一种碱循环再生方法技术

本发明专利技术公开了一种碱循环再生方法。现有的脱硫方法，存在大量脱硫石膏难以被利用的问题。本发明专利技术采用石灰作为再生碱的来源，可溶金属硫酸盐溶液中的金属离子作为载体，石灰消化形成石灰乳，与可溶金属硫酸盐溶液进行沉淀反应；反应结束后生成金属氢氧化物和二水硫酸钙两种不溶固体的混合料浆，混合料浆在流态化固‑固分离器中进行分离，细小颗粒的不溶性金属氢氧化物从流态化固‑固分离器的上部引出，而颗粒较大的二水硫酸钙从流态化固‑固分离器的底部排出。本发明专利技术不仅解决了钙法脱硫结垢堵塞、副产石膏难利用的问题，同时也解决了镁法脱硫工艺中原料局限性、氧化镁熟化时间长、后续硫酸镁工艺复杂等一系列问题。

A method of alkali recycling

The invention discloses a method for recycling alkali. The existing desulphurization method is difficult to be used by a large number of desulphurization gypsum. The invention adopts lime as the source of regenerated alkali, metal ions in soluble metal sulfate solution as the carrier, lime digestion forms lime milk, and precipitation reaction with soluble metal sulfate solution; after the reaction, two kinds of insoluble solid mixture slurry, metal hydroxide and calcium sulfate dihydrate, are formed. In the fluidized solid-solid separator, small particles of insoluble metal hydroxide are extracted from the upper part of the fluidized solid-solid separator, while larger particles of calcium sulfate dihydrate are discharged from the bottom of the fluidized solid-solid separator. The invention not only solves the problems of scaling and clogging in calcium method desulfurization and difficult utilization of by-product gypsum, but also solves a series of problems in magnesium method desulfurization process, such as the limitation of raw materials, the long maturation time of magnesium oxide, and the complication of subsequent magnesium sulfate process.

