一種酸洗提純石英或長石過程中的廢酸和廢水處理工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種酸洗提純石英或長石過程中的廢酸和廢水處理工藝，該工藝通過廢酸的處理、洗水的處理以及廢水的處理這三個步驟，將廢酸用陰陽離子樹脂處理、洗水送入中和池中用石灰乳處理、廢水用濃硫酸處理，將酸洗提純石英、長石過程中產生的廢酸、廢水全部回收處理并循環(huán)套用，特別是本發(fā)明成功地處理掉了目前現有技術無法除去的含氯化鈣的廢水，真正地實現零污染、零排放。
【專利說明】一種酸洗提純石英或長石過程中的廢酸和廢水處理工藝
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種酸洗提純石英或長石過程中的廢酸和廢水處理工藝，屬于化工提純及環(huán)?！炯夹g領域】。
【背景技術】
[0002]石英和長石是兩種非常重要的非金屬礦物原料，它們經常用作玻璃、陶瓷和耐火材料行業(yè)的原料。它們所含的礦物雜質主要是三氧化二鐵，但由于形成過程中的條件不同，其所含的雜質礦物三氧化二鐵的含量也有所區(qū)別，其品位決定它們在不同類別的玻璃、陶瓷和耐火材料行業(yè)中的用途與用量。隨著社會的不斷發(fā)展和科學技術的不斷進步，人們在享受著科技成果應用帶來愉快生活的同時，也對各種物質品的質量提出了更高的要求。在玻璃行業(yè)，人們期望其玻璃的透光率越來越高；在陶瓷行業(yè)，人們期望陶瓷潔具越來越靚麗、輕巧結實；在耐火材料行業(yè)，人們期望材料越來越耐高溫，使用的時間越來越長。
[0003]為了滿足客戶和社會的需求，現在國內外各家玻璃、陶瓷、耐火材料等廠家都對石英、長石等原料生產企業(yè)提出了更高的質量要求。就目前國內而言，石英、長石的提純主要采用以下三種方法:1)采用多級磁選(含強磁選)的辦法來去除其鐵質，但其除鐵效果難以達到預期的效果和 目的；2)在I)的基礎上再進行浮選，雖然能達到一定的預期效果，但產品質量不穩(wěn)定，難以把石英提純到微量級(0.5-20ppm)和將長石中鐵質降到0.1%以下；3)在I)的基礎上進行酸洗除鐵，其不僅能達到預期的效果，且產品質量穩(wěn)定，能大規(guī)模批量生產，是目前提純石英或長石的最有效的辦法，但其最大的缺點是酸洗提純過程中會產生大量的廢酸和廢水，污染環(huán)境。如何有效的處理和綜合利用酸洗提純石英或長石過程中的廢酸、廢水一直是石英和長石生產企業(yè)最頭疼的問題。
[0004]目前，酸洗提純石英或長石過程中的廢酸、廢水主要是采用堿液中和至PH=7，然后再排放，但長期排放不僅浪費大量的淡水資源，而且還會對環(huán)境造成一定的污染。雖然也有人對酸洗提純石英或長石過程中的廢酸、廢水的處理工藝進行改進，對產生的廢水和廢酸進一步回收和處理，想實現整個處理過程中達到零排放、零污染，但效果都不太理想，達不到實質的零排放、零污染。
[0005]中國專利《一種鉀長石酸浸除鐵廢水處理方法》(專利號:201310423619.9)公開了一種鉀長石酸浸除鐵廢水處理方法，該方法是將酸洗鉀長石后的含酸廢水采用青石子和石灰進行中和，廢水再循環(huán)使用。但是這種方法無法解決廢水所含的氯化鈣，無法真正實現零排放、零污染。

