冷凍中結(jié)晶出來的硫酸鈉、硫酸銨的復(fù)鹽，加水溶解后送入復(fù)鹽蒸發(fā)器進(jìn)一步蒸發(fā)，使硫酸鈉(部分硫酸銨)在60°C以非復(fù)鹽形式析出并離心分離；7、將“4”、“5”中獲得的硫酸銨晶體和溶液送入硫酸銨儲(chǔ)罐中備用。經(jīng)檢測分析， 硫酸銨、硫酸鈉固樣混合物中，折合硫酸銨含量大于90%，硫酸鈉含量小于10% ；硫酸銨溶液中，硫酸銨濃度在50 %以上，常溫下已有較多晶體析出；8、將“2”、“6”中獲得的硫酸鈉(部分硫酸銨)晶體混合包裝。按固形物料計(jì)算， 硫酸鈉含量大于90%，硫酸銨含量小于10%。最終硫酸銨的利用率在80%以上，其余約不足20%隨同硫酸鈉一并利用；硫酸鈉利用率在95%以上，其余約不足5%留在硫酸銨溶液中。本發(fā)明主要設(shè)備和設(shè)施包括蒸發(fā)器、循環(huán)泵、真空泵、離心機(jī)、冷凍機(jī)、過濾裝置、 干燥器、儲(chǔ)液罐、緩存池等。本發(fā)明中，復(fù)鹽蒸發(fā)系統(tǒng)和硫酸銨上清液蒸發(fā)系統(tǒng)的蒸發(fā)熱量利用蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)剩余的冷凝熱量，無需另外植入熱源；冷卻后剩余的硫酸銨溶液，與需進(jìn)行冷卻的濃漿進(jìn)行間接熱交換，以節(jié)約冷卻過程的能耗；系統(tǒng)本身無物料富集問題。
權(quán)利要求
1.一種沉釩母液高鹽廢水中硫酸鈉、硫酸銨濃縮、冷析分離方法，其特征在于廢水母液經(jīng)除釩除鉻后，先將母液在70 75°C蒸發(fā)至硫酸銨不飽和、部分硫酸鈉飽和，硫酸鈉飽和濃漿從濃縮系統(tǒng)中排出，進(jìn)入離心機(jī)進(jìn)行離心分離，得到純凈的無水硫酸鈉晶體；余液進(jìn)入下一效，在60 65°C繼續(xù)蒸發(fā)至硫酸銨接近飽和，硫酸鈉再次結(jié)晶析出，離心分離出無水硫酸鈉；硫酸鈉分離后，剩余濃漿為硫酸鈉、硫酸銨的共飽和溶液，進(jìn)入中間緩存池，將其降溫并進(jìn)一步冷凍至0°C 5°C，進(jìn)行再次結(jié)晶，過濾出硫酸銨、硫酸鈉復(fù)鹽后，余液即為濃度在30%以上的硫酸銨溶液，進(jìn)入儲(chǔ)罐可直接回用；復(fù)鹽烘干后與分離出的無水硫酸鈉混合包裝合并使用；
2.如權(quán)利要求1所述的沉釩母液高鹽廢水中硫酸鈉、硫酸銨濃縮、冷析分離方法，其特征在于一次結(jié)晶后的硫酸銨上清液暫時(shí)不進(jìn)入硫酸銨儲(chǔ)罐，先在57-65°C的溫度下，在上清液蒸發(fā)器中蒸發(fā)濃縮至硫酸鈉接近飽和，使硫酸銨單獨(dú)結(jié)晶析出并離心分離送入硫酸銨儲(chǔ)罐，分離后的濃漿送入中間緩存池冷卻、結(jié)晶、分離；同時(shí)，將一次結(jié)晶出的復(fù)鹽暫不烘干，而是加水溶解后，送入濃縮蒸發(fā)復(fù)鹽蒸發(fā)器，在57-65°C進(jìn)行濃縮，蒸發(fā)至硫酸銨接近飽和，則硫酸鈉單獨(dú)結(jié)晶析出，離心分離后再次獲得純凈的無水硫酸鈉，分離后的濃漿送入中間緩存池冷卻、結(jié)晶、分離，并將本次復(fù)鹽蒸發(fā)和硫酸銨上清液蒸發(fā)、分離、冷凍后結(jié)晶的復(fù)鹽送入復(fù)鹽蒸發(fā)器，高溫結(jié)晶并與母液分離后與先前兩次得到的無水硫酸鈉混合包裝使用，將本次復(fù)鹽蒸發(fā)和硫酸銨上清液蒸發(fā)、分離、冷凍后產(chǎn)生的硫酸銨上清液送入硫酸銨儲(chǔ)罐，與之前單獨(dú)分離出的硫酸銨混合回用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種沉釩母液高鹽廢水中硫酸鈉、硫酸銨濃縮、冷析分離方法，廢水母液經(jīng)除釩除鉻后，母液在75℃和65℃蒸發(fā)濃縮，使無水硫酸鈉結(jié)晶析出，離心分離出無水硫酸鈉，分離后濃漿降溫并冷卻至0-5℃，使得硫酸銨、硫酸鈉復(fù)鹽析出，余液即為硫酸銨溶液，進(jìn)入儲(chǔ)罐可直接回用；復(fù)鹽烘干后與分離出的無水硫酸鈉混合包裝合并使用。本發(fā)明的主要特點(diǎn)在于在廢水蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)中直接介入冷卻結(jié)晶系統(tǒng)，二者互相依托，使高鹽廢水在一個(gè)整體系統(tǒng)中直接完成固液分離和固廢分離，廢水、硫酸銨完全回用，硫酸鈉不含結(jié)晶水且含量高，并成粉狀，可直接利用，從而實(shí)現(xiàn)廢水零排放、固廢全利用的環(huán)保要求和循環(huán)經(jīng)濟(jì)目標(biāo)。
文檔編號(hào)C02F9/10GK102249262SQ20111011209
公開日2011年11月23日 申請日期2011年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月29日
發(fā)明者史永軍, 吳玄斌, 王文領(lǐng) 申請人:史永軍, 王文領(lǐng)