一种利用硫酸烧渣生产水玻璃和电子级二氧化硅的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于硫酸无机工业排放的综合治理和利用的技术领域，尤其是一种利用硫酸烧渣生产水玻璃和电子级二氧化硅的方法。
【背景技术】
[0002]硫酸工业是以硫铁矿为原料接触法生产的硫酸，主要由原料焙烧、净化、转化和吸收等几个工序组成。一般习惯上以净化工艺流程，将硫酸生产分成干法和湿法两大类。湿法净化又有酸洗、热浓酸洗和水洗之分。目前我国硫铁矿制酸少数工厂是酸洗流程，多数仍为水洗流程。
[0003]硫铁矿主要由硫和铁组成，伴有少量的有色金属和稀有金属。硫铁矿烧渣为硫铁矿焙烧提取硫后排出的残渣。硫铁矿中除了硫被利用外，铁及其他元素仍留在烧渣中。烧渣是用来炼铁，提取有色金属和制造建筑材料的原料。
[0004]单位硫酸产品的烧渣排放量与硫铁矿的品位及工艺条件有关。在相同的工艺条件下硫铁矿的品位越高则排渣量就越少，反之则高。当硫铁矿含硫量为25?35%时，一般生产每吨约产生0.7?1吨的烧结渣。其中，硫酸烧渣的各种成分及百分含量为:四氧化三铁含量为43.31 %，三氧化二铝含量为8.13%，氧化钙含量为1.63%，氧化镁含量为0.46 %，氧化硅含量为35.73%，硫的含量为0.16%。
[0005]硫酸烧渣通过盐酸净化后提取了四氧化三铁、三氧化二铝、氧化钙、氧化镁、氧化硅、单质硫元素等，形成各种金属盐后所剩余的酸不溶物为二氧化硅和单质硫。
[0006]其一、硫酸烧渣治理后的二次废渣不仅没有有效利用，且会造成二次污染。
[0007]其二、水玻璃可用于涂刷材料，能提高抗风化能力；也可用于加固土壤、配制速凝防水剂、配制耐酸胶凝、耐酸砂浆和耐酸混凝土以及防腐工程应用等领域；电子级二氧化硅可用作橡胶的补强剂、防止塑料薄膜粘结的开口剂、颜料的防沉降剂、涂料的消光剂、黏度调节剂、医药的赋形剂、催化剂载体及用于化妆品等。
【发明内容】
[0008]本发明旨在针对硫酸烧渣第一次治理后的废渣的再次利用和满足市场需求，提供一种利用硫酸烧渣生产水玻璃和电子级二氧化硅的方法。
[0009]为实现上述目的，本发明所述的一种利用硫酸烧渣生产水玻璃和电子级二氧化硅的方法的技术方案如下:
[0010]一种利用硫酸烧渣生产水玻璃和电子级二氧化硅的方法，将硫酸烧渣的第一次治理废渣通过酸洗、转化、纯化工艺，制得水玻璃和电子级二氧化硅产品:
[0011]所述酸洗工艺为:将硫酸烧渣经处理后排放的废渣二氧化硅和单质硫用9?17%的盐酸溶液反复洗涤21?33分钟，过滤后的滤饼用清水洗涤三次使PH值达到6?7再滤待用；酸性清水洗液勾兑盐酸洗涤液，可循环洗涤使用，剩余部分通过碱性处理排放；
[0012]所述转化工艺为:上述得到的纯净滤饼按二氧化硅与液体氢氧化钠以纯质量比1: 1.08?1.57混合于蒸汽加热的压力反应器里，开动蒸汽加热使反应压力达到0.7?
