專利名稱：一種利用黃磷爐渣制備碳酸鈣聯產工業鹽和水玻璃的方法
技術領域：
本發明屬于化工三廢治理和利用的技術領域，特別是一種利用黃磷爐渣制備碳酸 鈣聯產水玻璃的方法。
背景技術：
黃磷爐渣是黃磷廠排放的工業廢渣每生產一噸黃磷要排放8 10噸的黃磷爐 渣，目 前我國黃磷爐渣的排放量達200多萬噸，長期以來未得到有效利用，作為工業廢渣堆 積如山。由于黃磷渣中含有少量的磷酸根離子和氟離子，在雨水中會逐漸溶解而滲入在下， 嚴重污染環境。黃磷爐渣是利用磷礦石生產黃磷后的工業副產品，在冶煉過程中，處于熔融狀態 下的磷渣經水淬而冷卻，經分析其中的主要成分是硅酸鹽玻璃體，Si02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，例如橡膠行業碳酸鈣是橡膠工業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度、撕裂強度和耐磨性。塑料行業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。油漆行業碳酸鈣在油漆行業中的用量也較大，是如在稠漆中用量為30%以上。水性涂料行業碳酸鈣在水性涂料行業的用途更為廣泛，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，碳酸鈣在造紙工業的重要作用，能保證紙張的強度和白度，且成本較低。在 電纜行業產品中，能起一定的絕緣作用。據有關資料分析，到2010年，我國的碳酸鈣市場需求量為塑料工業重質碳酸鈣 的需求量預計將達到22萬噸；造紙工業將需要超細重質碳酸鈣60萬噸左右；橡膠工業 總需求量將達到20萬噸左右；油漆涂料需超細重質碳酸鈣6萬噸左右；膠粘劑和密封劑 將消耗碳酸鈣55萬噸左右，超細活性重質碳酸鈣的用量將達到11萬噸左右。氯化鈉有廣泛的用途，例如，醫療上的生理鹽水是用氯化鈉配制的；農業上可以用 氯化鈉溶液來選種；工業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 外，還可用食鹽腌漬蔬菜、魚、肉、蛋等，腌制成的食品不僅風味獨特，還可延長保存時間；公 路上的積雪也可以用氯化鈉來消除，等等。水玻璃由于具有很強的吸濕性，易結塊狀，是生廠電子管、電視機顯像管、電腦顯 示器玻璃殼的原料；不僅用于油墨、電纜、照像、藥品、聚脂、炸藥、制革、陶瓷、建材、水晶及 醫藥的生產；而且還廣泛的被用于包裝材料的膠粘劑、清潔劑的原料、耐火材料及鑄造業的 原料、制造化工產品的原料、混凝土的速凝劑，酸腐蝕工程等等。
為了充分利用廢棄的黃磷爐渣，人們對此進行大量研究，如申請號為90104711. 2 就公開了一種利用黃磷爐渣制取炭黑的方法，又如申請號為200810007832.0公開了一種 用磷渣生產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 聯產氯化鈉和無水偏硅的方法的相關報道。
發明內容
針對上述現有技術的不足，本發明的目的在于提供了一種利用黃磷爐渣制備碳酸鈣聯產工業鹽和水玻璃的方法。該方法不但工藝簡單易行，而且變廢為寶，創造出可觀的經 濟價值的同時還消除了化工廢渣，治理了環境污染。為了實現上述目的，本發明的技術方案如下一種利用黃磷爐渣制備碳酸鈣聯產工業鹽和水玻璃的方法，包括黃磷爐渣的凈化 及合成的過程和合成水玻璃過程為；所述黃磷爐渣的凈化及合成的過程為先將折算好的黃磷爐渣中的純氧化鈣與鹽 酸溶液按照純物質的質量比1 1. 1 1. 5置于凈化器中進行反應，再將反應后的物質經 過第一抽濾機抽濾得到澄清的氯化鈣溶液和二氧化硅濾餅；其中，氯化鈣溶液與碳酸鈉按照純物質質量比1 0.75 1.15投入到合成器里 進行反應，并進過第二抽濾機抽濾得到澄清的氯化鈉溶液和白色碳酸鈣濾餅；所述水玻璃生成的過程為將黃磷爐渣凈化及合成的過程中剩下的、數量為氧化 鈣數量的83%重量的二氧化硅濾餅，再與氫氧化鈉按照純物質的質量比1 1.11 5. 11 投入到反應器里，在徐徐的轉動下進行攪拌反應使二氧化硅完全溶解，待二氧化硅完全溶 解后放出反應器進入第二冷卻器進行冷卻，待達到常溫的時候裝桶包裝成為水玻璃產品。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過減壓蒸餾器、 第一冷卻器，減壓蒸餾、冷卻得到工業鹽產品。黃磷爐渣的凈化及合成過程中，所述的碳酸鈣濾餅依次經過離心機、干燥器、粉碎 機進行洗滌脫水、干燥、粉碎包裝得到碳酸鈣產品產品。