生產高錳酸鈉廢渣的處理方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及工業(yè)廢渣的處理和利用技術領域，特別是生產高錳酸鈉廢渣的處理方 法。
【背景技術】
[0002] 廣東航鑫科技股份公司自主研發(fā)了一種高錳酸鈉生產新技術，已獲國家發(fā)明專利 (專利號201010231951. 1)。該技術是以高錳酸鉀和氟硅酸鈉為原料，采用免氯化一步法 制備高錳酸鈉產品，工藝流程簡單實用，全過程無有毒有害廢氣、廢水排放，產品質量優(yōu)良， 氯化物含量低。與其他生產高錳酸鈉的技術比，它高效、安全、環(huán)保、產品質量優(yōu)良。盡管以 高錳酸鉀和氟硅酸鈉為原料生產高錳酸鈉的方法有上述的很多優(yōu)點，但它也還存在一些問 題：生產中將產生大量廢渣，目前該企業(yè)是將廢渣運至堆渣場，進行封存處理來達到環(huán)保要 求的。按目前的處理方式，不僅要耗費較大量的人力、土地資源、增加產品的成本，而且還 是極大的資源浪費。分析表明，該廢渣的主要成分，另含有少量Na 2SiF6、MnSiF6、 疆11〇4、似1111〇 4^11〇2、5102、似?、肝等。氟硅酸鹽含量高達85%?95%，若能將其廢渣回收 綜合利用，既可減少廢渣堆放所需的場地、費用，減少對環(huán)境的污染，也可變廢為寶，進行資 源的有效利用，給企業(yè)帶來較好的經濟效益，為企業(yè)可持續(xù)發(fā)展拓展空間。
[0003] 因該廢渣是一種新型廢渣，經文獻調研，目前尚無人涉及其處理及綜合利用。發(fā)明 人從廢渣中成功的提取了 Na2SiF6回用至高錳酸鈉的生產中，并去除了 Mn02、Mn(V等雜質獲 得了純凈的K2SiF6產品（已另行申請專利）。但該工藝使用了特殊的超聲設備，噪音大、耗 能高，更重要的是氟硅酸鉀的市場需求量較小；若將制得的K 2SiF6產品用于生產KF則存在 工藝路線長，生產成本相對較高的問題。

【發(fā)明內容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種針對以高錳酸鉀和氟硅酸鈉為原料生產高錳酸鈉產生 的廢渣的處理和利用的方法。
[0005] 以高錳酸鉀和氟硅酸鈉為原料生產高錳酸鈉產生的廢渣主要成分是K2SiF 6，以 無水干渣計K2SiF6含量為48?65w% ;另含20?47w%的Na 2SiF6;還含有少量的KMnO 4、 NaMn04、Mn02、MnSiF6、Si0 2、NaF、KF等多種雜質。在以高錳酸鉀和氟硅酸鈉為原料生產高錳 酸鈉工藝中，產生的廢渣往往含水量大于l〇w%，在堆場堆放一段時間后水分會逐漸蒸發(fā)， 含水量會降低。w%指質量百分數。
[0006] 本發(fā)明的技術方案為：生產高錳酸鈉廢渣的處理方法，包括以下步驟：
[0007] 步驟1 :確定廢渣中氟硅酸根的總含量，以此確定與氟硅酸根反應所需的氫氧化 鉀用量；
[0008] 步驟2 :將廢渣、氫氧化鉀溶液、水混合升溫，反應；
[0009] 步驟3 :除去經步驟2反應得到的溶液中的錳離子和高錳酸根離子；
[0010] 步驟4 :將步驟3得到的溶液經第一次過濾得到第一濾液和濾渣；
[0011] 步驟5 :將第一濾液經濃縮、結晶后，進行第二次過濾，得到氟化鈉固體和第二濾 液；
[0012] 步驟6 :將第二濾液經過濃縮、結晶后，進行第三次過濾，得到氟化鉀粗品和第三 濾液；
[0013] 步驟7 :將所得到的氟化鉀粗品進行重結晶操作，經過分離、干燥后得到氟化鉀成 品，分離后還得到了第四濾液。
