專利名稱：一種利用黃磷爐渣制備碳酸鈣聯產工業鹽和硅膠的方法
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 鈣聯產工業鹽和硅膠的方法。
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、碳酸鈉、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。硅膠具有強力吸附能迅速有效地吸附密封包裝內的水分、化學性質穩定、無毒無 害的特點；加之近年來不斷的創新開發，各種硅膠已被大量用于藥物提純、DNA分離、食品 干燥、高精電子、高級化妝品、污水凈化、啤酒提純、高級涂料以及樹脂生產或保存等方面。 在我們日常生活和生產經營活動中，硅膠被經常用于以下幾方面
精密光學儀器、電子電器的干燥防霉包裝；皮具干燥方面，如放置于皮衣、皮袋、皮 鞋內起到干燥保質的作用；食品干燥方面，多見于放在餅干及油炸類食品中，以保證食品松 脆；藥品干燥方面，放于藥瓶內，確保藥品延長保存期；集裝箱干燥運輸的集裝箱在不同 緯度上會形成箱里的“內雨”，如果您使用硅膠干燥劑，它能吸附相當于自身重量的水份，對 遠洋運輸長達50天的過程中，可以有效地降低露點而使集裝箱的凝水現象得到控制；賓館 用物品類，如放置在衣柜中，鞋中和床下，吸附各種異味，保持空氣干爽清新。另外，硅膠還 可廣泛用于電子元件、飛機宇航、化工管道、儀表儀器、光學儀器、家用電器、電熱電器、冷藏 設備、燈具等。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 鈣聯產工業鹽和硅膠的方法。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硅膠的方法，包括黃磷爐渣的凈化及 合成過程和合成硅膠的過程；所述的黃磷爐渣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置于凈化器中反應，再將反應后的物質經過第 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的質量比1 0. 76 1. 16投入到 合成器里，在徐徐攪拌下進行化學反應，再將反應后的物質經過第二抽濾器抽濾得到澄清 的氯化鈉溶液和碳酸鈣濾餅；所述的合成硅膠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，先分別與鹽酸和碳酸鈉在常溫下用除雜質反應器 進行去除雜質反應，去除里面的鈣鋁鐵等化合物之后用大量的水沖置于沖洗離心機中沖 洗干凈，再與碳酸鈉按照純物質的質量比1 1.11 5. 11投入到反應器里進行加熱、 加壓反應，當二氧化硅完全溶解時，排出來的純硅酸鈉溶液與鹽酸按照純物質的質量比 1 0.39 0.79再次投入到酸化反應器里進行反應，反應后的物質經過第三抽濾器抽濾得 到氯化鈉和硅酸的混合水溶液；氯化鈉和硅酸的混合液送入減壓蒸餾器里進行深蒸餾，當 氯化鈉全部析出時，排出蒸餾液體經過第二冷卻器冷卻后形成硅膠產品；固體氯化鈉經粉 碎、包裝成為工業鹽產品。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、第二 粉碎機進行洗滌脫水、干燥、粉碎包裝得到碳酸鈣產品產品。
合成硅膠的過程中，反應器為臥式轉桶黃磷爐渣的凈化及合成過程中的化學原理為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。合成硅膠的過程中的化學原理為 Si02+Na2C03 = = = Na2SiO3Na2Si03+2HCl = = = H2Si03+2NaCl本發明利用黃磷爐渣制備碳酸鈣聯產工業鹽和硅膠的方法，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碳酸鈉反應得到硅酸鈉，硅酸鈉再與鹽酸反應就得到了硅膠 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 和硅膠；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、氯化鈉和硅膠的市場需求量大，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-第一凈化器，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-第一粉碎機，11-碳酸鈣產品。圖2是提取后黃磷爐渣里二氧化硅制造硅膠的工藝流程示意圖，其中12-除雜反應器，13-沖洗離心機，14-反應器，15-酸化反應器，16-第三抽濾機，17-減壓蒸餾器，18-第二冷卻器，19-第二粉碎機，20-工業鹽產品，21-硅膠產品。
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1一種利用黃磷爐渣制備碳酸鈣聯產工業鹽和硅膠的方法，包括黃磷爐渣的凈化及 合成過程和合成硅膠的過程；所述的黃磷爐渣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 300kg與鹽酸溶液按照純物質的質量比1 1.1置于凈化器1中反應，再將反應后的物質經 過第一抽濾器2抽濾得到澄清的501. 78kg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的質量比1 0.76投入到合成器3 里，在徐徐攪拌下進行化學反應，再將反應后的物質經過第二抽濾器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過減壓蒸餾器5、第一冷卻器6，減壓蒸 餾、冷卻得到420. 92kg氯化鈉產品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359. 77kg碳酸鈣產品11產品。所述的合成硅膠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416. 48kg，先分別與鹽酸和碳酸鈉在常溫下用除雜質反應 器12進行去除雜質反應，去除里面的鈣鋁鐵等化合物之后用大量的水沖置于沖洗離心機 13中沖洗干凈，再與碳酸鈉按照純物質的質量比1 1.11投入到臥式轉桶反應器14里進 行加熱、加壓反應，當二氧化硅完全溶解時，排出來846. 84kg的純硅酸鈉溶液與鹽酸按照 純物質的質量比1 0.39，再次投入到酸化反應器15里進行反應，反應后的物質經過第 三抽濾器16抽濾得到氯化鈉和硅酸的混合水溶液；氯化鈉和硅酸的混合液送入減壓蒸餾 器17里進行深蒸餾，當氯化鈉全部析出時，排出蒸餾液體經過第二冷卻器18冷卻后形成 360. 