【發(fā)明內容】

[0006]為克服上述現有技術存在的問題，本發(fā)明提供了一種酸洗提純石英或長石過程中的廢酸和廢水處理工藝，該工藝中所產生的廢酸和廢水全部回收循環(huán)套用和處理，整個過程中沒有廢酸和廢水排放，達到真正的零污染、零排放。
[0007]實現本發(fā)明目的所采取的的技術方案為一種酸洗提純石英或長石過程中的廢酸和廢水處理工藝，包括如下步驟:
[0008]I)廢酸的處理:用鹽酸逆流動態(tài)洗滌石英或長石顆粒后，回收洗滌后的酸液，并檢測酸液中鹽酸的濃度和鐵離子的質量百分比濃度，若酸液中鹽酸濃度> 18%,酸液直接循環(huán)套用；若酸液中15%≤鹽酸濃度< 18%，則往酸液中加入濃度> 30%的鹽酸使酸液中鹽酸的濃度> 18%，然后循環(huán)套用；直至酸液中的鹽酸的濃度小于15%或鐵離子質量百分比濃度大于0.5%時，成為廢酸，將廢酸用陰陽離子交換樹脂進行處理，去掉鐵離子，將去掉鐵離子后的酸液作為步驟3)中產生的氯化氫氣體的吸收劑；
[0009]2)洗水的處理:用水洗滌酸洗后的長石或石英顆粒至長石或石英顆粒表面呈中性，收集洗滌后流下的液體，即為洗水，檢測洗水中氯化鈣的質量百分比濃度，若洗水中氯化鈣的質量百分比濃度< 30%，則將洗水與石灰乳于中和池中攪拌至池中體系pH值為8~10后流入沉淀池中使產生的氫氧化鐵沉淀，將沉淀后的氫氧化鐵料漿用隔膜泵送入板框壓濾機中壓成濾餅，將濾餅與等摩爾量的硫酸反應，得到硫酸鐵，將沉淀池中的清液流入調節(jié)池中用鹽酸調節(jié)PH值至6-7后，再流入儲水池中用于循環(huán)套用；當洗水中氯化鈣的質量百分比濃度≥30%時，成為廢水；
[0010]3)廢水的處理:將步驟2)中的廢水送入帶有攪拌器、水射真空吸收裝置和加熱裝置的反應釜中，在攪拌條件下滴加與廢水中氯化鈣等摩爾量的濃硫酸進行反應，同時開啟水射真空吸收裝置，用步驟I)中去掉鐵離子后的酸液作為吸收劑吸收反應體系中產生的氯化氫氣體，得到的濃度增高的鹽酸循環(huán)套用于酸洗長石或石英顆粒，濃硫酸滴加完畢后，反應體系的溫度升高，有氯化氫氣體溢出，再用蒸汽加熱反應釜，蒸餾出反應體系中的部分氯化氫氣體，然后用隔膜泵將反應釜中的剩余物送入板框壓濾機中壓濾，濾液即是濃度不低于20%的鹽酸，直接用于洗滌長石或長石顆粒，將濾餅洗滌至中性，干燥，得到硫酸鈣，洗滌濾餅后的水送入中和 池中用石灰乳中和后流入儲水池中用于循環(huán)套用。
[0011]對上述技術方案進一步的改進是將步驟2)中洗滌至中性的長石或石英顆粒用自來水或去離子水再至少洗滌2次，得到純化的石英或長石顆粒，收集洗滌后流出的液體，即為洗水A，將洗水A用陰陽離子交換樹脂凈化，回收凈化后的水用于洗滌呈中性的長石或石英顆粒。
[0012]且步驟3)中，反應爸中廢水加入的量不超過反應爸體積的75%。
[0013]且步驟3)中氯化氫氣體經水射真空吸收裝置吸收后得到濃度增高的鹽酸，當鹽酸濃度> 18%時直接回收利用于洗滌石英或長石顆粒。
[0014]且對步驟I)中處理廢酸后的陰陽離子樹脂進行再生處理，再生處理產生的三氯化鐵溶液送入中和池中用石灰乳進行處理，再生處理產生的氫氧化鈉溶液用鹽酸中和后，濃縮成濃鹽水作為加熱鍋爐軟化水所需的鹽水。
