專利名稱：一種用黃磷爐渣制備碳酸鈣聯(lián)產(chǎn)氯化鈉和無水偏硅的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化工三廢治理和利用的技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種用黃磷爐渣制備碳酸鈣 聯(lián)產(chǎn)氯化鈉和無水偏硅的方法。
背景技術(shù)：
黃磷爐渣是黃磷廠排放的工業(yè)廢渣每生產(chǎn)一噸黃磷要排放8 10噸的黃磷爐 渣，目前我國黃磷爐渣的排放量達(dá)200多萬噸，長期以來未得到有效利用，作為工業(yè)廢渣堆 積如山。由于黃磷渣中含有少量的磷酸根離子和氟離子，在雨水中會(huì)逐漸溶解而滲入在下， 嚴(yán)重污染環(huán)境。黃磷爐渣是利用磷礦石生產(chǎn)黃磷后的工業(yè)副產(chǎn)品，在冶煉過程中，處于熔融狀態(tài) 下的磷渣經(jīng)水淬而冷卻，經(jīng)分析其中的主要成分是硅酸鹽玻璃體，SiO2和CaO總含量近 90%，具有潛在的水化活性。碳酸鈣有廣泛的用途，市場需求量很大，例如橡膠行業(yè)碳酸鈣是橡膠工業(yè)中使用量最大大填充劑之一。碳酸鈣大量填充在橡 膠之中，可增加其制品的容積，并節(jié)約昂貴的天然橡膠，從而大大降低成本。碳酸鈣填入橡 膠中，能獲得比純橡膠硫化物更高的抗張強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度和耐磨性。塑料行業(yè)碳酸鈣在塑料制品中能起到一種骨架作用，對塑料制品尺寸的穩(wěn)定性 有很大作用，還能提高制品的硬度，并提高制品的表面光澤和表面平整性。由于碳酸鈣白度 在90%以上，還取代昂貴的白色顏料。油漆行業(yè)碳酸鈣在油漆行業(yè)中的用量也較大，是如在稠漆中用量為30%以上。水性涂料行業(yè)碳酸鈣在水性涂料行業(yè)的用途更為廣泛，能使涂料不沉降，易分 散，光澤好等特性，在水性涂料用量為20 60%。另外，碳酸鈣在造紙工業(yè)的重要作用，能保證紙張的強(qiáng)度和白度，且成本較低。在 電纜行業(yè)產(chǎn)品中，能起一定的絕緣作用。據(jù)有關(guān)資料分析，到2010年，我國的碳酸鈣市場需求量為塑料工業(yè)重質(zhì)碳酸鈣 的需求量預(yù)計(jì)將達(dá)到22萬噸；造紙工業(yè)將需要超細(xì)重質(zhì)碳酸鈣60萬噸左右；橡膠工業(yè) 總需求量將達(dá)到20萬噸左右；油漆涂料需超細(xì)重質(zhì)碳酸鈣6萬噸左右；膠粘劑和密封劑 將消耗碳酸鈣55萬噸左右，超細(xì)活性重質(zhì)碳酸鈣的用量將達(dá)到11萬噸左右。氯化鈉有廣泛的用途，例如，醫(yī)療上的生理鹽水是用氯化鈉配制的；農(nóng)業(yè)上可以用 氯化鈉溶液來選種；工業(yè)上可以氯化鈉為原料來制取碳酸鈉、氫氧化鈉、氯氣和鹽酸等；此 夕卜，還可用食鹽腌漬蔬菜、魚、肉、蛋等，腌制成的食品不僅風(fēng)味獨(dú)特，還可延長保存時(shí)間；公 路上的積雪也可以用氯化鈉來消除，等等。而無水偏硅主要用作是洗衣粉助洗劑、洗衣膏、洗衣液助劑、餐洗凈助洗劑等；其 吸油值高達(dá)70%，去油污能力取代水合偏硅酸鈉(吸油值38%)。無水偏硅也廣發(fā)用于工 業(yè)清洗劑助劑；是金屬清洗劑，重油污清洗劑、石油管道疏通清洗劑、酒瓶奶瓶清洗劑等多 種清洗劑的重要組成成分，去污力強(qiáng)，又有防腐防銹效果；還是陶瓷、水泥、耐火材料、助磨增強(qiáng)劑。ISS具有獨(dú)特的降凝解聚效果，在陶瓷、水泥、耐火材料磨粉生產(chǎn)中，可以有效縮短 細(xì)磨時(shí)間，提高胚體強(qiáng)度和水泥標(biāo)號；另外還有建筑用水泥添加劑、分散劑、電鍍除銹拋光 齊U、PH值緩沖劑、棉紗蒸煮、紙張漂白、織物整理劑、原油、天然氣和水下鉆探工程中用作膠 粘劑和水泥分散劑、金屬防腐防銹劑、高爐維修、砌筑粘結(jié)劑、生產(chǎn)特種潤滑油、觸變劑的助 齊U、玻璃增強(qiáng)劑等等。