[0014] 在步驟2中，存在的化學反應如下：
[0015] K2SiF6+4K0H = 6KF+Si02+2H20
[0016] Na2SiF6+4K0H = 4KF+2NaF+Si02+2H20
[0017] MnSiF6+4K0H = 4KF+MnF2+Si02+2H20
[0018] 在上述的生產高錳酸鈉廢渣的處理方法中，所述的步驟1中，氫氧化鉀用量為與 氟硅酸根反應理論所需氫氧化鉀的量的0. 91?1. 08倍，優(yōu)選為1. 01?1. 08倍。其中，氟 硅酸根反應理論所需氫氧化鉀的量即，根據氫氧化鉀和氟硅酸根的摩爾比為4:1確定的理 論用量。
[0019] 在上述的生產高錳酸鈉廢渣的處理方法中，所述的廢渣先與水充分混合后，然后 再加入氫氧化鉀溶液。其可以采用滴加或者分段加入的方式加入，也可以一次性加入。當 然，在本發(fā)明中，還可以采用將氫氧化鉀預先溶解在水中形成，然后加入廢渣。
[0020] 在上述的生產高錳酸鈉廢渣的處理方法中，所述的步驟2中廢渣與水的質量比為 1:10 ?1:20〇
[0021] 在上述的生產高錳酸鈉廢渣的處理方法中，所述的步驟2的反應溫度為70°C? 90。。。
[0022] 在上述的生產高錳酸鈉廢渣的處理方法中，所述的步驟2中充分反應后溶液pH為 7 ?10〇
[0023] 在上述的生產高錳酸鈉廢渣的處理方法中，所述的步驟3中，當溶液中存在錳離 子的情況下，加入過量的高錳酸鉀或高錳酸鈉反應，然后加入草酸溶液除去過量的高錳酸 根。
[0024] 具體的化學反應方程式如下：
[0025] 3MnF2+2KMn04+4K0H = 6KF+5Mn02+2H20
[0026] 3MnF2+2NaMn04+4K0H = 4KF+2NaF+5Mn02+2H20
[0027] 此時，錳離子在堿性條件下完全轉變?yōu)槎趸i沉淀。
[0028] 在上述的生產高錳酸鈉廢渣的處理方法中，所述的步驟3中，當溶液中存在高錳 酸根離子的情況下，加入草酸溶液除去過量的高錳酸根。
[0029] 具體來說，用滴管取少量步驟2的溶液滴于濾紙，若擴散出的液圈為紫紅色，為殘 存高錳酸根，需加入草酸的稀溶液將步驟2的溶液中殘存的高錳酸鉀變成二氧化錳（高錳 酸鉀在此自生為指示劑可指示終點）。用滴管取少量步驟2的溶液滴于濾紙，若擴散出的 液圈為無色，為殘存二價錳離子。加稍過量的高錳酸鉀（或高錳酸鈉）將步驟2的溶液中 殘存的Mn 2+，氧化二氧化錳，然后再加成稀草酸的稀溶液將過量的高錳酸鉀也變成二氧化錳 (高錳酸鉀在此自生為指示劑可指示終點）。上述方法比較簡單，但是在實驗室和工業(yè)生產 過程中，檢測是否過量上述方法并不是唯一的方法，如還可以采用滴定分析、離子色譜分析 的方法分析哪種離子過量。
[0030] 通過草酸除去高錳酸根離子的具體化學方程式如下：
[0031] 3H2C204+2KMn0 4+6K0H = 2Mn02+2C02+4K2C03+6H 20
[0032] 3H2C204+2NaMn0 4+6K0H = 2Mn02+2C02+Na2C03+3K 2C03+6H20
【主權項】
1. 一種生產高錳酸鈉廢渣的處理方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟1 :確定廢渣中氟硅酸根的總含量，以此確定與氟硅酸根反應所需的氫氧化鉀用 量； 步驟2 :將廢渣、氫氧化鉀溶液、水混合升溫，反應； 步驟3 :除去經步驟2反應得到的溶液中的錳離子和高錳酸根離子； 步驟4 :將步驟3得到的溶液經第一次過濾得到第一濾液和濾渣； 步驟5 :將第一濾液經濃縮、結晶后，進行第二次過濾，得到氟化鈉固體和第二濾液； 步驟6 :將第二濾液經過濃縮、結晶后，進行第三次過濾，得到氟化鉀粗品和第三濾液； 步驟7 :將所得到的氟化鉀粗品進行重結晶操作，經過分離、干燥后得到氟化鉀成品， 分離后還得到了第四濾液。
