專利名稱：從堿式碳酸鎳生產(chǎn)廢液中回收試劑級無水硫酸鈉的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無水硫酸鈉的生產(chǎn)方法，尤其涉及一種從堿式碳酸鎳生產(chǎn)廢液中回收無水硫酸鈉的方法，更具體是涉及一種由硫酸鎳溶液與堿金屬碳酸鹽溶液生產(chǎn)堿式碳酸鎳過程中產(chǎn)生的廢液回收試劑級無水硫酸鈉的方法。
背景技術(shù)：
無水硫酸鈉俗稱元明粉，無水芒硝，是無機(jī)鹽工業(yè)大宗產(chǎn)品之一。無水硫酸鈉呈白色均勻細(xì)顆粒或粉末狀，相對密度2. 68、熔點(diǎn)884°C，241°C轉(zhuǎn)變?yōu)榱叫徒Y(jié)晶；無水硫酸鈉溶于水、甘油，不溶于乙醇，暴露于空氣中易吸濕成為含水硫酸鈉。無水硫酸鈉主要用作合成洗滌劑的填充料、造紙工業(yè)的蒸煮劑、醫(yī)藥工業(yè)的緩瀉劑等，還被玻璃工業(yè)用以替代純堿、化學(xué)工業(yè)用以制造硫化鈉和硅酸鈉及其他化工產(chǎn)品原料、紡織工業(yè)用以調(diào)配維尼綸紡絲凝固浴等，在有色冶金和皮革等方面也有應(yīng)用，用途十分廣泛。
無水硫酸鈉主要制法有真空蒸發(fā)法，鈣芒硝法，轉(zhuǎn)化法和人造絲副產(chǎn)法。這些方法有的工藝復(fù)雜、成本高，有的雜質(zhì)不易除去、產(chǎn)品色澤差、回收率低。隨著無水硫酸鈉用途的不斷擴(kuò)展，開發(fā)一種全新的、操作簡單且低成本的無水硫酸鈉制備方法已成為本領(lǐng)域技術(shù)開發(fā)的熱點(diǎn)。
堿式碳酸鎳是一種合成鎳鹽的原料，其生產(chǎn)方法一般由硫酸鎳溶液與碳酸鈉和碳酸銨混合溶液反應(yīng)制得。在堿式碳酸鎳生產(chǎn)過程中，每公斤產(chǎn)品大約會產(chǎn)生4. 5升廢液，該廢液呈微堿性，PH值約為8-9，廢液中除含有大量硫酸鈉外，還含有殘留的鎳離子、磷酸鹽、 碳酸鹽和氨鹽等雜質(zhì)。如果將這種廢液直接排放，不僅污染水源，破環(huán)生態(tài)環(huán)境，而且會造成資源浪費(fèi)。發(fā)明內(nèi)容
為解決以上存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種從堿式碳酸鎳生產(chǎn)廢液中回收試劑級無水硫酸鈉的方法。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明從堿式碳酸鎳生產(chǎn)廢液中回收試劑級無水硫酸鈉的方法，依次包括如下步驟(1)將收集到的堿式碳酸鎳生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢液，取樣檢測每升廢液中磷酸鹽和碳酸鹽的含量；(2)鎳的回收取一定量的廢液，邊攪拌邊加入氫氧化鈉至廢液的pH值為9-10，過濾， 濾渣回收，濾液備用；(3)氨的除去將步驟(2)得到的濾液，用氫氧化鈉調(diào)節(jié)其pH值為12以上，煮沸1.0— 1.5小時，備用；(4)磷酸根、碳酸根離子的除去在步驟(3)得到的溶液中加入氫氧化鈣，攪拌并加熱至微沸，加入適量活性炭過濾得到清液，氫氧化鈣的加入量以與廢液中磷酸鹽和碳酸鹽的總量等摩爾比計算并至少過量20%加入；(5)剩余氫氧化鈣的除去將步驟(4)得到的清液用適量的濃硫酸調(diào)節(jié)其pH值為7-8， 加入碳酸鈉，攪拌加熱至溶解完全，繼續(xù)攪拌并煮沸1. 0-2. 0小時，過濾得到清液，碳酸鈉的加入量以與步驟(4)中反應(yīng)剩余氫氧化鈣的量等摩爾比并至少過量50%計算；(6)無水硫酸鈉濃縮結(jié)晶將步驟(5)得到的清液，用濃硫酸調(diào)節(jié)清夜的pH值為5-6， 加熱濃縮至大部分結(jié)晶析出，趁熱過濾，樣品干燥得到無水硫酸鈉產(chǎn)品。