為了充分利用廢棄的黃磷爐渣，人們對此進(jìn)行大量研究，如申請?zhí)枮?0104711. 2 就公開了一種利用黃磷爐渣制取炭黑的方法，又如申請?zhí)枮?00810007832.0公開了一種 用磷渣生產(chǎn)壓延式微晶玻璃裝飾板材的方法，等等。但是還沒有利用黃磷爐渣制備碳酸鈣 聯(lián)產(chǎn)氯化鈉和無水偏硅的方法的相關(guān)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供了一種利用黃磷爐渣制備氯化 鈣聯(lián)產(chǎn)水玻璃的方法，該方法不但工藝簡單易行，而且變廢為寶，創(chuàng)造出可觀的經(jīng)濟(jì)價(jià)值的 同時(shí)還消除了化工廢渣，治理了環(huán)境污染。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下
一種用黃磷爐渣制備碳酸鈣聯(lián)產(chǎn)氯化鈉和無水偏硅的方法；包括黃磷爐渣的黃磷 爐渣的凈化及合成過程和合成無水偏硅的過程為；所述的黃磷爐渣的凈化及合成過程為先將折算好的黃磷爐渣中的純氧化鈣與鹽 酸溶液按照純物質(zhì)的質(zhì)量比1 1. 1 1. 5置于凈化器中進(jìn)行反應(yīng)，再將反應(yīng)后的物質(zhì)經(jīng) 過第一抽濾器抽濾得到澄清的氯化鈣溶液和二氧化硅濾餅；其中，澄清的氯化鈣溶液與碳酸鈉按照純物質(zhì)的質(zhì)量比1 0. 76 1. 16投入到 合成器里，在徐徐攪拌下進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，再將反應(yīng)后的物質(zhì)經(jīng)過第二抽濾器抽濾得到澄清 的氯化鈉溶液和碳酸鈣濾餅；澄清的氯化鈉溶液依次經(jīng)過減壓蒸餾器、第一冷卻器，減壓蒸餾、冷卻得到氯化鈉
女口
廣 PFt ；所述的合成無水偏硅的過程為將黃磷爐渣的凈化及合成過程中剩下的、數(shù) 量為氧化鈣數(shù)量的83%重量的二氧化硅濾餅，再與純堿采用干法按照純物質(zhì)的質(zhì)量比 1 1.53 1.93投入到混合攪拌器中混合攪拌均勻后，再投入到反射爐里，在徐徐的加熱 下進(jìn)行熔融反應(yīng)使二氧化硅完全溶解；待二氧化硅和純堿完全熔融后放出反射爐進(jìn)入第二 冷卻器中進(jìn)行冷卻，最后經(jīng)過粉碎器粉碎，待達(dá)到常溫的時(shí)裝袋成為無水偏硅產(chǎn)品。黃磷爐渣的凈化及合成過程中，所述的碳酸鈣濾餅依次經(jīng)過離心機(jī)、干燥器、粉碎 機(jī)進(jìn)行洗滌脫水、干燥、粉碎包裝得到碳酸鈣產(chǎn)品。合成無水偏硅的過程中，反射爐為臥式。合成無水偏硅的過程中，在徐徐的加熱下進(jìn)行熔融反應(yīng)使二氧化硅完全溶解；按 照所需要的膜數(shù)進(jìn)行調(diào)配得到中膜數(shù)的硅酸鈣。其化學(xué)反應(yīng)原理為黃磷爐渣的凈化及合成過程的化學(xué)原理為Ca0+2HC1 = = = CaCl2+H20CaCl2+Na2C03 = = = CaC03+2NaCl
黃磷爐渣里除去氧化鈣還剩下氧化硅主要成分。合成無水偏硅的化學(xué)原理為Si02+Na2C03 = = = Na2Si03+C02本發(fā)明利用用黃磷爐渣制備碳酸鈣聯(lián)產(chǎn)氯化鈉和無水偏硅，黃磷爐渣里的氧化鈣 與鹽酸反應(yīng)生成氯化鈣，再與碳酸鈉反應(yīng)抽濾得到澄清的氯化鈉溶液和碳酸鈣濾餅。氯化 鈉經(jīng)蒸餾、冷卻得到固體產(chǎn)品，濾餅經(jīng)洗滌脫水、干燥、粉碎、包裝得到碳酸鈣產(chǎn)品；本發(fā)明 是從市場的實(shí)際需求出發(fā)，采用化學(xué)方法對黃磷爐渣進(jìn)行處理，工藝及生產(chǎn)設(shè)備簡單，生產(chǎn) 力強(qiáng)，不但能變廢為寶，將黃磷爐渣變?yōu)樘妓徕}，同時(shí)還聯(lián)產(chǎn)氯化鈉和無水偏硅；另外，本發(fā) 明在制備氯化鈣聯(lián)產(chǎn)水玻璃的過程中，通過控制工藝條件，還可以同時(shí)生產(chǎn)部分中間產(chǎn)品， 例如兩水氯化鈣產(chǎn)品和按照所需要的膜數(shù)進(jìn)行調(diào)配得到中膜數(shù)的硅酸鈣產(chǎn)品。