0.8Mpa后，停止通入直接蒸汽，用夹套蒸汽保温并维持此压力4?9小时；之后将形成的硅酸钠溶液过滤得到滤饼单质硫经洗涤干燥、粉碎包装得到单质硫产品；得到的硅酸钠液体再经轻浓缩、冷却、包装得到水玻璃胶的液体产品；
[0013]所述纯化工艺为:将上述的水玻璃溶液和硝酸以纯质量比1: 0.78?1.28反应生成二氧化硅，经漂洗、酸洗、无离子水洗涤、脱水制得电子级二氧化硅产品。
[0014]进一步，所述硫酸烧渣，其组分中含有四氧化三铁、三氧化二铝、氧化钙、氧化镁、氧化硅和硫。
[0015]本发明的主要化学反应方程式为:
[0016]Si02+2Na0H = Na2Si03+H20
[0017]Na2Si03+2HN03 = 2NaN03+H2Si03
[0018]H2Si03 = Si02+H20
[0019]本发明的有益效果在于:其一，提供了一种利用硫酸烧渣生产水玻璃和电子级二氧化硅的方法，可以避免了硫酸工业的二次污染；其二，制取的硅系列产品具有多种用途，经济效益可观；其三，过程中产生的酸性滤液可循环洗涤使用以节省成本且防止污染。
【具体实施方式】
[0020]实施例一
[0021]一种利用硫酸烧渣生产水玻璃和电子级二氧化硅的方法，将硫酸烧渣的第一次治理废渣通过酸洗、转化、纯化工艺，制得水玻璃和电子级二氧化硅产品，所用硫酸烧渣的各种成分及百分含量为四氧化三铁含量为43.31%，三氧化二铝含量为8.13%，氧化钙含量为1.63%，氧化镁含量为0.46%，氧化硅含量为35.73%，硫的含量为0.16%。
[0022]所述酸洗工艺为:将硫酸烧渣经处理后排放的500Kg废渣二氧化硅和单质硫用9?17%的盐酸溶液反复洗涤21?33分钟，过滤后的滤饼用清水洗涤三次使PH值达到6?7再滤待用；酸性清水洗液勾兑盐酸洗涤液，可循环洗涤使用，剩余部分通过碱性处理排放；
[0023]所述转化工艺为:上述得到的纯净滤饼按二氧化硅与液体氢氧化钠以纯质量比1: 1.13混合于蒸汽加热的压力反应器里，开动蒸汽加热使反应压力达到0.7?0.8Mpa后，停止通入直接蒸汽，用夹套蒸汽保温并维持此压力4?9小时；之后将形成的硅酸钠溶液过滤得到滤饼单质硫经洗涤干燥、粉碎包装得到单质硫产品；得到的硅酸钠液体再经轻浓缩、冷却、包装得到858Kg水玻璃胶的液体产品；
[0024]所述纯化工艺为:将上述的水玻璃溶液和硝酸以纯质量比1: 0.83反应生成二氧化硅，经漂洗、酸洗、无离子水洗涤、脱水制得340Kg电子级二氧化硅产品。
[0025]实施例二
[0026]一种利用硫酸烧渣生产水玻璃和电子级二氧化硅的方法，将硫酸烧渣的第一次治理废渣通过酸洗、转化、纯化工艺，制得水玻璃和电子级二氧化硅产品，所用硫酸烧渣的各种成分及百分含量为四氧化三铁含量为43.31 %，三氧化二铝含量为8.13 %，氧化钙含量为1.63%.氧化镁含量为0.46%，氧化硅含量为35.73%，硫的含量为0.16%。
[0027]所述酸洗工艺为:将硫酸烧渣经处理后排放的500Kg废渣二氧化硅和单质硫用9?17 %的盐酸溶液反复洗涤21?33分钟，过滤后的滤饼用清水洗涤三次使PH值达到6?7再滤待用；酸性清水洗液勾兑盐酸洗涤液，可循环洗涤使用，剩余部分通过碱性处理排放；
[0028]所述转化工艺为:上述得到的纯净滤饼按二氧化硅与液体氢氧化钠以纯质量比1: 1.33混合于蒸汽加热的压力反应器里，开动蒸汽加热使反应压力达到0.7?0.8Mpa后，停止通入直接蒸汽，用夹套蒸汽保温并维持此压力4?9小时；之后将形成的硅酸钠溶液过滤得到滤饼单质硫经洗涤干燥、粉碎包装得到单质硫产品；得到的硅酸钠液体再经轻浓缩、冷却、包装得到1009Kg水玻璃胶的液体产品；
