一种从水玻璃旧砂湿法再生污水中回收水玻璃的方法与流程

本发明属于水玻璃旧砂再生相关技术领域，更具体地，涉及一种从水玻璃旧砂湿法再生污水中回收水玻璃的方法。

背景技术：

水玻璃是多种硅酸盐水溶液的统称，在铸造行业中常用作粘结剂，水玻璃砂具有无毒无味、强度高、成本低、流动性好等优点因而应用广泛。作为铸造大国，我国每年产生的水玻璃旧砂达数百万吨，但2013年颁布的《铸造行业准入条件》中规定水玻璃旧砂的回用率不得低于60％，因此水玻璃旧砂的再生回用势在必行。

水玻璃旧砂的再生回用是指将水玻璃旧砂块进行破碎后，去除旧砂砂粒表面的残留粘结剂及盐类等杂质，使之恢复接近新砂的物理和化学性能，并代替新砂使用。水玻璃旧砂再生的主要方法包括干法再生和湿法再生，其中干法再生砂的可用性差，通常只能做背砂使用，不能真正实现再生回用；湿法再生是利用水来溶解砂粒表面残留的粘结剂和盐类等杂质，然后通过砂水分离使溶解在水中的粘结剂和盐类随水与砂分离。湿法再生的脱膜率可达80％～90％，并且再生砂的质量较好，可直接代替新砂使用，从而真正实现再生回用，但是目前湿法再生方法中废水处理困难是限制其广泛应用的重要因素。

现有技术对湿法再生过程中废水的处理提出了一些解决方案。例如，cn201510528118.6公开了一种铸造行业co2硬化水玻璃砂湿法再生废水的处理方法，该方法用硫酸调节污水ph至7.0～7.5，之后向污水中加入混凝剂聚合氯化铝和助凝剂聚丙烯酰胺，使污水中的不溶物絮凝、沉降，最后用板框压滤机处理沉淀；但是该方法处理后的污水中含有大量可溶性盐，排放后仍然会造成环境污染。cn200710159803.1公开了一种旧砂再生方法及其旧砂再生系统，该方法把水玻璃旧砂置于热流旧砂再生机中加热清洗，溶解掉旧砂表面的惰性膜后让污水透过再生砂层，污水中的细砂被截留在再生砂中，水玻璃随水流入储水箱中并重复用于清洗旧砂，当溶液中的水玻璃含量高到不能回用时，可将溶液进行浓缩、回收；但是水玻璃在硬化时会发生化学反应，产生的污水并不是硅酸钠溶液，因此污水经回用、浓缩、回收得到的不是水玻璃。

技术实现要素：

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种从水玻璃旧砂湿法再生污水中回收水玻璃的方法，其中通过对滤液苛化和稀硅酸钠溶液制备等过程的工艺条件进行设计，相应能够降低污水排放污染的同时实现资源回收利用，因而尤其适用于水玻璃旧砂湿法再生过程中污水处理之类的应用场合。

为实现上述目的，本发明提出了一种从水玻璃旧砂湿法再生污水中回收水玻璃的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

(a)将水玻璃旧砂湿法再生污水进行过滤，得到含有碳酸钠和碳酸氢钠的滤液和含sio2的滤渣；

(b)向所述步骤(a)制得的滤液中加入生石灰或熟石灰进行苛化后过滤，得到氢氧化钠溶液和碳酸钙；

(c)将所述步骤(b)中制得的氢氧化钠溶液与所述步骤(a)中制得的滤渣混合均匀后加热并过滤，得到稀硅酸钠溶液和残渣；

(d)将所述步骤(c)中制得的稀硅酸钠溶液加热蒸发浓缩得到回收的水玻璃。

作为进一步优选地，所述步骤(b)滤液中的碳酸钠及碳酸氢钠的总和与生石灰中氧化钙的摩尔比优选为1：1.1～1：1.3，所述滤液中的碳酸钠及碳酸氢钠的总和与熟石灰中氢氧化钙的摩尔比优选为1：1.0～1：1.1。

作为进一步优选地，所述步骤(b)中制得的碳酸钙经过煅烧后转化为生石灰，继续用于所述步骤(b)中进行苛化。

作为进一步优选地，所述碳酸钙的煅烧温度优选为900℃～1100℃，煅烧时间优选为0.5h～1.5h。

作为进一步优选地，所述步骤(c)中氢氧化钠溶液与滤渣以2：1～5：1的质量比混合。

作为进一步优选地，所述步骤(c)中加热温度优选为50℃～100℃，加热时间优选为10min～60min。

作为进一步优选地，所述步骤(d)中加热温度优选为70℃～95℃，加热时间优选为1h～5h。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：

1.本发明通过加入生石灰或熟石灰对水玻璃旧砂湿法再生污水进行苛化，使之转化为氢氧化钠溶液并与滤渣中的sio2反应生成水玻璃，不仅可以避免污水排放造成的环境污染，而且可以对污水加以回收利用，减少资源浪费；

2.尤其是，本发明通过加入适当过量的生石灰或熟石灰，在使保证碳酸钠和碳酸氢钠完全转化为氢氧化钠的同时避免过多未反应的石灰加重煅烧过程的负担，并且可通过改变氢氧化钠溶液和滤渣的比例自由调节回收的水玻璃的模数，避免回收的水玻璃模数过低或过高而无法使用；

3.此外，本发明在保证反应充分进行的前提下尽量减少原料的投入，并且通过对碳酸钙的煅烧回收利用，可以进一步降低污水处理的生产成本，实现资源重复利用。

附图说明

图1是本发明提供的从水玻璃旧砂湿法再生污水中回收水玻璃的工艺流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1所示，本发明提出了一种从水玻璃旧砂湿法再生污水中回收水玻璃的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

