专利名称：高氯酸钾零废水排放生产工艺及其产品的制作方法
技术领域：
本发明涉及清洁生产与循环生产技术领域，特别是指一种高氯酸钾零排放生产エ艺及其产品。
背景技术：
高氯酸钾是高氯酸盐的重要品种之一，主要用于制造烟花爆竹、安全火柴、炸药、气象火箭、民用引火煤、氧化剂等。氢气主要应用于石油、食品、精细化工、玻璃和人造宝石的制造、金属冶炼、切割以及焊接等行业。传统エ艺多为氯化钾配方法如图I所示，其エ艺流程为将氯酸钠电解为高氯酸钠，再与氯化钾进行复分解反应，冷却离心，即制得高氯酸钾，离心后的复分解母液主要为氯化钠、还有少量氯酸盐、高氯酸盐经冷冻回收部份高氯酸钾后排放。因此现有技术的エ艺方法是ー种具有废水、废物排放的氯化钾配方法。据《无机盐エ业》2007年第7期《氯酸盐概况及未来发展趋势分析》一文，由于目前复分解母液(针 对传统エ艺氯化钾配方法而言)回收エ艺尚不完善，或投资带来的经济效益不显著，因而不可避免地带来环保问题，这已经引起业内人士的高度关注。有的厂家为了避免排放含高氯酸盐、氯酸盐和其它重金属的废水(即复分解母液)，曾采用蒸发器将废水蒸干，因为蒸发的水份过多(生产I吨高氯酸钾3m3废水)，蒸发制得的氯化钠杂质含量过高，无经济价值并且能耗又高而放弃。废水排放造成环保问题的主要原因是废水中含氯酸盐、高氯酸盐及其它少量重金属(如铅)，高氯酸盐不易分解对环境造成长时间污染，致使土壤盐碱化，且氯酸盐和高氯酸盐在生产过程中溶液交叉使用造成损坏制氯酸盐电解槽阳极，降低了电解槽阳极的使用寿命，美国《环境科学与技术》2005年第一期对其污染有专门阐述。本申请人因地处河流上游，所以不能对所在流域水体造成污染，如果按传统エ艺路线则会排放含高氯酸盐、氯酸盐和其它重金属的废水，不符合国家环保政策和可持续发展的战略。本着对社会、对环境负责的精神，本申请人投入大量人力、物力和财カ来研制新的环保型高氯酸钾生产エ艺来取代传统エ艺。经过不懈的努力和进取，终于解决了生产过程中出现的废水排放、废气排放和煤耗偏高等问题，取得成功实现了封闭运行，无废水排放，避免了氯酸盐和高氯酸盐生产中溶液交叉使用造成电解槽阳极损坏的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，而提供一种适宜清洁生产与循环生产的高氯酸钾零排放生产エ艺及其产品。本发明通过以下技术方案实现，电解复分解エ艺的步骤为①先将氯酸钠电解成高氯酸钠；②将氯酸钾作为复分解原料，与高氯酸钠进行复分解反应生成高氯酸钾粗料；③高氯酸钾粗料经过重结晶提纯后得到产品；所述复分解母液氯酸钠电解循环使用。以氯酸钾代替氯化钾作为复分解原料，复分解提取高氯酸钾后的母液为氯酸钠可以返回高氯酸盐电解槽电解。所述氯酸钾生产中的电解过程中，电解氯化钠制氯酸钠产生的副产品含氯气、氧气和氢气；所述氢气经过除氯、除氧提纯后压缩装瓶。所述氯酸钾生产过程中，将产生的含铬盐泥废渣置于密闭反应釜中，再加入小苏打和水搅拌，用蒸汽加热到105°c，保温4h，自然冷却，随后进行固液分离。所述滤出含铬的盐液存于ー个回收池中回收利用，钙镁渣置于滤桶中进行洗涤；所述洗涤水用于处理原始含铬盐泥废渣，洗涤后的钙镁渣用作建筑材料。还包括所制得的高氯酸钾和氢气。本发明的工作原理为，先将氯化钠电解为氯酸钠，氯酸钠再与氯化钾复分解反应制得氯酸钾，以上两个过程分述如下
