[发明专利]氮氧化物废气生产硝酸铁回收金刚石的方法

说明书

本发明公开了一种氮氧化物废气生产硝酸铁回收金刚石的方法，它解决了现有工艺存在稀硝酸废水、蒸发产生的冷凝废水和回收金刚石产生的废液等污染问题，其特征在于：用硝酸盐溶液代替水，用氮氧化物尾气代替硝酸，金刚石废品代替铁屑，将现有甲硝唑尾气处理、硝酸铁生产和金刚石回收三个工艺组合成一个循环生产工艺。该循环生产工艺既解决了现有三个工艺的污染问题，又节约了硝酸、铁屑和水资源，还节省了蒸发浓缩能耗。

一、技术领域

本发明属于有机合成、资源回收和环境保护领域，特别涉及氮氧化物废气生产硝酸铁回收金刚石的方法。

二、背景技术

硝酸硝化、氧化等反应放出大量氮氧化物尾气，一般用水吸收，产生大量稀硝酸废水，污染环境。

硝酸铁，化学式为Fe(NO3)3，式量241.86。其九水合物为无色至暗紫色的潮解性晶体，易潮解。硝酸铁可用于催化剂、媒染剂、氧化剂、显色剂、增重剂、缓蚀剂、金属表面处理剂和放射性物质吸附剂等。现行制硝酸铁的方法为：将硝酸与铁屑的反应液浓缩、结晶、过滤得硝酸铁。存在蒸发耗能和蒸发产生的冷凝废水排放问题。

金刚石是目前所发现的自然界中硬度最高的物质，广泛应用于地质钻探以及硬脆材料的切割、磨削及钻孔等加工。人造金刚石是在高温高压条件下人工合成的。它具有与天然金刚石相同的化学成份、晶体结构和物理化学性质。我国是金刚石和金刚石工具生产使用大国，每年消耗大量的金刚石，也产生大量的金刚石废品。金刚石工具是由铜、铁等粘结金属将金刚石颗粒牢固地粘结成不同形状的整体。金刚石回收是将金刚石废品中铜、铁等粘结金属用酸液腐蚀溶解掉，过滤得金刚石颗粒。现行工艺将滤液回收铜后，直接排放，对环境造成严重污染。

三、发明内容

本发明的目的在于针对现有的甲硝唑、硝酸铁和金刚石回收工艺存在的缺点，提供一种既回收资源，又减少污染的氮氧化物废气生产硝酸铁回收金刚石的方法。

本发明的技术方案是：氮氧化物废气生产硝酸铁回收金刚石的方法工艺流程如下：

1、用水吸收生产甲硝唑产生的经空气氧化的氮氧化物尾气，得稀硝酸；

2、让稀硝酸与金刚石废品中铜、铁等粘结金属反应，得含铜硝酸盐溶液，产生的氮氧化物气体送去与甲硝唑尾气流汇合；

3、将含铜硝酸盐溶液用铁屑置换铜，得硝酸铁溶液；

4、让硝酸铁溶液自然冷却；

5、用冷硝酸铁溶液代替水吸收生产甲硝唑产生的氮氧化物尾气，得含酸硝酸盐溶液；

6、让含酸硝酸盐溶液与金刚石废品中铜、铁等粘结金属反应，得含铜硝酸盐溶液，产生的氮氧化物气体送去与甲硝唑尾气流汇合；

7、不断循环重复第3至6步操作，硝酸铁溶液浓度不断增加，当达到过饱和时，第4步有硝酸铁结晶析出，从池底取出硝酸铁结晶沉淀，干燥得硝酸铁固体；

8、当第6步金刚石废品完全反应时，取出金刚石颗粒，然后添加金刚石废品；

9、从第3步置换反应池底，取出沉淀的铜泥。

本发明的有益效果是：由于用硝酸盐溶液代替水循环吸收氮氧化物尾气，既解决了稀硝酸废水、蒸发产生的冷凝废水和回收金刚石产生的废液等污染问题，又节约了硝酸、铁屑和水资源，还节省了蒸发浓缩能耗。

下面结合附图对本发明作进一步说明。

四、附图说明：

图1是本发明的循环减排工艺流程图。

五、具体实施方式

如图1所示，在生产甲硝唑的第二步硝化反应车间，现有的多级吸收氮氧化物尾气装置附近，分别至少建造两个腐蚀池、转换池和冷却池。首先将来自硝化车间主要含一氮氧化物的尾气与空气混合，氧化成二氮氧化物，然后依次送入多级吸收装置的每一级，最后让达标的惰性尾气放空。第1步，将清水送入每一次吸收装置吸收二氮氧化物，得到稀硝酸；第2步，将稀硝酸依次循环注满装有金刚石废品的腐蚀池，稀硝酸与金刚石废品中铜、铁等粘结金属反应，得含铜硝酸盐溶液，产生的氮氧化物气体送去与甲硝唑尾气流汇合；第3步，依次将腐蚀反应结束的腐蚀池中含铜硝酸盐溶液送入装有铁屑的置换池，发生铁置换铜反应，得到硝酸铁溶液；第4步，依次将置换反应结束的置换池中硝酸铁溶液送入冷却池，让硝酸铁溶液自然冷却；第5步，依次将已降到室温的冷却池中冷硝酸铁溶液代替水送入每一级吸收装置，吸收二氮氧化物，得含酸硝酸盐溶液；第6步，让含酸硝酸盐溶液依次循环注满装有金刚石废品的腐蚀池，含酸硝酸盐溶液与金刚石废品中铜、铁等粘结金属反应，得含铜硝酸盐溶液，产生的氮氧化物气体送去与甲硝唑尾气流汇合；第7步，让硝酸盐溶液在吸收装置→腐蚀池→置换池→冷却池→吸收装置间不断循环，重复第3至6步操作，硝酸铁溶液浓度不断增加，当达到过饱和时，冷却池有硝酸铁结晶析出，当积累到一定厚度时，从抽干的池底取出硝酸铁结晶沉淀，干燥得硝酸铁产品；第8步，当腐蚀池金刚石废品全部腐蚀时，从抽干的池底取出金刚石颗粒后，再添加金刚石废品；第9步，从抽干的置换池底，捞出未反应的铁屑，取出铜泥。