為使無水硫酸鈉獲得更好的收得率，上述步驟(6)趁熱過濾得到的濾液與步驟 (5)中過濾得到的清液合并，再經(jīng)步驟(6)進(jìn)行處理。
為了使生成的膠凝狀氫氧化鎳更好沉淀，上述步驟(2)的廢液在過濾前先在室溫條件下攪拌0.5 — 1.0小時。
由于磷酸鈣、碳酸鈣的溶解度遠(yuǎn)小于氫氧化鈣的溶解度，為了提高氫氧化鈣的溶解度，使其與磷酸鹽、碳酸鹽充分反應(yīng)，以便更好除去磷酸和碳酸鹽，上述步驟(4)在加入活性炭之前保持?jǐn)嚢韬臀⒎?. 0-3. 0小時。
為了使過量的氫氧化鈣和碳酸鈉生成的少量碳酸鈣能更好凝聚，上述步驟(5)在過濾前加入適量活性炭助濾。
上述步驟(6)樣品的干燥溫度為105-115°c、干燥時間為3. 0-5. 0小時。
為避免引入其他雜質(zhì)，上述步驟(2)、(3)加入的氫氧化鈉，步驟(4)加入的氫氧化鈣，步驟(5)加入的碳酸鈉，步驟(5)、(6)加入的濃硫酸應(yīng)為試劑級。
本發(fā)明從堿式碳酸鎳生產(chǎn)廢液中回收試劑級無水硫酸鈉的方法，由于廢液中含有少量的氨，在堿性條件下易與鎳離子絡(luò)合，反應(yīng)式為Ni2+ + BNH3 = Ni (NH3) 62+，通過加入氫氧化鈉和調(diào)節(jié)廢液的PH值，使鎳氨絡(luò)合物轉(zhuǎn)變?yōu)闅溲趸嚦恋砗桶保瑲溲趸嚦恋硗ㄟ^過濾可回收，氨與廢液原有的氨一起在強(qiáng)堿下經(jīng)煮沸逸出，沒有引入其他雜質(zhì)；由于氫氧化鈣的Ksp=L 3X 10_6，磷酸鈣的Ksp=L 3X 10_32，碳酸鈣的Ksp=2. 8 X 10_9，利用它們之間溶度積的差別，通過加入氫氧化鈣來獲得磷酸鈣和碳酸鈣，而由于廢液中磷酸根含量不高，生成的沉淀不易沉降，故加活性炭助濾，使磷酸鹽的去除率可達(dá)95%以上，多余的氫氧化鈣用碳酸鈉除去；采用濃硫酸調(diào)節(jié)濾液的PH值，在除去過量碳酸根的同時，也使產(chǎn)品無水硫酸鈉符合其酸堿度要求，并且不會引入新的離子。
本發(fā)明試劑級無水硫酸鈉的回收方法，操作簡單，工藝條件溫和，能有效地除去廢液中的各種雜質(zhì)，綜合回收率達(dá)到90%以上，得到的產(chǎn)品經(jīng)檢驗符合化學(xué)試劑分析純標(biāo)準(zhǔn)。 本發(fā)明通過對廢液的處理和綜合利用，回收了試劑級無水硫酸鈉，達(dá)到節(jié)能減排、減少環(huán)境污染和降低堿式碳酸鎳生產(chǎn)成本的目的。
具體實施方式
下面是本發(fā)明的具體實施例，這些實施例只是對從堿式碳酸鎳生產(chǎn)廢液中回收試劑級無水硫酸鈉生產(chǎn)方法的具體說明，并非用以限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
實施例1(1)將收集到的堿式碳酸鎳生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢液，取樣檢測每升廢液中無水硫酸鈉的含量及雜質(zhì)的含量； 無水硫酸鈉248g/L 鎳(以金屬含量計):45. 6mg/L氨12. 2g/L 磷酸鈉34. 8mg/L 碳酸鈉1.2g/L(2)鎳的回收取1000ml的廢液，邊攪拌邊加入2. 5 g試劑級氫氧化鈉至廢液的pH為 9-10，再在室溫下攪拌0. 5小時，過濾，得濾渣氫氧化鎳70. 