【技术实现步骤摘要】
一种碱循环再生方法
本专利技术属于碱再生领域，具体是一种适用于湿法冶金和烟气脱硫行业中的碱循环再生方法。
技术介绍
伴随着现代工业持续快速地发展同时，工业企业如何降低废水、废气、废渣等污染物排放对环境的影响的问题也显得日益突出。首先，在湿法冶金工业中产生的硫酸钠废水很难循环使用，这种含钠的硫酸盐工业废水的产生源于在湿法冶金工业中习惯采用钠碱(NaOH、NaCO3等)作为工业用的沉淀剂、中和剂或者皂化剂。此外，湿法冶金工业上产生的硫酸钠废水中还含有Fe3+、Ni2+、Co2+、Zn2+、Cu2+、Mg2+、Cd2+、Pb2+等多种微量重金属离子，使得废水的处理难度加大，成本增加，还会产生大量的二次工业废渣，造成对环境的危害。含硫酸钠废水难以循环使用的重要原因是因为钠离子会循环富集，造成溶液粘稠度增加，影响到溶液的流动性，若能从使用沉淀剂、中和剂或者皂化剂的源头加以考虑，采用一种可以循环利用的再生碱来替代钠碱的技术，则可彻底解决湿法冶金工业中工业废水循环使用的问题。国外的湿法冶金工业中，采用了镁碱+钙碱(MgO+CaO)作为工业用的沉淀剂、中和剂或者皂化剂，产生的主要是含硫酸镁及Fe3+、Ni2+、Co2+、Zn2+、Cu2+、Cd2+、Pb2+等多种微量重金属离子的工业废水，这种工业废水再用钙碱(CaO)作为沉溶剂作沉镁处理，处理后的工业废水和钙镁废渣(一种二水硫酸钙(CaSO4·2H2O)和氢氧化镁(Mg(OH)2)的混合物)浆体一并进入尾矿坝中，澄清后的工业废水可以作为工业循环水再次利用，钙镁废渣则堆存在尾矿坝中。国外的这种方法较好的解决了湿法冶金工业中工业废水再循环利用的问题，但仍有大量的在处理工业废水时产生的钙镁废渣需要尾矿坝堆存。其次，因二氧化硫排放所造成的严重污染大气环境、破坏生态平衡，对人类的生存和生态环境危害巨大。目前，治理二氧化硫污染的主要技术手段是烟气脱硫(FGD)，以湿法脱硫为主。湿法脱硫包括以石灰石、生石灰为基础的钙法，以氧化镁为基础的镁法，以合成氨为基础的氨法，以有机碱为基础的碱法，以亚硫酸钠、氢氧化钠为基础的钠法。钙法脱硫中的石灰石-石膏法脱硫工艺是应用最广泛的一种脱硫技术，但其所面临的结垢和堵塞等问题使脱硫设备的运行存在着巨大的压力；另外，这种方法产生的脱硫石膏普遍还存在着杂质含量高、颜色偏暗、品质不稳定等问题，使得脱硫石膏难以被综合利用。镁法脱硫，因其产生的硫酸镁水溶性好，不易结垢，且可综合利用生产化肥或再生为氧化镁循环使用，所以发达国家早就开始用镁法脱硫逐渐取代钙法脱硫。镁法脱硫工艺具有广阔的应用前景，但该工艺的从原料等方面主要存在以下几个问题：菱镁矿资源分布不均，部分地区运输费用高，导致运行费用偏高；再生法与回收法氧化镁工艺系统复杂，工程投资巨大，且回收难度较大，设备需要经常维修；中小型电厂采用回收法不经济，目前多采用吸收液经氧化后外排的抛弃法，既造成局部水体环境的不良影响，又白白浪费MgSO4资源，因此该工艺的推广所受到制约的因素较多。上述的方法，会造成对二次水体污染的环境问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种碱循环再生方法，以有效地解决湿法冶金工业中的废水循环利用、现有脱硫方法中产生的大量难以被利用的脱硫石膏的问题；并且巧妙地利用金属离子作为载体，实现碱的再生。为此，本专利技术采用如下技术方案：一种碱循环再生方法，其采用石灰作为再生碱的来源，可溶金属硫酸盐溶液中的金属离子Mn+作为载体，石灰消化形成石灰乳，在40-80℃下与可溶金属硫酸盐溶液进行沉淀反应；根据可溶金属硫酸盐溶液中金属离子的不同性质控制溶液pH的范围为7-12，反应时间为0.5-2.0小时，反应结束后生成金属氢氧化物和二水硫酸钙两种不溶固体的混合料浆，将石灰乳中的OH-传递到金属氢氧化物中，所述的金属氢氧化物为再生碱M(OH)n；上述混合料浆在流态化固-固分离器中进行分离，细小颗粒的不溶性金属氢氧化物在流态化的水溶液中呈悬浮状态，采用控制上升水流流速的方式将其从流态化固-固分离器的上部引出，而颗粒较大的二水硫酸钙在流态化的水溶液中则呈下沉的状态，上升水流的浮力不足以带动其向上运动，最终下沉从流态化固-固分离器的底部排出。金属氢氧化物(再生碱M(OH)n)由于其固体颗粒细小随着水从上层流出，而二水硫酸钙(CaSO4·2H2O)则由于其固体颗粒不断生长而较大，从底部排出。本专利技术采用的石灰必须进行消化处理，将石灰中的杂质开路掉，确保进入系统的石灰品质，从而保证了石膏产品的品质。本专利技术的流态化固-固分离器能有效将硫酸钙与金属氢氧化物分离，得到的金属氢氧化物作为再生碱可循环使用于有色湿法冶金领域及烟气脱硫领域中；再生碱完全替代了钠碱作为传统湿法冶金硫酸盐浸取体系中的沉淀剂、中和剂或者皂化剂的作用；再生碱也可保证烟气脱硫的效果及稳定性，且具有操作简单、成本低等优点，最重要的是难以被利用的脱硫石膏变成了附加值较高的高纯石膏。作为上述技术方案的补充，所述的流态化固-固分离器包括从上到下设置的流态化分离段、流态化洗涤段和二水硫酸钙浓缩段，所述的流态化分离段内设有混合料浆导流管及布料装置，所述的布料装置设在混合料浆导流管的底部，混合料浆导流管的顶部设有金属氢氧化物和二水硫酸钙混合料浆的进料口；所述流态化分离段的顶部设有金属氢氧化物的溢流堰，该溢流堰上设有溢流口；所述流态化洗涤段内设有至少一个布水装置，布水装置上设有分离水进口，分离水进口通入分离水(即干净的水)，控制分离水的上升流速将二水硫酸钙中的金属氢氧化物洗净；所述二水硫酸钙浓缩段的底部设有二水硫酸钙排料口。采用上述的流态化固-固分离器，不仅能更好地将硫酸钙与金属氢氧化物分离，并且通过该设备排出的硫酸钙基本上不含其他金属硫酸盐，硫酸钙的品质好，另外，还降低了其他金属的损失。作为上述技术方案的补充，所述的流态化洗涤段包括从上到下依次连接的直筒形上段、呈倒锥台形的中段和直筒形下段，所述的上、中、下段上各设有一个布水装置。采用上述三段式设置及每段都有一个布水装置，使金属氢氧化物的洗涤更为充分，使硫酸钙与金属氢氧化物的分离效果更好，作为上述技术方案的补充，在流态化固-固分离器中，控制分离水的流速界于再生碱向上移动到溢流堰的上浮速率与二水硫酸钙向下移动到二水硫酸钙排料口的下沉速率之间。这种流速的控制正好使金属氢氧化物(再生碱M(OH)n)和二水硫酸钙(CaSO4·2H2O)两种不溶固体得到有效分离。作为上述技术方案的补充，在石灰消化中，控制消化时间：5-20分钟、水灰比：0.8-2.2、消化水初始温度：20-50℃、搅拌速度：250-350转/分钟，在此条件下，使消石灰比表面积和孔隙率分别达到25-30m2/g和70-80m2/g；消化后石灰需分别采用-100目筛和-200目筛进行两次过滤，控制石灰乳浓度在150-250g/L。主要是除去不能消化的碳酸钙等杂质，以确保后道工序生产的再生碱纯度较高。作为上述技术方案的补充，沉淀反应中，可溶金属硫酸盐溶液中的金属离子Mn+的含量控制在10-30g/L，控制沉淀反应前的可溶金属硫酸盐溶液中的悬浮物颗粒小于5ppm，控制沉淀反应过程中金属硫酸钙作为晶种的循环量为1.5-10m2/mol(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碱循环再生方法，其特征在于，采用石灰作为再生碱的来源，可溶金属硫酸盐溶液中的金属离子Mn+作为载体，石灰消化形成石灰乳，在40‑80℃下与可溶金属硫酸盐溶液进行沉淀反应；根据可溶金属硫酸盐溶液中金属离子的不同性质控制溶液pH的范围为7‑12，反应时间为0.5‑2.0小时，反应结束后生成金属氢氧化物和二水硫酸钙两种不溶固体的混合料浆，将石灰乳中的OH‑传递到金属氢氧化物中，所述的金属氢氧化物为再生碱M(OH)n；上述混合料浆在流态化固‑固分离器中进行分离，细小颗粒的不溶性金属氢氧化物在流态化的水溶液中呈悬浮状态，采用控制上升水流流速的方式将其从流态化固‑固分离器的上部引出，而颗粒较大的二水硫酸钙在流态化的水溶液中则呈下沉的状态，上升水流的浮力不足以带动其向上运动，最终下沉从流态化固‑固分离器的底部排出。