[0015]由上述技術方案可知，本發(fā)明提供的酸洗提純石英或長石過程中的廢酸和廢水處理工藝將酸洗長石或石英顆粒過程中產生的酸液回收直接或處理后循環(huán)套用，直至酸液成為廢酸，然后將廢酸用陰陽離子樹脂進行處理，去掉鐵離子，將去掉鐵離子后的酸液置于水射真空吸收裝置中作為吸收劑吸收后續(xù)產生的氯化氫氣體，陰陽離子樹脂吸收鐵離子達到飽和后，對其進行再生處理，再生處理產生的三氯化鐵溶液送入中和池中用石灰乳進行處理，再生處理產生的氫氧化鈉溶液用鹽酸中和后濃縮成濃鹽水作為加熱鍋爐軟化水所需的鹽水，廢酸經處理后可重復利用，沒有廢酸液排出。將水洗酸洗后的長石或石英顆粒過程中產生的洗水送入中和池中用石灰乳進行中和處理后進行充分地沉淀，變廢為寶，將沉淀后的氫氧化鐵用板框壓濾機壓濾成濾餅，將濾餅與硫酸反應，得到硫酸鐵，硫酸鐵可出售或經高溫煅燒成四氧化三鐵粉再出售，再將沉淀后的清液用鹽酸調節(jié)PH值至6-7后用于洗滌酸洗后的長石或石英顆粒，如此循環(huán)套用，直至洗水中氯化鈣的質量百分比濃度> 30%，成為廢水。將廢水用硫酸進行處理，再次變廢為寶，得到硫酸鈣產品和鹽酸，硫酸鈣可出售，用作水泥加料，鹽酸回收后用于洗滌石英或長石顆粒。廢水的處理步驟非常關鍵，將廢水中的氯化鈣成功處理掉，且無廢水和廢酸排放。將用水精洗中性的長石或石英顆粒后產生的洗水A用離子交換樹脂進行凈化，凈化的水再循環(huán)利用，也沒有廢水排放。
[0016]與現有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點與有益效果在于:
[0017]該工藝過程中所產生的廢酸和廢水全部回收處理和循環(huán)套用，變廢為寶，整個過程中沒有廢酸和廢水排放，特別是本發(fā)明成功地處理掉了目前現有技術無法除去的含氯化鈣的廢水，真正地實現零污染、零排放。
【具體實施方式】
[0018]實施例1
[0019]用鹽酸逆流動態(tài)洗滌石英或長石顆粒后，回收洗滌后的酸液，并檢測酸液中鹽酸的濃度和鐵離子的質 量百分比濃度，鐵離子的質量百分比濃度< 0.5%時，若酸液中鹽酸濃度> 18%，酸液直接循環(huán)套用，若酸液中15%<鹽酸濃度< 18%，則往酸液中加入濃度為30%的鹽酸使酸液中鹽酸的濃度> 18%，然后循環(huán)套用，直至酸液中的鹽酸的濃度小于15%或鐵離子質量百分比濃度大于0.5%時，成為廢酸，待廢酸冷卻至常溫后，將廢酸用陰陽離子樹脂進行處理，去掉鐵離子，此時酸液的濃度比較低，將去掉鐵離子后的低濃度酸液作為后續(xù)產生的氯化氫氣體的吸收劑。通常采用上海勁凱樹脂有限公司生產的001*7強堿性苯乙烯系陽離子交換樹脂處理廢酸，當該樹脂吸收鐵離子達到飽和后，對其進行再生處理，再生處理產生的三氯化鐵溶液送入中和池中用石灰乳進行處理，產生的氫氧化鐵沉淀、氯化鈣的處理方法與后續(xù)處理洗水產生的氫氧化鐵沉淀、氯化鈣的處理方法相同，再生處理產生的氫氧化鈉溶液用鹽酸中和后，濃縮成濃鹽水作為加熱鍋爐軟化水所需的鹽水。