2 mg,濾液備用；(3)氨的除去將步驟(2)處理過的廢液，用3.5g試劑級氫氧化鈉調(diào)至pH為12以上， 煮沸趕氨1.5小時，備用；(4)磷酸根、碳酸根離子的除去在步驟(3)的溶液中加入1.2 g試劑級氫氧化鈣，攪拌并加熱至微沸，并保持?jǐn)嚢韬臀⒎屑s2. 5小時，加入適量活性炭過濾得到清液；(5)剩余氫氧化鈣的除去將步驟(4)中的溶液用7.5 g試劑級濃硫酸調(diào)至pH為7-8， 加入1. 0 g試劑級碳酸鈉，攪拌加熱至溶解完全，繼續(xù)攪拌并煮沸1. 5小時，加入適量活性炭過濾得到清液；(6)無水硫酸鈉濃縮結(jié)晶將步驟(5)得到的濾液，用2.5 g試劑級濃硫酸調(diào)節(jié)其pH為 5-6，然后加熱濃縮至大部分結(jié)晶析出，趁熱過濾，樣品干燥，得到174.0 g無水硫酸鈉產(chǎn)品， 將母液回收與步驟(5)中過濾清液合并，套用母液可得無水硫酸鈉51. 8 g，綜合回收率為 91%。
實施例2(1)將收集到的堿式碳酸鎳生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢液，取樣檢測每升廢液中無水硫酸鈉的含量及雜質(zhì)的含量； 無水硫酸鈉256g/L 鎳(以金屬含量計):50. 3mg/L 氨:13g/L 磷酸鈉40. 5mg/L 碳酸鈉1.4g/L2) 鎳的回收取1000 ml的廢液，邊攪拌邊加入2. 5 g試劑級氫氧化鈉至廢液的pH 為9-10，在室溫下攪拌0. 8小時，過濾，得濾渣氫氧化鎳75. 5 mg，濾液備用；(3)氨的除去將步驟(2)處理過的廢液，用3.5 g試劑級氫氧化鈉調(diào)至pH為12以上， 煮沸趕氨1.5小時，備用；(4)磷酸根、碳酸根離子的除去在步驟(3)的溶液中加入1.4g試劑級氫氧化鈣，攪拌并加熱至微沸，并保持?jǐn)嚢韬臀⒎屑s2. 5小時，加入適量活性炭過濾得到清液；(5)剩余氫氧化鈣的除去將步驟(4)中的溶液用7.8 g試劑級濃硫酸調(diào)至pH為7-8， 加入1. 2 g試劑級碳酸鈉，攪拌加熱至溶解完全，繼續(xù)攪拌并煮沸1. 5小時，加入適量活性炭過濾得到清液；(6)無水硫酸鈉濃縮結(jié)晶將步驟(5)得到的濾液，用2.7 g試劑級濃硫酸調(diào)節(jié)其pH為 5-6，然后加熱濃縮至大部分結(jié)晶析出，趁熱過濾，樣品干燥，得到186.0 g無水硫酸鈉產(chǎn)品， 將母液回收與步驟(5)中過濾清液合并，套用母液可得無水硫酸鈉51. 1 g，綜合回收率為 93%。
通過對實施例1、2得到的無水硫酸鈉進(jìn)行檢驗，各項指標(biāo)均符合化學(xué)試劑分析純標(biāo)準(zhǔn)，具體如下表
權(quán)利要求
1.一種從堿式碳酸鎳生產(chǎn)廢液中回收試劑級無水硫酸鈉的方法，依次包括如下步驟(1)將收集到的堿式碳酸鎳生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢液，取樣檢測每升廢液中磷酸鹽和碳酸鹽的含量；(2)鎳的回收取一定量的廢液，邊攪拌邊加入氫氧化鈉至廢液的PH值為9-10，過濾， 濾渣回收，濾液備用；(3)氨的除去將步驟(2)得到的濾液，用氫氧化鈉調(diào)節(jié)其pH值為12以上，煮沸1.0— 1.5小時，備用；(4)磷酸根、碳酸根離子的除去在步驟(3)得到的溶液中加入氫氧化鈣，攪拌并加熱至微沸，加入適量活性炭過濾得到清液，氫氧化鈣的加入量以與廢液中磷酸鹽和碳酸鹽總量等摩爾比計算并至少過量20%加入；(5)剩余氫氧化鈣的除去將步驟(4)得到的清液用適量的濃硫酸調(diào)節(jié)其pH值為7-8， 加入碳酸鈉，攪拌加熱至溶解完全，繼續(xù)攪拌并煮沸1. 0-2. 