本發明專利技術公開了一種利用冶煉含氟廢酸制備冰晶石的方法，包括以下步驟：含氟廢酸的預處理：向廢水中投加硫化劑，沉淀除去其中的重金屬離子及雜質，過濾，保留濾液；冰晶石的制備：向上述濾液中投加鈉鹽和鋁鹽，攪拌反應，過濾得到濾餅；將濾餅水洗后烘干，得到冰晶石。本發明專利技術中所述冰晶石的制備方法采用冶煉行業產生的含氟廢酸為原料進行化學反應，充分利用了廢酸當中的氟，降低對環境的污染。以硫酸鈉、硫酸鋁與含氟廢酸中的氫氟酸反應制備冰晶石，原料成本低，得到的冰晶石質量好，且生成物為硫酸，不引入新的雜質，使反應后的廢液容易處理。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于工業廢物資源化綜合利用領域，具體涉及一種利用冶煉行業產生的含氟廢酸制備冰晶石的方法。
技術介紹
冶煉行業產生的含氟廢酸主要來源于冶煉煙氣制酸工藝的凈化工序，在冶煉煙氣進入制酸階段前，針對高溫煙氣進行凈化洗滌，洗滌液即為含氟廢酸，主要含有氟化物、硫酸、三氧化二砷、硫化物、硫酸鹽以及重金屬銅、鎘、鉛、鋅等。目前普遍以中和沉淀法、化學混凝沉淀法等處理冶煉含氟廢酸，但此方法沒有利用其中氟，并產生大量的廢棄污泥，增加環境污染負荷，產生二次污染。冰晶石是一種氟鋁酸鹽，也稱氟鋁酸鈉，其分子式為Na3AIF6，白色細小的結晶體，無氣味，溶解度比天然冰晶石大，比重為3，硬度2?3，易吸水受潮。作為一種化工產品，主要用于冶煉金屬鋁的助熔劑，還可作農作物的殺蟲劑，搪瓷乳白劑，玻璃和搪瓷生產用的遮光劑和助熔劑，樹脂橡膠的耐磨填充劑，還可用于鐵合金和沸騰鋼的生產。人工制備冰晶石的工業化生產方法主要有氫氟酸法、氟硅酸法、碳酸化法、制鋁工業回收法和堿法，這些工業化生產方法具有成本高、污染嚴重的缺點，在得到冰晶石產品的同時對環境的污染較為嚴重，其中氫氟酸法是較為常用的生產方法，但是這種生產方法采用高純氫氟酸(HF)作為原料，造成成本較高。專利CN101555017A公開了一種磷化行業含氟廢酸多級綜合利用技術，其內容為利用含氟廢酸中的氟硅酸，以低濃度的氟硅酸與氯化鈉反應制取氟硅酸鈉和稀鹽酸水；以高濃度氟硅酸與氫氧化鋁反應制取氟化鋁和水合硅酸；以稀鹽酸水投入反應罐中加入水和硅酸，攪拌加溫至沸騰，靜置后過濾得二氧化硅產品；將二氧化硅濾液投入反應器加熱，再緩慢加入純堿或燒堿進行攪拌反應，溢去上部清液，底部濃漿在攪拌下加入氫氟酸反應，然后進行固液分離，得冰晶石產品。此方法雖然能利用磷化行業含氟廢酸制取冰晶石并有其他副廣品，但存在工藝復雜、反應工序多且條件不易控制、生廣成本尚的缺點。
技術實現思路
本專利技術目的在于提供一種利用冶煉行業產生的含氟廢酸制備冰晶石的方法，實現冶煉含氟廢酸的資源化。為達到上述目的，采用技術方案如下:—種利用冶煉含氟廢酸制備冰晶石的方法，包括以下步驟:1)含氟廢酸的預處理:向廢水中投加硫化劑，沉淀除去其中的重金屬離子及雜質，過濾，保留濾液；2)冰晶石的制備:向上述濾液中投加鈉鹽和鋁鹽，攪拌反應，過濾得到濾餅;將濾餅水洗后烘干，得到冰晶石。按上述方案，步驟1)所述的硫化劑為硫化鈉、硫氫化鈉、硫化氫中的任意一種或混口 Ο按上述方案，步驟1)所述的硫化劑的投加量以含硫量計與廢酸的比為1:(40?60)g/ml按上述方案，步驟1)在20?60°C攪拌反應lOmin?30min，陳化20?60min;期間控制pH為1?7。按上述方案，步驟2)所述的鈉鹽為硫酸鈉。按上述方案，步驟2)所述的鋁鹽為硫酸鋁。按上述方案，步驟2)控制鈉鹽和鋁鹽投加量使得F、A1和Na按摩爾比為6:1:3。按上述方案，步驟2)在20?40°C攪拌反應lOmin?45min;陳化30?60min;期間控制pH為1?7。上述步驟1)過程涉及的主要化學反應方程式為:Na2S+H2S04^Na2S04+H2S2NaHS+H2S04^Na2S04+2H2S2As3++3H2S^As2S3|+6H+ Cu2++H2S^CuS|+2H+Zn2++H2S^ZnS|+2H+上述步驟2)過程涉及的主要化學反應方程式為:12HF+Al2(S04)3+3Na2S04^2Na3AlF6|+6H2S04本專利技術具有的有益效果如下:本專利技術中所述冰晶石的制備方法采用冶煉行業產生的含氟廢酸為原料進行化學反應，充分利用了廢酸當中的氟，降低對環境的污染。