[0020]用水洗滌酸洗后的長石或石英顆粒至長石或石英顆粒表面呈中性，收集洗滌后流下的液體，即為洗水，同時檢測洗水中氯化鈣的質量百分比濃度，若洗水中氯化鈣的質量百分比濃度<30%，則將洗水與石灰乳于中和池中攪拌至pH值為10后流入沉淀池中使產生的氫氧化鐵沉淀，將沉淀后的氫氧化鐵漿料用隔膜泵送入板框壓濾機中壓成濾餅，將濾餅與等摩爾量的硫酸反應，得到硫酸鐵，再將沉淀池中的清液流入調節(jié)池中用濃度為30%的鹽酸調節(jié)PH值至6.5后，再流入儲水池中用于循環(huán)套用，當洗水中氯化鈣的質量百分比濃度^ 30%時，成為廢水。
[0021]將中性的長石或石英顆粒用自來水再洗滌2次，得到純化的石英或長石顆粒，收集洗滌后流出的液體，即為洗水A，將洗水A用上海勁凱樹脂有限公司生產的D113大孔型弱酸性丙烯陽離子交換樹脂凈化，回收凈化后的水用于洗滌呈中性的長石或石英顆粒。
[0022]將廢水送入帶有攪拌器、水射真空吸收裝置和加熱裝置的反應釜中，廢水加入的量為反應釜體積的60%，開始攪拌，并滴加與廢水中氯化鈣等摩爾量的濃硫酸進行反應，一般工業(yè)濃硫酸用的是濃度為98%的濃硫酸，同時開啟水射真空吸收裝置，用去掉鐵離子后的低濃度酸液作為吸收劑吸收反應體系中產生的氯化氫氣體，濃硫酸滴加完畢后，反應體系的溫度升高，有氯化氫氣體溢出，再用蒸汽加熱反應釜，蒸餾出反應體系中的部分氯化氫氣體，氯化氫氣體經水射真空吸收裝置吸收后得到高濃度的鹽酸，當鹽酸濃度> 18%時，直接回收循環(huán)套用于酸洗石英或長石顆粒。用隔膜泵將反應釜中的剩余物送入板框壓濾機中壓濾，濾液即是濃度不低于20%的鹽酸，直接用于洗滌長石或長石顆粒，將濾餅洗滌至中性，干燥，得到硫酸鈣，洗滌濾餅后的水送入中和池中用石灰乳中和后流入儲水池中用于循環(huán)套用。
[0023]實施例2
[0024]用鹽酸逆流動態(tài)洗滌石英或長石顆粒后，回收洗滌后的酸液，并檢測酸液中鹽酸的濃度和鐵離子的質量百分比濃度，若酸液中鹽酸濃度≥18%且鐵離子的質量百分比濃度≤0.5%時，酸液直接循環(huán)套用，若酸液中15%≤鹽酸濃度< 18%且鐵離子的質量百分比濃度≤0.5%時，則往酸液中加入濃度為30%的鹽酸使酸液中鹽酸的濃度≥18%，然后循環(huán)套用，直至酸液中的鐵離子質量百分比濃度大于0.5%或鹽酸的濃度小于15%時，成為廢酸，待廢酸冷卻至常溫后，將廢酸用陰陽離子樹脂進行處理，去掉鐵離子，將去掉鐵離子后的低濃度酸液作為后續(xù)產生的氯化氫氣體的吸收劑。用上海勁凱樹脂有限公司生產的201*7強堿性苯乙烯系陰離子交換樹脂處理廢酸，當該樹脂吸收鐵離子達到飽和后，對其進行再生處理，再生處理產生的三氯化鐵溶液送入中和池中用石灰乳進行處理，產生的氫氧化鐵沉淀、氯化鈣的處理方法與后續(xù)處理洗水產生的氫氧化鐵沉淀、氯化鈣的處理方法相同，再生處理產生的氫氧化鈉溶液用鹽酸中和后，濃縮成濃鹽水作為加熱鍋爐軟化水所需的鹽水。
[0025]用水洗滌酸洗后的長石或石英顆粒至長石或石英顆粒表面呈中性，收集洗滌后流下的液體，即為洗水，同時檢測洗水中氯化鈣的質量百分比濃度，若洗水中氯化鈣的質量百分比濃度< 30%，則將洗水與石灰乳于中和池中攪拌至pH值為8后流入沉淀池中使產生的氫氧化鐵沉淀，將沉淀后的氫氧化鐵漿料用隔膜泵送入板框壓濾機中壓成濾餅，將濾餅與等摩爾量的硫酸反應，得到硫酸鐵，再將沉淀池中的清液流入調節(jié)池中用濃度為30%的鹽酸調節(jié)PH值至7后，再流入儲水池中用于循環(huán)套用，當洗水中氯化鈣的質量百分比濃度≥30%時，成為廢水。
