申请日2009.12.25
公开(公告)日2010.06.23
IPC分类号C02F1/58; C01F7/54
摘要
本发明公开了一种以活性白土生产废水回收制取冰晶石的方法，其特征是在活性白土生产废水中加入碱性含铝物质;使碱性含铝物质完全反应，得到备用硫酸铝溶液;在硫酸铝溶液中，加入硫酸钠溶液后搅拌;再加入氢氟酸溶液，在加热、搅拌、冷却、再过滤得滤饼;将滤饼用水清洗至无硫酸根离子之后，干燥至湿存水含量小于0.4%，即得冰晶石产品。本发明一方面可以解决目前活性白土生产废水的治理及回收利用方法中存在的问题，另一方面可以生产出市场需求良好的冰晶石产品。
权利要求书
1.以活性白土生产废水回收制取冰晶石的方法，其特征是按如下步骤操作：
a、在活性白土生产废水中加入碱性含铝物质;所述碱性含铝物质按重量百分比的加入量不大于其与活性白土生产废水中硫酸反应所需用量的80%;在沸点温度以下、并且不低于95℃的温度条件下加热搅拌1-2小时使碱性含铝物质完全反应，得到备用硫酸铝溶液;
b、在所述硫酸铝溶液中，按摩尔比Al3+∶Na+为1∶3.20-3.50加入重量百分比浓度为10%-30%的硫酸钠溶液，搅拌0.5～1小时;再按摩尔比Na+∶F-为1∶1.90-2.20加入重量百分比浓度为10%-40%的氢氟酸溶液，在90～100℃的温度条件下搅拌1～2小时后冷却至室温，再过滤得滤饼;将所述滤饼用水清洗至无硫酸根离子之后，清洗后的滤饼在100-110℃的温度条件下干燥至湿存水含量小于0.4%，得冰晶石产品。
2.根据权利要求1所述的以活性白土生产废水回收制取冰晶石的方法，其特征是所述碱性含铝物质为氢氧化铝、氧化铝或铝酸钠。
说明书
以活性白土生产废水回收制取冰晶石的方法
技术领域
本发明涉及废水治理及无机盐制备的技术领域，更具体地说是一种以活性白土生产废水回收制取冰晶石的方法。
背景技术
活性白土主要用于石油精炼，动、植物油脱色、除臭，绝缘油的净化;它也是化妆品、医药、涂料的原料。颗粒活性白土可做芳香烃重整、异构化、歧化的催化剂。由膨润土制备活性白土，目前采用的制备方法主要是湿法。其生产过程包括：膨润土水化、加硫酸活化、水洗、干燥、粉碎等。由于制得的活性白土对酸液的吸附量可以达到1∶1，需经反复水洗才能使硫酸含量小于0.2%，以达到HG/T2569-94产品标准的要求。一般每生产1吨活性白土，洗涤耗水30～40吨。这些废水中含有大量的硫酸、硫酸铝等，若直接排放，不仅浪费了资源，而且会对环境造成严重的污染。
近年来，针对活性白土生产废水的治理及回收利用已提出一些方法，如回酸活化法、石灰中和法、石灰石中和法、电石渣中和法;以及用其分解瓷土以制造工业用水处理剂硫酸铝，在钢铁及其制品工业上作酸洗剂，溶解铁屑制造绿矾等。这些方法，有的较好地解决了活性白土生产废水的治理问题，如石灰中和法通过加入石灰可使废水中的酸性得到中和，使硫酸根离子、铝离子及铁离子等形成硫酸钙、氢氧化铝、氢氧化铁沉淀而除去，但这些沉淀物因不能得到利用而成为新的固废;有的较好地解决了活性白土生产废水中资源的回收利用问题，如用其分解瓷土以制造工业用水处理剂硫酸铝的方法就是利用废水中的硫酸来分解瓷土，将瓷土中的铝浸取到溶液中来，再经净化除杂、蒸发结晶、分离干燥、粉碎包装得硫酸铝，该法尽管有效地利用了活性白土生产废水中的硫酸、硫酸铝等资源，但由于铁离子等杂质会影响产品硫酸铝的品质，因而必须经净化除杂过程将其除去。目前常采用活性二氧化锰法除铁，因需使用高锰酸钾，致使处理成本较高。
冰晶石，即氟铝酸钠(Na3AlF6)，主要用作炼铝的助熔剂;还可作农作物的杀虫剂、搪瓷乳白剂、玻璃和搪瓷生产用的遮光剂和助熔剂、树脂橡胶的耐磨填充剂等。该产品目前主要生产方法为氢氟酸法-干法，即先将气态氢氟酸在400～700℃和氢氧化铝反应，生成氟铝酸，然后用纯碱在高温反应而制得。
迄今为止，尚没有以活性白土生产废水回收制取冰晶石方法的相关报导。
发明内容
