[发明专利]硫酸烧渣的治理废渣制备水玻璃和细孔球状硅胶的方法

说明书

技术领域

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，特别是涉及一种用硫酸烧渣的治理废渣制备水玻璃和细孔球状硅胶的方法。

背景技术

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、转化和吸收五个工序组成。一般习惯上以净化工艺流程，经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。

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。

单位硫酸产品的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。下面硫酸烧渣的各种成分的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％。

在《用化学法制备硫酸烧渣为氯化物的方法》等一系列的发明中，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。本发明就是利用硫酸烧渣的处理废渣制备水玻璃和细孔球状硅胶的方法。此方法是典型的三废治理衍生的专利发明，其目的就是要把三废里面的各种物质及元素吃干炸净全部利用起来。通过几个层次的分解废渣污染源，以求最大可能的减少化工三废的二次或者三次的排放污染。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，对硫酸烧渣的治理废渣进行处理，综合利用，制备水玻璃和细孔球状硅胶，提供一种用硫酸烧渣的治理废渣制备水玻璃和细孔球状硅胶的方法，该方法有效的避免了硫酸工业的二次污染，在一次排放中寻找潜力来吃干炸净、变废为宝，最后变成有价值的硅系列产品，创造出可观的经济效益。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：硫酸烧渣的治理废渣制备水玻璃和细孔球状硅胶的方法，包括如下步骤：

将硫酸烧渣治理的一次排放废渣(主要为二氧化硅和单质硫等酸不溶物)用10～15％的盐酸溶液反复洗涤20～30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，获得纯净滤饼；酸性滤液可循环洗涤使用，以节省成本且防止污染；酸性清水洗液可勾兑盐酸洗涤液，剩余部分通过碱性处理合理地排放；

将上述获得的纯净滤饼(二氧化硅计)与液体氢氧化钠以纯质量比1∶1.13～1.53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后停止通入直接蒸汽，用夹套蒸汽保温，并维持此压力3～8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；将获得的硅酸钠液体再经轻浓缩、冷却，获得水玻璃液体产品；

将上述获得的水玻璃用水稀释与稀硫酸混合，在PH值为6～7的环境条件下于20～30℃进行凝胶成型，用2～2.3％的硫酸溶液于25～30℃的温度浸泡3～5小时，用温度为55～65℃的水洗涤至酸含量为4～6×10^-5后通过筛子将胶捞出，经一次烘干至水分含量小于或等于10％，筛选，二次烘干至水分含量小于或等于2％，制得细孔球状硅胶。

其化学反应方程式如下：SiO₂+2NaOH＝＝＝＝Na₂SiO₃+H₂O

Na₂SiO₃+H₂SO₄＝＝＝＝Na₂SO₄+SiO₂+H₂O