[0026]將中性的長石或石英顆粒用去離子水再洗滌2次，得到純化的石英或長石顆粒，收集洗滌后流出的液體，即為洗水A，將洗水A用上海勁凱樹脂有限公司生產的D301大孔型弱堿性苯乙烯陰離子交換樹脂凈化，回收凈化后的水用于洗滌呈中性的長石或石英顆粒。
[0027]將廢水送入帶有攪拌器、水射真空吸收裝置和加熱裝置的反應釜中，廢水加入的量為反應釜體積的75%，開始攪拌，并滴加與廢水中氯化鈣等摩爾量的濃硫酸進行反應，一般工業(yè)濃硫酸用的是濃度為98%的濃硫酸，同時開啟水射真空吸收裝置，用去掉鐵離子后的低濃度酸液作為吸收劑吸收反應體系中產生的氯化氫氣體，濃硫酸滴加完畢后，反應體系溫度升高，有氯化氫氣體溢出，再用蒸汽加熱反應釜，蒸餾出反應體系中的部分氯化氫氣體，氯化氫氣體經水射真空吸收裝置吸收后得到高濃度的鹽酸，當鹽酸濃度≥18%時，直接回收循環(huán)套用于酸洗石英或長石顆粒。用隔膜泵將反應釜中的剩余物送入板框壓濾機中壓濾，濾液即是濃度不低于20%的鹽酸，直接用于洗滌長石或長石顆粒，將濾餅洗滌至中性，干燥，得到硫酸鈣，洗滌濾餅后的水送入中和池中用石灰乳中和后流入儲水池中用于循環(huán)套用。[0028]該工藝過程中發(fā)生的化學反應如下:
[0029]Fe203+6HCl=2FeCl3+3H20
[0030]2FeCl3+3Ca (OH) 2=2Fe (OH) 3+3CaCl2
[0031]2HC1+Ca (OH) 2=CaCl2+2H20
[0032]CaCl2+H2S04=CaS04+2HCl
[0033]Cao+H20=Ca (OH) 2
[0034]該工藝過程中的物料消耗，以年產10萬噸酸洗純化的長石或石英顆粒為例，年產10萬噸酸洗純化的長石或石英顆粒時，根據近20年的生產實踐的經驗:需要消耗濃度為20%的鹽酸10000噸，相當于需要消耗2000噸HCl，按上述化學反應式進行計算，需要消耗2027噸Ca (OH)2，生成了 3041噸CaCl2，處理CaCl2需要消耗2685噸H2SO4,制備2027噸Ca (OH) 2需要消耗1534噸Cao。
[0035]同時，從上述反應方程式可知，該工藝將廢酸用陰陽離子樹脂進行處理，將去掉鐵離子后的低濃度酸液作為后續(xù)產生的氯化氫氣體的吸收劑。處理廢酸后的陰陽離子樹脂吸收鐵離子達到飽和后，對其進行再生處理，再生處理產生的三氯化鐵溶液送入中和池中用石灰乳進行處理，產生氫氧化鐵和氯化鈣。將洗水用石灰乳中和后，生成氫氧化鐵、氯化鈣和水。氫氧化鐵與硫酸反應，生成硫酸鐵和水，硫酸鐵可出售或經高溫煅燒成四氧化三鐵粉再出售。氯化鈣再與硫酸反應，得到硫酸鈣和氯化氫氣體，硫酸鈣可出售，用作水泥加料，氯化氫氣體經吸收得到鹽酸，當鹽酸濃度> 18%時直接回收利用于洗滌石英或長石顆粒。上述所有反應過程中生成的水均可用作洗滌酸洗后的長石或石英顆粒所需的水。由上述可知，該工藝全部變廢為寶，成功地處理掉廢水中的氯化鈣，整個工藝過程無廢酸、廢水外排，真正實現零污染、零污染。因此，該工藝為一個綠色環(huán)保工藝，不會造成環(huán)境污染。
【權利要求】