本發(fā)明是一 種比較實(shí)際的處理和利用的方法，該方法利用廢棄的黃磷爐且工藝簡單，生產(chǎn)成本低廉，其 產(chǎn)品碳酸鈣、氯化鈉和無水偏硅的市場需求量大，不但消除了化工廢渣，治理了環(huán)境污染， 而且還能創(chuàng)造出可觀的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。


圖1是黃磷爐渣凈化及合成產(chǎn)品的工藝流程示意圖，其中
1-凈化器，2-第一抽濾器，3-合成器，4-第二抽濾器，5-減壓蒸餾器，6-第一冷卻器，7-氯化鈉產(chǎn)品，8-離心機(jī)，9-干燥器，10-粉碎機(jī)，11-碳酸鈣產(chǎn)品。圖2是產(chǎn)生無水偏硅的工藝流程示意圖，其中12-混合攪拌器，13-反射爐，14-第二冷卻器，15-粉碎器，16-無水偏硅產(chǎn)品。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。實(shí)施例1一種用黃磷爐渣制備碳酸鈣聯(lián)產(chǎn)氯化鈉和無水偏硅的方法；包括黃磷爐渣的黃磷 爐渣的凈化及合成過程和合成無水偏硅的過程為；所述的黃磷爐渣的凈化及合成過程為先將折算好的黃磷爐渣中的純氧化鈣 400kg與鹽酸溶液按照純物質(zhì)的質(zhì)量比1 1.1置于凈化器1中進(jìn)行反應(yīng)，再將反應(yīng)后的物 質(zhì)經(jīng)過第一抽濾器2抽濾得到澄清的669. 04kg氯化鈣溶液和二氧化硅濾餅；其中，澄清的氯化鈣溶液與碳酸鈉按照純物質(zhì)的質(zhì)量比1 0.76投入到合成器3 里，在徐徐攪拌下進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，再將反應(yīng)后的物質(zhì)經(jīng)過第二抽濾器4抽濾得到澄清的氯 化鈉溶液和碳酸鈣濾餅；澄清的氯化鈉溶液依次經(jīng)過減壓蒸餾器5、第一冷卻器6，減壓蒸餾、冷卻得到 561. 24kg氯化鈉產(chǎn)品7 ；碳酸鈣濾餅依次經(jīng)過離心機(jī)8、干燥器9、粉碎機(jī)10進(jìn)行洗滌脫水、干燥、粉碎包裝 得到479. 69kg碳酸鈣產(chǎn)品11產(chǎn)品。所述的合成無水偏硅的過程為將黃磷爐渣的凈化及合成過程中剩下的二氧化硅 濾餅數(shù)量為氧化鈣數(shù)量的83%重量為555. 31kg，再與純堿采用干法按照純物質(zhì)的質(zhì)量比1 1.53投入到混合攪拌器12中混合攪拌均勻后，再投入到的臥式反射爐13里，在徐徐的 加熱下進(jìn)行熔融反應(yīng)使二氧化硅完全溶解；按照所需要的膜數(shù)進(jìn)行調(diào)配得到中膜數(shù)的硅酸 鈣；待二氧化硅和純堿完全熔融后放出反射爐13進(jìn)入第二冷卻器14中進(jìn)行冷卻，最后經(jīng)過 粉碎器15粉碎，待達(dá)到常溫的時(shí)裝袋成為1129. 13kg無水偏硅產(chǎn)品16。實(shí)施例2 一種用黃磷爐渣制備碳酸鈣聯(lián)產(chǎn)氯化鈉和無水偏硅的方法；包括黃磷爐渣的黃磷 爐渣的凈化及合成過程和合成無水偏硅的過程為；所述的黃磷爐渣的凈化及合成過程為先將折算好的黃磷爐渣中的純氧化鈣 400kg與鹽酸溶液按照純物質(zhì)的質(zhì)量比1 1.3置于凈化器1中進(jìn)行反應(yīng)，再將反應(yīng)后的物 質(zhì)經(jīng)過第一抽濾器2抽濾得到澄清的790. 69kg氯化鈣溶液和二氧化硅濾餅；其中，澄清的氯化鈣溶液與碳酸鈉按照純物質(zhì)的質(zhì)量比1 0.96投入到合成器3 里，在徐徐攪拌下進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，再將反應(yīng)后的物質(zhì)經(jīng)過第二抽濾器4抽濾得到澄清的氯 化鈉溶液和碳酸鈣濾餅；澄清的氯化鈉溶液依次經(jīng)過減壓蒸餾器5、第一冷卻器6，減壓蒸餾、冷卻得到 837. 