水玻璃生成的過程中，所述反應器為臥式轉桶。水玻璃生成的過程中，將剩下二氧化硅濾餅與氫氧化鈉在徐徐的轉動下進行攪 拌，按照所需要的膜數進行調配得到中膜數的水玻璃產品。其化學反應原理為黃磷爐渣的凈化過程的學反應原理為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。形成水玻璃過程的學反應原理為Si02+2Na0H = = = Na2Si03本發明利用黃磷爐渣制備碳酸鈣聯產工業鹽和水玻璃的方法，通過黃磷爐渣里的 氧化鈣與鹽酸反應生成氯化鈣，再與碳酸鈉反應抽濾得到澄清的氯化鈉溶液和碳酸鈣濾 餅；而黃磷爐渣剩下的二氧化硅與氫氧化鈉反應得到硅酸鈉，硅酸鈉再與鹽酸反應就得到 了水玻璃和氯化鈉產品；本發明是從市場的實際需求出發，采用化學方法對黃磷爐渣進行 處理，工藝及生產設備簡單，生產力強，不但能變廢為寶，將黃磷爐渣變為碳酸鈣，同時還聯產氯化鈉和水玻璃；另外，本發明在制備氯化鈣聯產水玻璃的過程中，通過控制工藝條件， 還可以同時生產部分中間產品，例如兩水氯化鈣產品和按照所需要的膜數進行調配得到中 膜數的硅酸鈣產品。本發明是一種比較實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，生產成本低廉，其產品碳酸鈣、氯化鈉和水玻璃的市場需求量大，不但消除 了化工廢渣，治理了環境污染，而且還能創造出可觀的經濟價值。
圖1是黃磷爐渣凈化及合成的工藝流程示意圖，其中1-凈化器，2-第一抽濾機，3-合成器，4-第二抽濾機，5-減壓蒸餾器，6-第一冷卻器，7-工業鹽產品，8-離心機，9-干燥器，10-粉碎機，11-碳酸鈣產品，12-反應器，13-第二冷卻器，14-水玻璃產品。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明的具體實施方式
作進一步的詳細說明。實施例1—種利用黃磷爐渣制備碳酸鈣聯產工業鹽和水玻璃的方法，包括黃磷爐渣的凈化 及合成的過程和合成水玻璃過程為；所述黃磷爐渣的凈化及合成的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的質量比1 1.1置于凈化器1中進行反應，再將反應后的物 質經過第一抽濾機2抽濾得到澄清的669. 04kg氯化鈣溶液和二氧化硅濾餅；其中，氯化鈣溶液與碳酸鈉按照純物質質量比1 0.75投入到合成器3里進行反 應，并進過第二抽濾機4抽濾得到澄清的氯化鈉溶液和白色碳酸鈣濾餅；氯化鈉溶液依次經過減壓蒸餾器5、第一冷卻器6，減壓蒸餾、冷卻得到553. 85kg 工業鹽產品7。碳酸鈣濾餅依次經過離心機8、干燥器9、粉碎機10進行洗滌脫水、干燥、粉碎包裝 得到473. 38kg碳酸鈣產品11。所述水玻璃生成的過程為將黃磷爐渣凈化及合成的過程中剩下二氧化硅濾餅數 量為氧化鈣數量的83%重量555. 30kg，再與氫氧化鈉按照純物質的質量比1 1. 11投入 到臥式轉桶反應器12里，在徐徐的轉動下進行攪拌反應使二氧化硅完全溶解(按照所需要 的膜數進行調配得到中膜數的水玻璃產品)，待二氧化硅完全溶解后放出臥式轉桶反應器 12進入第二冷卻器13進行冷卻，待達到常溫的時候裝桶包裝成為931. 52kg純硅酸鈉的水 玻璃產品14。實施例2一種利用黃磷爐渣制備碳酸鈣聯產工業鹽和水玻璃的方法，包括黃磷爐渣的凈化 及合成的過程和合成水玻璃過程為；所述黃磷爐渣的凈化及合成的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的質量比1 1.3置于凈化器1中進行反應，再將反應后的物 質經過第一抽濾機2抽濾得到澄清的790. 68kg氯化鈣溶液和二氧化硅濾餅；其中，氯化鈣溶液與碳酸鈉按照純物質質量比1 0.95投入到合成器3里進行反應，并進過第二抽濾機4抽濾得到澄清的氯化鈉溶液和白色碳酸鈣濾餅；氯化鈉溶液依次經過減壓蒸餾器5、第一冷卻器6，減壓蒸餾、冷卻得到829. 10kg 工業鹽產品7。碳酸鈣濾餅依次經過離心機8、干燥器9、粉碎機10進行洗滌脫水、干燥、粉碎包裝 得到708. 63kg碳酸鈣產品11。所述水玻璃生成的過程為將黃磷爐渣凈化及合成的過程中剩下二氧化硅濾餅數 量為氧化鈣數量的83%重量656. 27kg，再與氫氧化鈉按照純物質的質量比1 3. 