本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种以活性白土生产废水回收制取冰晶石的方法，一方面解决目前活性白土生产废水的治理及回收利用方法中存在的问题，另一方面生产出市场需求良好的冰晶石产品。
本发明以活性白土生产废水回收制取冰晶石的方法的特点是按如下步骤进行操作：
a、在活性白土生产废水中加入碱性含铝物质;所述碱性含铝物质按重量百分比的加入量不大于其与活性白土生产废水中硫酸反应所需用量的80%;在沸点温度以下、并且不低于95℃的温度条件下加热搅拌1-2小时使碱性含铝物质完全反应，得到备用硫酸铝溶液;
b、在所述硫酸铝溶液中，按摩尔比Al3+∶Na+为1∶3.20-3.50加入重量百分比浓度为10%-30%的硫酸钠溶液，搅拌0.5～1小时;再按摩尔比Na+∶F-为1∶1.90-2.20加入重量百分比浓度为10%-40%的氢氟酸溶液，在90～100℃的温度条件下搅拌1～2小时后冷却至室温，再过滤得滤饼;将所述滤饼用水清洗至无硫酸根离子之后，清洗后的滤饼在100-110℃的温度条件下干燥至湿存水含量小于0.4%，得冰晶石产品。
本发明方法的特点也在于所述碱性含铝物质为氢氧化铝、氧化铝或铝酸钠。
本发明中冰晶石制备过程涉及的主要化学反应方程式为：
Al2(SO4)3+12HF+3Na2SO4→2Na3AlF6↓+6H2SO4
与已有技术相比，本发明有益效果体现在：
1、本发明方法在活性白土生产废水得到有效处理的同时，其中的硫酸、硫酸铝等有用组分得到有效回收利用，且回收工艺简单、回收过程不会产生二次污染;
2、本发明方法生产冰晶石产品的成本及能耗可以较之已有技术得到显著降低。
具体实施方式
实施例1：
第一步，在活性白土生产废水中加入氢氧化铝;按重量百分比，氢氧化铝的加入量为其与活性白土生产废水中硫酸反应所需用量的70%，加热为100℃并搅拌1.5小时，使氢氧化铝得到完全反应，得到为备用硫酸铝溶液。
第二步，在步骤一中所得到的备用硫酸铝溶液中，按摩尔比Al3+∶Na+为1∶3.42加入重量百分比浓度为20%的硫酸钠溶液，搅拌1小时;再按摩尔比为Na+∶F-为1∶1.86加入重量百分比浓度为30%的氢氟酸溶液，在95℃的温度条件下搅拌1.5小时，随后冷却至室温再经过滤得饼;将滤饼用水清洗至无硫酸根离子，在105℃下干燥5小时得冰晶石，经测冰晶石产品中F含量为52.8%、Al含量为12.1%、Na含量为32.7%、湿存水含量为0.35%。
实施例2：
第一步，在活性白土生产废水中加入氧化铝，氧化铝的加入量按重量百分比为其与活性白土生产废水中硫酸反应所需用量的65%，在沸点温度下加热搅拌2小时，得到待用的硫酸铝溶液。
第二步，在待用的硫酸铝溶液中，按摩尔比Al3+∶Na+为1∶3.28加入重量百分比浓度为30%的硫酸钠溶液，搅拌0.5小时;再按摩尔比Na+∶F-为1∶1.72加入重量百分比浓度为40%的氢氟酸溶液，在100℃的温度条件下搅拌1小时，再冷却至室温后经过滤得滤饼;将滤饼用水清洗至无硫酸根离子，再将清洗后的滤饼在110℃的温度条件下干燥4小时得冰晶石，经测冰晶石产品中的F含量为52.2%、Al含量为12.9%、Na含量为32.1%、湿存水含量为0.32%。
实施例3：
第一步，在活性白土生产废水中加入铝酸钠，铝酸钠的加入量按重量百分比为其与活性白土生产废水中硫酸反应所需用量的75%，在95℃的温度条件下加热搅拌1小时，得到硫酸铝溶液备用。
第二步，在备用的硫酸铝溶液中，按摩尔比Al3+∶Na+为1∶3.32加入重量百分比浓度为25%的硫酸钠溶液，搅拌1小时;再按摩尔比Na+∶F-为1∶1.78加入重量百分比浓度为35%的氢氟酸溶液，在100℃的温度条件下搅拌1小时，冷却至室温后过滤得滤饼;将滤饼用水清洗至无硫酸根离子，清洗后的滤饼在105℃下干燥6小得冰晶石产品，经测，该冰晶石产品其中的F含量为52.5%、Al含量为12.4%、Na含量为32.3%、湿存水含量为0.30%。