83kg氯化鈉產(chǎn)品7 ；碳酸鈣濾餅依次經(jīng)過離心機(jī)8、干燥器9、粉碎機(jī)10進(jìn)行洗滌脫水、干燥、粉碎包裝 得到716. IOkg碳酸鈣產(chǎn)品11產(chǎn)品。所述的合成無水偏硅的過程為將黃磷爐渣的凈化及合成過程中剩下的二氧化硅 濾餅數(shù)量為氧化鈣數(shù)量的83%重量為656. 27kg，再與純堿采用干法按照純物質(zhì)的質(zhì)量比 1 1.63投入到混合攪拌器12中混合攪拌均勻后，再投入到的臥式反射爐13里，在徐徐的 加熱下進(jìn)行熔融反應(yīng)使二氧化硅完全溶解；按照所需要的膜數(shù)進(jìn)行調(diào)配得到中膜數(shù)的硅酸 鈣；待二氧化硅和純堿完全熔融后放出反射爐13進(jìn)入第二冷卻器14中進(jìn)行冷卻，最后經(jīng)過 粉碎器15粉碎，待達(dá)到常溫的時(shí)裝袋成為1334. 42kg無水偏硅產(chǎn)品16。實(shí)施例3一種用黃磷爐渣制備碳酸鈣聯(lián)產(chǎn)氯化鈉和無水偏硅的方法；包括黃磷爐渣的黃磷 爐渣的凈化及合成過程和合成無水偏硅的過程為；所述的黃磷爐渣的凈化及合成過程為先將折算好的黃磷爐渣中的純氧化鈣 400kg與鹽酸溶液按照純物質(zhì)的質(zhì)量比1 1.5置于凈化器1中進(jìn)行反應(yīng)，再將反應(yīng)后的物 質(zhì)經(jīng)過第一抽濾器2抽濾得到澄清的912. 33kg氯化鈣溶液和二氧化硅濾餅；其中，澄清的氯化鈣溶液與碳酸鈉按照純物質(zhì)的質(zhì)量比1 1.16投入到合成器3 里，在徐徐攪拌下進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，再將反應(yīng)后的物質(zhì)經(jīng)過第二抽濾器4抽濾得到澄清的氯 化鈉溶液和碳酸鈣濾餅；澄清的氯化鈉溶液依次經(jīng)過減壓蒸餾器5、第一冷卻器6，減壓蒸餾、冷卻得到 961.65kg氯化鈉產(chǎn)品7 ；碳酸鈣濾餅依次經(jīng)過離心機(jī)8、干燥器9、粉碎機(jī)10進(jìn)行洗滌脫水、干燥、粉碎包裝 得到3287. 68kg碳酸鈣產(chǎn)品11產(chǎn)品。所述的合成無水偏硅的過程為將黃磷爐渣的凈化及合成過程中剩下的二氧化硅 濾餅數(shù)量為氧化鈣數(shù)量的83%重量為757. 23kg，再與純堿采用干法按照純物質(zhì)的質(zhì)量比 1 1.93投入到混合攪拌器12中混合攪拌均勻后，再投入到的臥式反射爐13里，在徐徐的加熱下進(jìn)行熔融反應(yīng)使二氧化硅完全溶解；按照所需要的膜數(shù)進(jìn)行調(diào)配得到中膜數(shù)的硅酸鈣；待二氧化硅和純堿完全熔融后放出反射爐13進(jìn)入第二冷卻器14中進(jìn)行冷卻，最后經(jīng)過 粉碎器15粉碎，待達(dá)到常溫的時(shí)裝袋成為1539. 70kg無水偏硅產(chǎn)品16。
上述實(shí)施例，只是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非用來限制本發(fā)明實(shí)施范圍，故凡以本 發(fā)明權(quán)利要求所述的構(gòu)造、特征及原理所做的等效變化或修飾，均應(yīng)包括在本發(fā)明權(quán)利要 