①在电合成高氯酸盐过程中，不能把阳极的反应看成是氯酸盐直接加氧反应生成高氯酸盐。而是二次反应，包括氯酸盐离子放电，随后是自由基与水在阳极附近发生反应，生成亚氯酸和高氯酸，并放出氧气，不稳定亚氯酸就自动氧化成氯酸。总反应方程式为K ():' +. H1O m > NaCIO4 + H1 T②高氯酸钠电解液与氯酸钾溶液进行复分解反应。其反应式如下NaC104+KC103=KC104+NaC103该化学反应能获得高氯酸钾结晶，主要是利用高氯酸钠、氯酸钾、氯酸钠的溶解度大小不同来实现，因高氯酸钾的溶解度较高氯酸钠、氯酸钾低。本发明的优点在于，生产过程中的水都得以重复利用，没有排放生产废水，同时将生产中的含铬废渣提取出后重复使用，其余固体废渣另作它用，满足了社会经济可持续发展的战略要求，适宜推广，不仅完全解决了环保问题，而且提高了产品质量，产品杂质少、纯度高、接火快，反应完全，无残渣；且更安全稳定，产品性价比更高，更具竞争力。同时将生产氯酸盐和生产高氯酸盐的溶液系统彻底分开，避免了氯酸盐和高氯酸盐生产中溶液交叉使用造成(电解氯化钠制氯酸钠)电解槽阳极损坏的问题。
图I为现有技术エ艺流程方框图；图2为本发明技术エ艺流程方框图；图3为电解尾气エ艺流程方框图；图4为含铬废渣处理工艺流程方框图。
具体实施例方式下面结合附图2至4对本发明的优选实施例作进ー步说明，电解复分解エ艺的步骤为①先将氯酸钠电解成高氯酸钠；②将氯酸钾作为复分解原料，与高氯酸钠进行复分解反应生成高氯酸钾粗料；③高氯酸钾粗料经过重结晶提纯后得到产品；所述复分解母液氯酸钠电解循环使用。以氯酸钾代替氯化钾作为复分解原料，复分解提取高氯酸钾后的母液为氯酸钠可以返回高氯酸盐电解槽电解。氯化钾复分解生产高氯酸钾的传统エ艺因为复分解后的副产物氯化钠溶液中含高氯酸盐(有的还含氟离子)，如果用作电解制取氯酸钠，将使电解槽阳极镀层寿命大为缩短，使生产不便，成本升高，此外，如果盐水回收再电解用来制取氯酸钠，由于制取的氯酸钠质量不好，再电解为高氯酸钠时电耗相当高，也使生产成本升高。这是氯酸盐、高氯酸盐生产史上的难题，高氯酸钾复分解母液排放污染水体造成的环保问题一直未能得到有效解决；而氯酸钾复分解生产高氯酸钾的新エ艺复分解后的副产物为氯酸钠，可返回高氯酸盐电解槽循环使用，这种エ艺在技术上把生产氯酸盐和生产高氯酸盐的溶液系统彻底分开了，从而避免了氯酸盐和高氯酸盐生产中溶液交叉使用造成损坏制氯酸盐电解槽阳极问题。所述氯酸钾生产中的电解过程中，电解氯化钠制氯酸钠产生的副产品含氯气、氧气和氢气；所述氢气经过除氯、除氧提纯后压缩装瓶。所述氯酸钾生产过程中，将产生的含铬盐泥废渣置于密闭反应釜中，再加入小苏 打和水搅拌，用蒸汽加热到105°C，保温4h，自然冷却，随后进行固液分离。所述滤出含铬的盐液存于ー个回收池中回收利用，钙镁渣置于滤桶中进行洗涤；所述洗涤水用于处理原始含铬盐泥废渣，洗涤后的钙镁渣用作建筑材料。还包括所制得的高氯酸钾和氢气。本发明的创新点在于I)采用氯酸钾与高氯酸钠反应制取高氯酸钾，复分解母液氯酸钠得以循环使用，避免了传统エ艺过程中的废水排放，原材料氯化钾、氯酸钠利用率高，消耗较有废水排放的传统エ艺小。同时将生产氯酸盐和生产高氯酸盐的溶液系统彻底分开了，避免了氯酸盐和高氯酸盐生产中溶液交叉使用造成(电解氯化钠制氯酸钠)电解槽阳极损坏的问题。2)对电解过程中排出的尾气进行了治理。在氯酸钾(用作生产高氯酸钾的原料)生产过程中，电解氯化钠制氯酸钠的过程会产生含氯气、氧气的氢气，我们将氢气提纯，压缩装瓶出售。