2. 根據權利要求1所述的生產高錳酸鈉廢渣的處理方法，其特征在于，所述的步驟1 中，氫氧化鉀用量為與氟硅酸根反應理論所需氫氧化鉀的量的〇. 91?1. 08倍。
3. 根據權利要求1所述的生產高錳酸鈉廢渣的處理方法，其特征在于，步驟2中，所述 的廢渣先與水混合后，然后再加入氫氧化鉀溶液。
4. 根據權利要求1或3所述的生產高錳酸鈉廢渣的處理方法，其特征在于，所述的步驟 2中廢渣與水的質量比為1:10?1:20。
5. 根據權利要求4所述的生產高錳酸鈉廢渣的處理方法，其特征在于，所述的步驟2的 反應溫度為70 °C?100°C。
6. 根據權利要求5所述的生產高錳酸鈉廢渣的處理方法，其特征在于，所述的步驟2中 充分反應后溶液pH為7?10。
7. 根據權利要求1所述的生產高錳酸鈉廢渣的處理方法，其特征在于，所述的步驟3 中，當溶液中存在錳離子的情況下，加入過量的高錳酸鉀或高錳酸鈉反應，然后加入草酸除 去過量的高錳酸根。
8. 根據權利要求1所述的生產高錳酸鈉廢渣的處理方法，其特征在于，所述的步驟3 中，當溶液中存在高錳酸根離子的情況下，加入草酸除去過量的高錳酸根。
9. 根據權利要求1所述的生產高錳酸鈉廢渣的處理方法，其特征在于，所述的步驟5的 濃縮操作中，濃縮后的溶液質量為濃縮前溶液質量的1/10?1/15。
10. 根據權利要求9所述的生產高錳酸鈉廢渣的處理方法，其特征在于，所述的步驟5 的結晶操作中，結晶溫度為室溫。
11. 根據權利要求1所述的生產高錳酸鈉廢渣的處理方法，其特征在于，所述的步驟6 還包括：將所得到的氟化鈉固體用水或飽和的氟化鈉溶液洗滌、干燥，得到氟化鈉成品。
12. 根據權利要求1所述的生產高錳酸鈉廢渣的處理方法，其特征在于，所述的步驟6 的濃縮操作中，濃縮后的溶液質量為濃縮前溶液質量的1/2?1/5。
13. 根據權利要求12所述的生產高錳酸鈉廢渣的處理方法，其特征在于，所述的步驟6 的結晶操作中，結晶溫度大于45°C。
14. 根據權利要求1所述的生產高錳酸鈉廢渣的處理方法，其特征在于，還包括步驟8 : 將第三濾液和/或第四濾液加入到第一濾液中加以回收利用。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種生產高錳酸鈉廢渣的處理方法，包括以下步驟：確定廢渣中氟硅酸根的總含量，以此確定與氟硅酸根反應所需的氫氧化鉀用量；將廢渣、氫氧化鉀溶液、水混合升溫，反應；除去反應得到的溶液中的錳離子和高錳酸根離子；將得到的溶液經第一次過濾得到第一濾液和濾渣；將第一濾液經濃縮、結晶后，進行第二次過濾，得到氟化鈉固體和第二濾液；將第二濾液經過濃縮、結晶后，進行第三次過濾，得到氟化鉀粗品和第三濾液；將所得到的氟化鉀粗品進行重結晶操作，經過分離、干燥后得到氟化鉀成品，分離后還得到了第四濾液。本發(fā)明旨在提供一種針對以高錳酸鉀和氟硅酸鈉為原料生產高錳酸鈉產生的廢渣的處理和利用的方法。
【IPC分類】C01D3-02
【公開號】CN104591224
【申請?zhí)枴緾N201510056030
【發(fā)明人】彭夢俠, 陳梓云
【申請人】嘉應學院
【公開日】2015年5月6日
【申請日】2015年2月2日