11投入 到臥式轉桶反應器12里，在徐徐的轉動下進行攪拌反應使二氧化硅完全溶解(按照所需要 的膜數進行調配得到中膜數的水玻璃產品)，待二氧化硅完全溶解后放出臥式轉桶反應器 12進入第二冷卻器13進行冷卻，待達到常溫的時候裝桶包裝成為1334. 42kg純硅酸鈉的水 玻璃產品14。實施例3一種利用黃磷爐渣制備碳酸鈣聯產工業鹽和水玻璃的方法，包括黃磷爐渣的凈化 及合成的過程和合成水玻璃過程為；所述黃磷爐渣的凈化及合成的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的質量比1 1.5置于凈化器1中進行反應，再將反應后的物 質經過第一抽濾機2抽濾得到澄清的912. 33kg氯化鈣溶液和二氧化硅濾餅；其中，氯化鈣溶液與碳酸鈉按照純物質質量比1 1.15投入到合成器3里進行反 應，并進過第二抽濾機4抽濾得到澄清的氯化鈉溶液和白色碳酸鈣濾餅；氯化鈉溶液依次經過減壓蒸餾器5、第一冷卻器6，減壓蒸餾、冷卻得到961. 65kg 工業鹽產品7。碳酸鈣濾餅依次經過離心機8、干燥器9、粉碎機10進行洗滌脫水、干燥、粉碎包裝 得到821. 92kg碳酸鈣產品11。所述水玻璃生成的過程為將黃磷爐渣凈化及合成的過程中剩下二氧化硅濾餅數 量為氧化鈣數量的83%重量757. 23kg，再與氫氧化鈉按照純物質的質量比1 5. 11投入 到臥式轉桶反應器12里，在徐徐的轉動下進行攪拌反應使二氧化硅完全溶解(按照所需要 的膜數進行調配得到中膜數的水玻璃產品)，待二氧化硅完全溶解后放出臥式轉桶反應器 12進入第二冷卻器13進行冷卻，待達到常溫的時候裝桶包裝成為1539. 70kg純硅酸鈉的水 玻璃產品14。上述實施例，只是本發明的較佳實施例，并非用來限制本發明實施范圍，故凡以本 發明權利要求所述的構造、特征及原理所做的等效變化或修飾，均應包括在本發明權利要 求范圍之內。
權利要求
一種利用黃磷爐渣制備碳酸鈣聯產工業鹽和水玻璃的方法，其特征在于包括黃磷爐渣的凈化及合成的過程和合成水玻璃過程為；所述黃磷爐渣的凈化及合成的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的質量比1∶1.1～1.5置于凈化器(1)中進行反應，再將反應后的物質經過第一抽濾機(2)抽濾得到澄清的氯化鈣溶液和二氧化硅濾餅；其中，氯化鈣溶液與碳酸鈉按照純物質質量比1∶0.75～1.15投入到合成器(3)里進行反應，并進過第二抽濾機(4)抽濾得到澄清的氯化鈉溶液和白色碳酸鈣濾餅；所述水玻璃生成的過程為將黃磷爐渣凈化及合成的過程中剩下的、數量為氧化鈣數量的83％重量的二氧化硅濾餅，再與氫氧化鈉按照純物質的質量比1∶1.11～5.11投入到反應器(12)里，在徐徐的轉動下進行攪拌反應使二氧化硅完全溶解，待二氧化硅完全溶解后放出反應器(12)進入第二冷卻器(13)進行冷卻，待達到常溫的時候裝桶包裝成為水玻璃產品(14)。
2.根據權利要求1所述的用黃磷爐渣制備碳酸鈣聯產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過減壓蒸餾器 (5)、第一冷卻器(6)，減壓蒸餾、冷卻得到工業鹽產品(7)。
3.根據權利要求1所述的用黃磷爐渣制備碳酸鈣聯產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過離心機(8)、干燥器 (9)、粉碎機(10)進行洗滌脫水、干燥、粉碎包裝得到碳酸鈣產品(11)。
4.根據權利要求1所述的用黃磷爐渣制備碳酸鈣聯產氯化鈉和無水偏硅的方法；其特 征在于水玻璃生成的過程中，所述反應器(12)為臥式轉桶。
5.根據權利要求1所述的利用黃磷爐渣制備氯化鈣聯產水玻璃的方法；其特征在于 水玻璃生成的過程中，將剩下二氧化硅濾餅與氫氧化鈉在徐徐的轉動下進行 攪拌，按照所 需要的膜數進行調配得到中膜數的水玻璃產品。
全文摘要
本發明屬于化工三廢治理和利用的技術領域，特別是一種利用黃磷爐渣制備碳酸鈣聯產水玻璃的方法；其主要技術方案為黃磷爐渣經過凈化及合成得到碳酸鈣和工業鹽，黃磷爐渣剩下的二氧化硅與氫氧化鈉按照一定的比例反應得到水玻璃；本發明不僅生產的成本低廉、利潤高、市場需求量大，而且工藝及生產設備簡單；是一種比較實際的處理和利用的方法，該方法不但消除了化工廢渣，治理了環境污染，而且還能創造出可觀的經濟價值。
文檔編號C01D3/04GK101844790SQ20101905004
公開日2010年9月29日 申請日期2010年2月11日 優先權日2010年2月11日
發明者王嘉興 申請人:汪晉強