39kg硅膠產品21 ；固體氯化鈉經第二粉碎機19粉碎、包裝成為540. 58kg工業鹽產品 20實施例2 一種利用黃磷爐渣制備碳酸鈣聯產工業鹽和硅膠的方法，包括黃磷爐渣的凈化及 合成過程和合成硅膠的過程；所述的黃磷爐渣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 300kg與鹽酸溶液按照純物質的質量比1 1.3置于凈化器1中反應，再將反應后的物質經 過第一抽濾器2抽濾得到澄清的593. Olkg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的質量比1 0.96投入到合成器3 里，在徐徐攪拌下進行化學反應，再將反應后的物質經過第二抽濾器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過減壓蒸餾器5、第一冷卻器6，減壓蒸 餾、冷卻得到531. 70kg氯化鈉產品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454. 44kg碳酸鈣產品11產品。所述的合成硅膠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492. 20kg，先分別與鹽酸和碳酸鈉在常溫下用除雜質反應 器12進行去除雜質反應，去除里面的鈣鋁鐵等化合物之后用大量的水沖置于沖洗離心機 13中沖洗干凈，再與碳酸鈉按照純物質的質量比1 1.31投入到臥式轉桶反應器14里進 行加熱、加壓反應，當二氧化硅完全溶解時，排出來1000. 81kg的純硅酸鈉溶液與鹽酸按照 純物質的質量比1 0.59，再次投入到酸化反應器15里進行反應，反應后的物質經過第 三抽濾器16抽濾得到氯化鈉和硅酸的混合水溶液；氯化鈉和硅酸的混合液送入減壓蒸餾 器17里進行深蒸餾，當氯化鈉全部析出時，排出蒸餾液體經過第二冷卻器18冷卻后形成 630. 92kg硅膠產品21 ；固體氯化鈉經第二粉碎機19粉碎、包裝成為946. 38kg工業鹽產品 20。實施例3一種利用黃磷爐渣制備碳酸鈣聯產工業鹽和硅膠的方法，包括黃磷爐渣的凈化及 合成過程和合成硅膠的過程；所述的黃磷爐渣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 300kg與鹽酸溶液按照純物質的質量比1 1.5置于凈化器1中反應，再將反應后的物質經過第一抽濾器2抽濾得到澄清的648. 25kg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的質量比1 1.16投入到合成器3里，在徐徐攪拌下進行化學反應，再將反應后的物質經過第二抽濾器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過減壓蒸餾器5、第一冷卻器6，減壓蒸 餾、冷卻得到528. 90kg氯化鈉產品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452. 05kg碳酸鈣產品11產品。所述的合成硅膠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567. 92kg，先分別與鹽酸和碳酸鈉在常溫下用除雜質反應 器12進行去除雜質反應，去除里面的鈣鋁鐵等化合物之后用大量的水沖置于沖洗離心機 13中沖洗干凈，再與碳酸鈉按照純物質的質量比1 5. 11投入到臥式轉桶反應器14里進 行加熱、加壓反應，當二氧化硅完全溶解時，排出來1154. 77kg的純硅酸鈉溶液與鹽酸按照 純物質的質量比1 0.79，再次投入到酸化反應器15里進行反應，反應后的物質經過第 三抽濾器16抽濾得到氯化鈉和硅酸的混合水溶液；氯化鈉和硅酸的混合液送入減壓蒸餾 器17里進行深蒸餾，當氯化鈉全部析出時，排出蒸餾液體經過第二冷卻器18冷卻后形成 974. 75kg硅膠產品21 ；固體氯化鈉經第二粉碎機19粉碎、包裝成為1462. 13kg工業鹽產品 20。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硅膠的方法，其特征在于包括黃磷爐渣的凈化及合成過程和合成硅膠的過程；所述的黃磷爐渣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)中反應，再將反應后的物質經過第一抽濾器(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的質量比1∶0.76～1.16投入到合成器(3)里，在徐徐攪拌下進行化學反應，再將反應后的物質經過第二抽濾器(4)抽濾得到澄清的氯化鈉溶液和碳酸鈣濾餅；所述的合成硅膠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，先分別與鹽酸和碳酸鈉在常溫下用除雜質反應器(12)進行去除雜質反應，去除里面的鈣鋁鐵等化合物之后用大量的水沖置于沖洗離心機(13)中沖洗干凈，再與碳酸鈉按照純物質的質量比1∶1.11～5.11投入到反應器(14)里進行加熱、加壓反應，當二氧化硅完全溶解時，排出來的純硅酸鈉溶液與鹽酸按照純物質的質量比1∶0.39～0.79再次投入到酸化反應器(15)里進行反應，反應后的物質經過第三抽濾器(16)抽濾得到氯化鈉和硅酸的混合水溶液；氯化鈉和硅酸的混合液送入減壓蒸餾器(17)里進行深蒸餾，當氯化鈉全部析出時，排出蒸餾液體經過第二冷卻器(18)冷卻后形成硅膠產品(21)；固體氯化鈉經第二粉碎機(19)粉碎、包裝成為工業鹽產品(20)。
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、冷卻得到氯化鈉產品(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)、第一粉碎機(10)進行洗滌脫水、干燥、粉碎包裝得到碳酸鈣產品(11)產品。
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 征在于合成硅膠的過程中，反應器(14)為臥式轉桶。
全文摘要
本發明涉及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工業鹽和硅膠的方法；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碳酸鈉反應得到硅酸鈉，硅酸鈉再與鹽酸反應就得到了硅膠和氯化鈉產品；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C01F11/18GK101844791SQ20101905004
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