求范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種用黃磷爐渣制備碳酸鈣聯(lián)產(chǎn)氯化鈉和無水偏硅的方法；其特征在于包括黃磷爐渣的凈化及合成過程和合成無水偏硅的過程為；所述的黃磷爐渣的凈化及合成過程為先將折算好的黃磷爐渣中的純氧化鈣與鹽酸溶液按照純物質(zhì)的質(zhì)量比1∶1～1.5置于凈化器(1)中進(jìn)行反應(yīng)，再將反應(yīng)后的物質(zhì)經(jīng)過第一抽濾器(2)抽濾得到澄清的氯化鈣溶液和二氧化硅濾餅；其中，澄清的氯化鈣溶液與碳酸鈉按照純物質(zhì)的質(zhì)量比1∶0.76～1.16投入到合成器(3)里，在徐徐攪拌下進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，再將反應(yīng)后的物質(zhì)經(jīng)過第二抽濾器(4)抽濾得到澄清的氯化鈉溶液和碳酸鈣濾餅；所述的合成無水偏硅的過程為將黃磷爐渣的凈化及合成過程中剩下的、數(shù)量為氧化鈣數(shù)量的83％重量的二氧化硅濾餅，再與純堿采用干法按照純物質(zhì)的質(zhì)量比1∶1.53～1.93投入到混合攪拌器(12)中混合攪拌均勻后，再投入到反射爐(13)里，在徐徐的加熱下進(jìn)行熔融反應(yīng)使二氧化硅完全溶解；待二氧化硅和純堿完全熔融后放出反射爐(13)進(jìn)入第二冷卻器(14)中進(jìn)行冷卻，最后經(jīng)過粉碎器(15)粉碎，待達(dá)到常溫的時(shí)裝袋成為無水偏硅產(chǎn)品(16)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用黃磷爐渣制備碳酸鈣聯(lián)產(chǎn)氯化鈉和無水偏硅的方法；其 特征在于黃磷爐渣的凈化及合成過程中，所述的澄清的氯化鈉溶液依次經(jīng)過減壓蒸餾器 (5)、第一冷卻器(6)，減壓蒸餾、冷卻得到氯化鈉產(chǎn)品(7)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用黃磷爐渣制備碳酸鈣聯(lián)產(chǎn)氯化鈉和無水偏硅的方法；其 特征在于黃磷爐渣的凈化及合成過程中，所述的碳酸鈣濾餅依次經(jīng)過離心機(jī)(8)、干燥器 (9)、粉碎機(jī)(10)進(jìn)行洗滌脫水、干燥、粉碎包裝得到碳酸鈣產(chǎn)品(11)產(chǎn)品。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用黃磷爐渣制備碳酸鈣聯(lián)產(chǎn)氯化鈉和無水偏硅的方法；其特 征在于合成無水偏硅的過程中，反射爐(13)為臥式。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用黃磷爐渣制備碳酸鈣聯(lián)產(chǎn)氯化鈉和無水偏硅的方法；其特 征在于合成無水偏硅的過程中，在徐徐的加熱下進(jìn)行熔融反應(yīng)使二氧化硅完全溶解；按 照所需要的膜數(shù)進(jìn)行調(diào)配得到中膜數(shù)的硅酸鈣。
全文摘要
本發(fā)明屬于化工三廢治理和利用的技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種用黃磷爐渣制備碳酸鈣聯(lián)產(chǎn)氯化鈉和無水偏硅的方法；其主要技術(shù)方案為黃磷爐渣里的氧化鈣與鹽酸反應(yīng)生成氯化鈣，再與碳酸鈉反應(yīng)抽濾得到澄清的氯化鈉溶液和碳酸鈣濾餅。氯化鈉經(jīng)蒸餾、冷卻得到固體產(chǎn)品，濾餅經(jīng)洗滌脫水、干燥、粉碎、包裝得到碳酸鈣產(chǎn)品；本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于生產(chǎn)的成本低廉、利潤高、市場需求量大，尤其是工藝及生產(chǎn)設(shè)備簡單；是一種比較實(shí)際的處理和利用的方法，該方法不但消除了化工廢渣，治理了環(huán)境污染，而且還能創(chuàng)造出可觀的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
文檔編號B09B3/00GK101844792SQ201019050048
公開日2010年9月29日 申請日期2010年2月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月11日
發(fā)明者王嘉興 申請人:汪晉強(qiáng)