【技术特征摘要】
1.一种碱循环再生方法，其特征在于，采用石灰作为再生碱的来源，可溶金属硫酸盐溶液中的金属离子Mn+作为载体，石灰消化形成石灰乳，在40-80℃下与可溶金属硫酸盐溶液进行沉淀反应；根据可溶金属硫酸盐溶液中金属离子的不同性质控制溶液pH的范围为7-12，反应时间为0.5-2.0小时，反应结束后生成金属氢氧化物和二水硫酸钙两种不溶固体的混合料浆，将石灰乳中的OH-传递到金属氢氧化物中，所述的金属氢氧化物为再生碱M(OH)n；上述混合料浆在流态化固-固分离器中进行分离，细小颗粒的不溶性金属氢氧化物在流态化的水溶液中呈悬浮状态，采用控制上升水流流速的方式将其从流态化固-固分离器的上部引出，而颗粒较大的二水硫酸钙在流态化的水溶液中则呈下沉的状态，上升水流的浮力不足以带动其向上运动，最终下沉从流态化固-固分离器的底部排出。2.根据权利要求1所述的碱循环再生方法，其特征在于，所述的流态化固-固分离器包括从上到下设置的流态化分离段(10)、流态化洗涤段(11)和二水硫酸钙浓缩段(12)，所述的流态化分离段(10)内设有混合料浆导流管(4)及布料装置(5)，所述的布料装置(5)设在混合料浆导流管(4)的底部，混合料浆导流管(4)的顶部设有金属氢氧化物和二水硫酸钙混合料浆的进料口(1)；所述流态化分离段(10)的顶部设有金属氢氧化物的溢流堰(3)，该溢流堰(3)上设有溢流口(2)；所述流态化洗涤段(11)内设有至少一个布水装置(8)，布水装置(8)上设有分离水进口(6)，分离水进口(6)通入分离水，控制分离水的上升流速将二水硫酸钙中的金属氢氧化物洗净；所述二水硫酸钙浓缩段(12)的底部设有二水硫酸钙排料口(9)。3.根据权利要求2所述的碱循环再生方法，其特征在于，所述的流态化洗涤段(11)包括从上到下依次连接的直筒形上段(111)、呈倒锥台形的中段(112)和直筒形下段(113)，所述的上、中、下段上各设有一个布水装置(8)。4.根据权利要求2所述的碱循环再生方法，其特征在于，在流态化固-固分离器中，控制分离水的流速界于再生碱向上移动到溢流堰的上浮速率与二水硫酸钙向下移动到二水硫酸钙排料口的下沉速率之间。5.根据权利要求1-4任一项所述的碱循环再生方法，其特征在于，在石灰消化中，控制消化时间：5-20分钟...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋航宇，朱富龙，芦秀琴，
申请(专利权)人：桐乡市思远环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33