本專利技術以硫化劑沉淀除雜，不僅能夠除去砷、銅、鋅等多種雜質，且生成的硫酸鈉亦是生產冰晶石的原料，降低了生產成本。本專利技術以硫酸鈉、硫酸鋁與含氟廢酸中的氫氟酸反應制備冰晶石，原料成本低，得到的冰晶石質量好，且生成物為硫酸，不引入新的雜質，使反應后的廢液容易處理。本專利技術工藝簡單，反應工序少，操作條件容易控制，適合工業化。【具體實施方式】以下實施例進一步闡釋本專利技術的技術方案，但不作為對本專利技術保護范圍的限制。本專利技術利用冶煉含氟廢酸制備冰晶石過程如下:1)向含氟廢酸中投加硫化劑沉淀處雜，硫化劑(以S的含量計)的投加量與廢酸的比例為1: (40?60)8/!111。攪拌反應時間為10111；[11?30111；[11，陳化時間為20?60111；[11，反應溫度為20?60°C，pH為1?7。反應結束后，過濾，棄去濾渣，保留濾液。2)向上述濾液中投加硫酸鈉和硫酸鋁，投加量為控制廢酸中F、A1和Na的比例為6:1:3。攪拌反應時間為lOmin?45min，陳化時間為30?60min，反應溫度為20?40°C，pH為1?7。反應結束后，過濾，棄去濾液，保留濾餅。將濾餅水洗至無硫酸根離子，在80?200°C條件下烘干至濕存水含量小于0.4%，得到冰晶石。實施例1以硫化劑(以S的含量計)和含氟廢酸l:50(g:ml)的比例向含氟廢酸中加入硫化劑沉淀除雜，攪拌反應時間為30min，陳化時間為60min，反應溫度為20°C，pH為1。反應結束后，過濾，棄去濾渣，保留濾液。向濾液中投加硫酸鈉和硫酸鋁，投加量為控制廢酸中F、A1和Na的分子比為6:1: 3。攪拌反應時間為30min，陳化時間為60min，反應溫度為20°C，pH為1。反應結束后，過濾，棄去濾液，保留濾餅。將濾餅水洗至無硫酸根離子后105°C條件下烘干6小時，得到冰晶石。經測含氟廢酸中的氟利用率為9 2 %，冰晶石產品中F含量為5 2.5 %、A1含量為12.3%、Na含量為32.6%,濕存水含量為0.34%,達到國家質量標準。實施例2以硫化劑(以S的含量計)和含氟廢酸l:40(g:ml)的比例向含氟廢酸中加入硫化劑沉淀除雜，攪拌反應時間為20min，陳化時間為40min，反應溫度為30°C，pH為1。反應結束后，過濾，棄去濾渣，保留濾液。向濾液中投加硫酸鈉和硫酸鋁，投加量為控制廢酸中F、A1和Na的分子比為6:1: 3。攪拌反應時間為30min，陳化時間為60min，反應溫度為30°C，pH為1。反應結束后，過濾，棄去濾液，保留濾餅。將濾餅水洗至無硫酸根離子后120°C條件下烘干6小時，得到冰晶石。經測含氟廢酸中的氟利用率為93%，冰晶石產品中F含量為52.7%、A1含量為12.4%、Na含量為32.6%,濕存水含量為0.32%,達到國家質量標準。實施例3以硫化劑(以S的含量計)和含氟廢酸l:60(g:ml)的比例向含氟廢酸中加入硫化劑沉淀除雜，攪拌反應時間為lOmin，陳化時間為60min，反應溫度為50°C，pH為1。反應結束后，過濾，棄去濾渣，保留濾液。向濾液中投加硫酸鈉和硫酸鋁，投加量為控制廢酸中F、A1和Na的分子比為6:1: 3。攪拌反應時間為60min，陳化時間為60min，反應溫度為40°C，pH為1。反應結束后，過濾，棄去濾液，保留濾餅。將濾餅水洗至無硫酸根離子后105°C條件下烘干5小時，得到冰晶石。經測含氟廢酸中的氟利用率為91 %，冰晶石產品中F含量為52.3%、A1含量為12.5%、Na含量為32.5%,濕存水含量為0.36%,達到國家質量標準。本專利技術所列本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種利用冶煉含氟廢酸制備冰晶石的方法，其特征在于包括以下步驟：1)含氟廢酸的預處理：向廢水中投加硫化劑，沉淀除去其中的重金屬離子及雜質，過濾，保留濾液；2)冰晶石的制備：向上述濾液中投加鈉鹽和鋁鹽，攪拌反應，過濾得到濾餅；將濾餅水洗后烘干，得到冰晶石。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：張莉，田凌霄，丁瑤，
申請(專利權)人：武漢工程大學，
類型：發明
國別省市：湖北;42
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