[0029]所述纯化工艺为:将上述的水玻璃溶液和硝酸以纯质量比1: 1.03反应生成二氧化硅，经漂洗、酸洗、无离子水洗涤、脱水制得495Kg电子级二氧化硅产品。
[0030]实施例三
[0031]一种利用硫酸烧渣生产水玻璃和电子级二氧化硅的方法，将硫酸烧渣的第一次治理废渣通过酸洗、转化、纯化工艺，制得水玻璃和电子级二氧化硅产品，所用硫酸烧渣的各种成分及百分含量为四氧化三铁含量为43.31 %，三氧化二铝含量为8.13 %，氧化钙含量为1.63%，氧化镁含量为0.46%，氧化硅含量为35.73%，硫的含量为0.16%。
[0032]所述酸洗工艺为:将硫酸烧渣经处理后排放的500Kg废渣二氧化硅和单质硫用9?17%的盐酸溶液反复洗涤21?33分钟，过滤后的滤饼用清水洗涤三次使PH值达到6?7再滤待用；酸性清水洗液勾兑盐酸洗涤液，可循环洗涤使用，剩余部分通过碱性处理排放；
[0033]所述转化工艺为:上述得到的纯净滤饼按二氧化硅与液体氢氧化钠以纯质量比1: 1.53混合于蒸汽加热的压力反应器里，开动蒸汽加热使反应压力达到0.7?0.8Mpa后，停上通入直接蒸汽，用夹套蒸汽保温并维持此压力4?9小时；之后将形成的硅酸钠溶液过滤得到滤饼单质硫经洗涤干燥、粉碎包装得到单质硫产品；得到的硅酸钠液体再经轻浓缩、冷却、包装得到1161Kg水玻璃胶的液体产品；
[0034]所述纯化工艺为:将上述的水玻璃溶液和硝酸以纯质量比1: 1.23反应生成二氧化硅，经漂洗、酸洗、无离子水洗涤、脱水制得680Kg电子级二氧化硅产品。
【主权项】
1.一种利用硫酸烧渣生产水玻璃和电子级二氧化硅的方法，其特征在于:硫酸烧渣的第一次治理废渣通过酸洗、转化、纯化工艺，制得水玻璃和电子级二氧化硅产品:所述酸洗工艺为:将硫酸烧渣经处理后排放的废渣二氧化硅和单质硫用9?17%的盐酸溶液反复洗涤21?33分钟，过滤后的滤饼用清水洗涤三次使PH值达到6?7再滤待用；酸性清水洗液勾兑盐酸洗涤液，可循环洗涤使用，剩余部分通过碱性处理排放；所述转化工艺为:上述得到的纯净滤饼按二氧化硅与液体氢氧化钠以纯质量比1: 1.08?1.57混合于蒸汽加热的压力反应器里，开动蒸汽加热使反应压力达到0.7?0.8Mpa后，停止通入直接蒸汽，用夹套蒸汽保温并维持此压力4?9小时；之后将形成的硅酸钠溶液过滤得到滤饼单质硫经洗涤干燥、粉碎包装得到单质硫产品；得到的硅酸钠液体再经轻浓缩、冷却、包装得到水玻璃胶的液体产品；所述纯化工艺为:将上述的水玻璃溶液和硝酸以纯质量比1: 0.78?1.28反应生成二氧化硅，经漂洗、酸洗、无离子水洗涤、脱水制得电子级二氧化硅产品。2.根据权利要求1所述的一种利用硫酸烧渣生产水玻璃和电子级二氧化硅的方法，其特征在于:所述硫酸烧渣，其组分中含有四氧化三铁、三氧化二铝、氧化钙、氧化镁、氧化硅和硫。
【专利摘要】一种利用硫酸烧渣生产水玻璃和电子级二氧化硅的方法，涉及硫酸无机工业排放的综合治理和利用的技术领域。该方法将硫酸烧渣的治理废渣通过盐酸溶液洗涤，过滤后的滤饼用清水洗涤待用；酸性清水洗液勾兑盐酸洗涤液，可循环用于洗涤；将上述得到的滤饼与液体氢氧化钠混合于蒸汽加热的压力反应器里反应；之后将形成的硅酸钠溶液过滤得到滤饼单质硫产品；得到的硅酸钠液体再经轻浓缩、冷却、包装得到水玻璃胶的液体产品；然后将上述的水玻璃溶液和硝酸反应生成二氧化硅，经漂洗、酸洗、无离子水洗涤、脱水制得电子级二氧化硅产品。本发明使硫酸烧渣的第一次治理废渣经处理后产生了较高经济效益，避免了硫酸工业的二次污染；并节省了成本。
【IPC分类】C01B33/12, C01B33/32
【公开号】CN105417550
【申请号】CN201410499736
【发明人】邓家国
【申请人】常德云港生物科技有限公司
【公开日】2016年3月23日
【申请日】2014年9月18日