过程如下将氢气进入尾气洗涤塔，先用盐水吸收再用碱洗和水洗。除掉氯气后进入水封槽。洗涤后的盐水、碱液和水分别送回电解エ段和盐水エ段进行重新综合利用，实现了零排放。脱氯后的氢气采用罗茨鼓风机送入冷却器冷却、然后进入除氧装置进行脱氧，再进入冷却器冷却，然后进入气柜再压缩装瓶出售，參见附图3。3)对生产过程中产生的废渣进行了治理。氯酸钾生产的盐水精制过程中产生含六价铬的镁钙泥渣，我们将含铬废渣加入矿化剂高温粗化纳米颗粒，分离回收含铬盐水(返回盐水精制过程)。将经过矿化剂处理回收绝大部份六价铬后的镁钙泥渣用洗涤水重复洗涤，直到洗涤水中六价铬累积到一定浓度才用于处理原始含铬废渣，最終使洗涤水得以回收利用，大大減少了红矾的消耗，消除了六价铬对环境的污染。洗涤后的脱毒镁钙渣可用于制备涂料、耐火材料、微孔材料等，參见附图4。4)采用本エ艺，电解氯酸钠制高氯酸钠时无需深度电解，电解电耗相比传统エ艺降低400-800度/吨。5)整个エ艺用水做到了循环使用，同时做到了无废水、废气、废渣排放。本发明能达到的关键技术指标參见下表
权利要求
1.高氯酸钾零废水排放生产工艺及其产品，其特征在于，电解复分解工艺的步骤为①先将氯酸钠电解成高氯酸钠； ②将氯酸钾作为复分解原料，与高氯酸钠进行复分解反应生成高氯酸钾粗料； ③高氯酸钾粗料经过重结晶提纯后得到产品；所述复分解母液氯酸钠电解循环使用。
2.根据权利要求I所述的高氯酸钾零废水排放生产工艺及其产品，其特征在于以氯酸钾代替氯化钾作为复分解原料，复分解提取高氯酸钾后的母液为氯酸钠可以返回高氯酸盐电解槽电解。
3.根据权利要求I所述的高氯酸钾零废水排放生产工艺及其产品，其特征在于所述氯酸钾生产中的电解过程中，电解氯化钠制氯酸钠产生的副产品含氯气、氧气和氢气；所述氢气经过除氯、除氧提纯后压缩装瓶。
4.根据权利要求I所述的高氯酸钾零废水排放生产工艺及其产品，其特征在于所述氯酸钾生产过程中，将产生的含铬盐泥废渣置于密闭反应釜中，再加入小苏打和水搅拌，用蒸汽加热到105°C，保温4h，自然冷却，随后进行固液分离。
5.根据权利要求4所述的高氯酸钾零废水排放生产工艺及其产品，其特征在于所述滤出含铬的盐液存于一个回收池中回收利用，钙镁渣置于滤桶中进行洗涤；所述洗涤水用于处理原始含铬盐泥废渣，洗涤后的钙镁渣用作建筑材料。
6.根据权利要求I至4任一项所述的高氯酸钾零废水排放生产工艺及其产品，其特征在于还包括所制得的高氯酸钾和氢气。
全文摘要
本发明涉及清洁生产与循环生产技术领域，特别是指一种高氯酸钾零排放生产工艺及其产品。电解复分解工艺的步骤为①先将氯酸钠电解成高氯酸钠；②将氯酸钾作为复分解原料，与高氯酸钠进行复分解反应生成高氯酸钾粗料；③高氯酸钾粗料经过重结晶提纯后得到产品；所述复分解母液氯酸钠电解循环使用。本发明的优点在于，生产过程中的水都得以重复利用，没有排放生产废水，同时将生产中的含铬废渣提取出后重复使用，其余固体废渣另作它用，满足了社会经济可持续发展的战略要求，适宜推广，不仅完全解决了环保问题，而且提高了产品质量，产品纯度高、接火快，反应完全，无残渣；且更安全稳定，产品性价比更高，更具竞争力。
文档编号C01B11/18GK102807192SQ201210280728
公开日2012年12月5日 申请日期2012年8月8日 优先权日2012年8月8日
发明者张武松 申请人:浏阳市化工厂有限公司