1.一種酸洗提純石英或長石過程中的廢酸和廢水處理工藝，其特征在于包括如下步驟: 1)廢酸的處理:用鹽酸逆流動態(tài)洗滌石英或長石顆粒后，回收洗滌后的酸液，并檢測酸液中鹽酸的濃度和鐵離子的質量百分比濃度，若酸液中鹽酸濃度≥18%，酸液直接循環(huán)套用；若酸液中15%≤鹽酸濃度< 18%，則往酸液中加入濃度≥ 30%的鹽酸使酸液中鹽酸的濃度≥ 18%，然后循環(huán)套用；直至酸液中的鹽酸的濃度小于15%或鐵離子質量百分比濃度大于0.5%時，成為廢酸，將廢酸用陰陽離子交換樹脂進行處理，去掉鐵離子，將去掉鐵離子后的酸液作為步驟3)中產生的氯化氫氣體的吸收劑； 2)洗水的處理:用水洗滌酸洗后的長石或石英顆粒至長石或石英顆粒表面呈中性，收集洗滌后流下的液體，即為洗水，檢測洗水中氯化鈣的質量百分比濃度，若洗水中氯化鈣的質量百分比濃度< 30%，則將洗水與石灰乳于中和池中攪拌至池中體系pH值為8~10后流入沉淀池中使產生的氫氧化鐵沉淀，將沉淀后的氫氧化鐵料漿用隔膜泵送入板框壓濾機中壓成濾餅，將濾餅與等摩爾量的硫酸反應，得到硫酸鐵，將沉淀池中的清液流入調節(jié)池中用鹽酸調節(jié)PH值至6-7后，再流入儲水池中用于循環(huán)套用；當洗水中氯化鈣的質量百分比濃度≥ 30%時，成為廢水； 3)廢水的處理:將步驟2)中的廢水送入帶有攪拌器、水射真空吸收裝置和加熱裝置的反應釜中，在攪拌條件下滴加與廢水中氯化鈣等摩爾量的濃硫酸進行反應，同時開啟水射真空吸收裝置，用步驟I)中去掉鐵離子后的酸液作為吸收劑吸收反應體系中產生的氯化氫氣體，得到的濃度增高的鹽酸循環(huán)套用于酸洗長石或石英顆粒，濃硫酸滴加完畢后，反應體系的溫度升高，有氯化氫氣體溢出，再用蒸汽加熱反應釜，蒸餾出反應體系中的部分氯化氫氣體，然后用隔膜泵將反應釜中的剩余物送入板框壓濾機中壓濾，濾液即是濃度不低于20%的鹽酸，直接用于洗滌長石或長石顆粒，將濾餅洗滌至中性，干燥，得到硫酸鈣，洗漆濾餅后的水送入中和池中用石灰乳中和后流入儲水池中用于循環(huán)套用。
2.根據權利要求1所述酸洗提純石英或長石過程中的廢酸和廢水處理工藝，其特征在于；將步驟2)中洗滌至中性的長石或石英顆粒用自來水或去離子水再至少洗滌2次，得到純化的石英或長石顆粒，收集洗滌后流出的液體，即為洗水A，將洗水A用陰陽離子交換樹脂凈化，回收凈化后的水用于洗滌呈中性的長石或石英顆粒。
3.根據權利要求1所述酸洗提純石英或長石過程中的廢酸和廢水處理工藝，其特征在于:步驟3)中，反應爸中廢水加入的量不超過反應爸體積的75%。
4.根據權利要求1所述酸洗提純石英或長石過程中的廢酸和廢水處理工藝，其特征在于:步驟3)中氯化氫氣體經水射真空吸收裝置吸收后得到濃度增高的鹽酸，當鹽酸濃度≥18%時直接回收利用于洗滌石英或長石顆粒。
5.根據權利要求1所述酸洗提純石英或長石過程中的廢酸和廢水處理工藝，其特征在于:對步驟1)中處理廢酸后的陰陽離子樹脂進行再生處理，再生處理產生的三氯化鐵溶液送入中和池中用石灰乳進行處理，再生處理產生的氫氧化鈉溶液用鹽酸中和后，濃縮成濃鹽水作為加熱鍋爐軟化水所需的鹽水。
【文檔編號】C01G49/14GK103950991SQ201410155102
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年4月17日 優(yōu)先權日:2014年4月17日
【發(fā)明者】田輝明 申請人:田輝明