(a)污水过滤：

将水玻璃旧砂湿法再生污水进行过滤，得到滤液和滤渣，其中滤液中的主要成分为碳酸钠和碳酸氢钠，滤渣的主要成分为sio2；

(b)滤液苛化：

向所述步骤(a)制得的滤液中加入生石灰或熟石灰，与所述滤液中的碳酸钠和碳酸氢钠反应后过滤，得到氢氧化钠溶液和碳酸钙；

(c)稀硅酸钠溶液制备：

将所述步骤(b)中制得的氢氧化钠溶液与所述步骤(a)中制得的滤渣混合均匀后加热并过滤，得到稀硅酸钠溶液和残渣；

(d)稀硅酸钠溶液浓缩：

将所述步骤(c)中制得的稀硅酸钠溶液加热蒸发浓缩得到回收的水玻璃。

进一步，所述步骤(b)滤液中的碳酸钠及碳酸氢钠的总和与生石灰中的氧化钙的摩尔比优选为1：1.1～1：1.3，所述滤液中的碳酸钠及碳酸氢钠的总和与熟石灰中的氢氧化钙的摩尔比优选为1：1.0～1：1.1；

更具体地，为保证滤液中碳酸钠和碳酸氢钠尽量反应生成氢氧化钠，所述熟石灰中的氢氧化钙或生石灰生成的氢氧化钙需要适当过量，但在滤液中，生石灰中的氧化钙无法完全转化为氢氧化钙，因此需要提高生石灰中氧化钙的量，但是溶液中氢氧化钙过量会加重煅烧过程中的负担，所以优选以上述摩尔比进行反应。

进一步，所述步骤(b)中制得的碳酸钙经过煅烧后转化为生石灰，继续用于所述步骤(b)中进行苛化。

进一步，所述碳酸钙的煅烧温度优选为900℃～1100℃，煅烧时间优选为0.5h～1.5h。

进一步，所述步骤(c)中氢氧化钠溶液与滤渣优选以2：1～5：1的质量比混合，氢氧化钠溶液过多会使回收的水玻璃模数过低造成无法使用，而氢氧化钠溶液过少则会导致回收的水玻璃模数过高同样无法使用，同时还会造成过滤较为困难的问题。

进一步，所述步骤(c)中加热温度优选为50℃～100℃，加热时间优选为10min～60min。

进一步，所述步骤(d)中加热温度优选为70℃～95℃，加热时间优选为1h～5h。

实施例1

将水玻璃旧砂湿法再生污水进行过滤，得到滤液和滤渣；向滤液中加入生石灰进行苛化并过滤，得到氢氧化钠溶液和碳酸钙，其中滤液中的碳酸钠及碳酸氢钠的总和与生石灰中氧化钙的摩尔比为1：1.2；将氢氧化钠溶液和滤渣以2：1的质量比搅拌均匀，加热至90℃并保温20min，过滤后获得到稀硅酸钠溶液，测得其模数为2.19；将稀硅酸钠溶液加热浓缩至密度为1.54g/ml，得到回收水玻璃。

实施例2

将水玻璃旧砂湿法再生污水进行过滤，得到滤液和滤渣；向滤液中加入熟石灰进行苛化并过滤，得到氢氧化钠溶液和碳酸钙，其中滤液中的碳酸钠和碳酸氢钠的总和与熟石灰中氢氧化钙的摩尔比为1：1.0；将氢氧化钠溶液和滤渣以2.5：1的质量比搅拌均匀，加热至50℃并保温60min，过滤后得到稀硅酸钠溶液，测得其模数为1.95；将稀硅酸钠溶液加热浓缩至密度为1.56g/ml，得到回收水玻璃。

实施例3

将水玻璃旧砂湿法再生污水进行过滤，得到滤液和滤渣；向滤液中加入熟石灰进行苛化并过滤，得到氢氧化钠溶液和碳酸钙，其中滤液中的碳酸钠和碳酸氢钠的总和与熟石灰中氢氧化钙的摩尔比为1：1.1；将氢氧化钠溶液和滤渣以5：1的质量比搅拌均匀，加热至100℃并保温10min，过滤后得到稀硅酸钠溶液，测得其模数为2.10；将稀硅酸钠溶液加热浓缩至密度为1.52g/ml，得到回收水玻璃。

实施例4

将水玻璃旧砂湿法再生污水进行过滤，得到滤液和滤渣；向滤液中加入生石灰进行苛化并过滤，得到氢氧化钠溶液和碳酸钙，其中滤液中的碳酸钠和碳酸氢钠的总和与生石灰中氧化钙的摩尔比为1：1.1；将氢氧化钠溶液和滤渣以4：1的质量比搅拌均匀，加热至80℃并保温40min，过滤后得到稀硅酸钠溶液，测得其模数为2.11；将稀硅酸钠溶液加热浓缩至密度为1.52g/ml，得到回收水玻璃。

实施例5

将水玻璃旧砂湿法再生污水进行过滤，得到滤液和滤渣；向滤液中加入生石灰进行苛化并过滤，得到氢氧化钠溶液和碳酸钙，其中滤液中的碳酸钠和碳酸氢钠的总和与生石灰中氧化钙的摩尔比为1：1.3；将氢氧化钠溶液和滤渣以3.5：1的质量比搅拌均匀，加热至70℃并保温60min，过滤后得到稀硅酸钠溶液，测得其模数为2.30；将稀硅酸钠溶液加热浓缩至密度为1.54g/ml，得到回收水玻璃。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。