0小時，過濾得到清液，碳酸鈉的加入量以與步驟(4)中反應(yīng)剩余氫氧化鈣的量等摩爾比并至少過量50%計算；(6)無水硫酸鈉濃縮結(jié)晶將步驟(5)得到的清液，用濃硫酸調(diào)節(jié)清夜的pH值為5-6， 加熱濃縮至大部分結(jié)晶析出，趁熱過濾，樣品干燥得到無水硫酸鈉產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從堿式碳酸鎳生產(chǎn)廢液中回收試劑級無水硫酸鈉的方法，其特征在于所述步驟(6)趁熱過濾得到的濾液與步驟(5)中過濾得到的清液合并，再經(jīng)步驟 (6)進(jìn)行處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的從堿式碳酸鎳生產(chǎn)廢液中回收試劑級無水硫酸鈉的方法，其特征在于所述步驟(2)的廢液在過濾前先在室溫條件下攪拌0. 5 — 1. 0小時。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的從堿式碳酸鎳生產(chǎn)廢液中回收試劑級無水硫酸鈉的方法，其特征在于所述步驟(4)在加入活性炭之前保持?jǐn)嚢韬臀⒎?. 0-3. 0小時。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的從堿式碳酸鎳生產(chǎn)廢液中回收試劑級無水硫酸鈉的方法，其特征在于所述步驟(5)在過濾前加入適量活性炭助濾。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的從堿式碳酸鎳生產(chǎn)廢液中回收試劑級無水硫酸鈉的方法，其特征在于所述步驟(6)樣品的干燥溫度為105-115°C、干燥時間為3. 0-5. 0小時。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從堿式碳酸鎳生產(chǎn)廢液中回收試劑級無水硫酸鈉的方法， 其特征在于所述述步驟(2)、(3)加入的氫氧化鈉，步驟(4)加入的氫氧化鈣，步驟(5)加入的碳酸鈉，步驟(5)、(6)加入的濃硫酸應(yīng)為試劑級。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種從堿式碳酸鎳生產(chǎn)廢液中回收試劑級無水硫酸鈉的方法，該方法是向廢液中加入氫氧化鈉至廢液的pH值為9-10，過濾除去鎳雜質(zhì)，再用氫氧化鈉調(diào)節(jié)濾液的pH值為12以上，煮沸除去氨氣；然后在溶液中加入過量氫氧化鈣，攪拌并加熱至微沸，加入適量活性炭過濾除去磷酸鹽和碳酸鹽，同時用濃硫酸調(diào)節(jié)濾液的pH值為7-8，加入適量碳酸鈉，攪拌并煮沸，去除多余的氫氧化鈣；最后用濃硫酸調(diào)節(jié)清夜的pH值為5-6后，濃縮析晶得到試劑級的無水硫酸鈉。本發(fā)明試劑級無水硫酸鈉的回收方法，操作簡單，工藝條件溫和，能有效地除去廢液中的各種雜質(zhì)，綜合回收率達(dá)到90%以上，得到的產(chǎn)品經(jīng)檢驗符合化學(xué)試劑分析純標(biāo)準(zhǔn)。本發(fā)明通過對廢液的處理和綜合利用，回收了試劑級無水硫酸鈉，達(dá)到節(jié)能減排、減少環(huán)境污染和降低生產(chǎn)成本的目的。
文檔編號C01D5/00GK102502715SQ20111035164
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月9日
發(fā)明者周一朗, 李明, 譚澤, 陳旭波, 陳漢昭, 黃司平, 黃永潤 申請人:廣東光華科技股份有限公司