利用黄磷废副生产沉淀白炭黑和轻质碳酸钙的工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种利用黄磷废副生产沉淀白炭黑和轻质碳酸钙的工艺，该工艺包括如下步骤：废物回收，黄磷生产过程会产生黄磷尾气和磷渣；将黄磷尾气进行燃烧，热能回收利用后得到富含二氧化碳的废烟气，将磷渣酸循环回收得到活性硅渣和氧化钙；湿法碱溶，在活性硅渣中加入液碱使其溶解，得到硅酸钠溶液；碳化反应，将硅酸钠溶液与富含二氧化碳的废烟气进行碳化反应，反应后进行固液分离，得到碳酸氢钠溶液和沉淀白炭黑产品；苛化反应，将碳酸氢钠溶液与回收得到的氧化钙进行苛化反应，反应后进行固液分离，得到液碱和轻质碳酸钙产品；将液碱回收用于溶解活性硅渣。该工艺变废为宝，保护了环境，实现了硅、钙、碳产品化的资源综合循环利用。环利用。环利用。

【技术实现步骤摘要】
利用黄磷废副生产沉淀白炭黑和轻质碳酸钙的工艺


[0001]本专利技术涉及沉淀白炭黑生产
，特别涉及一种利用黄磷废副生产沉淀白炭黑和轻质碳酸钙的工艺。

技术介绍

[0002]黄磷生产副产磷渣和黄磷尾气，其中每吨黄磷约副产8
‑
10吨磷渣，主要成分是玻璃态CaO
·
nSiO2。目前磷渣主要简单用于短运距水泥企业或搅拌站的原料，其最大添加量约为30％，磷渣消化对水泥、建材企业依赖极高。每吨黄磷副产黄磷尾气约2500m3，其中CO含量在85
‑
90％。目前对于黄磷尾气的利用主要有火炬直接燃烧排空、净化后作为燃料热量利用，或者净化高纯的一氧化碳气体发展碳一化工。第一种方式现在已被禁止，第二种方式同样会造成大量CO2排放，而第三种受黄磷产能规模限制没有规模效益。
[0003]沉淀白炭黑(SiO2·
nH2O)的外观为白色粉末，其不溶于水和酸，溶于强碱和氢氟酸，具有多孔性，具有内表面积大、分散性高、质量轻、化学稳定性好、耐高温、不燃烧、无毒无味及电绝缘性好等优异特性，广泛用于橡胶、农药、饲料和涂料等行业。
[0004]轻质碳酸钙又称沉淀碳酸钙，化学式为CaCO3。由于化学加工制得的碳酸钙沉降体积(2.4
‑
2.8mL/g)比用机械方法生产的重质碳酸钙沉降体积(1.1
‑
1.9mL/g)大，因此被称为轻质碳酸钙。轻质碳酸钙的作用及用途非常广泛，主要用于橡胶行业、塑料行业、油漆行业、水性涂料行业、造纸工业、电缆行业、牙膏的摩擦剂等。
[0005]现有工业生产沉淀法白炭黑的方法为硅酸钠硫酸酸化沉淀法，即以石英砂和纯碱为原料，在马蹄焰炉内高温熔融反应制得固体泡花碱(Na2O
·
nSiO2，n在3.2
‑
3.5之间)，固体泡花碱经加压升温溶解过滤制得水玻璃溶液，水玻璃与硫酸在合适的条件反应生成SiO2·
nHO2沉淀，经过滤、洗涤、干燥而得到白炭黑。每吨沉淀白炭黑约产30
‑
35m3含硫酸钠废水，含硫酸钠废水排入水中，会使水体酸化，危害水生生物；排入农田则会破坏土壤结构，使土壤板结，影响农作物的产量和品质。

技术实现思路

[0006]基于此，本专利技术提供一种利用黄磷废副生产沉淀白炭黑和轻质碳酸钙的工艺，将黄磷生产过程产生的黄磷尾气和磷渣进行回收利用，得到富含二氧化碳的废烟气、活性硅渣和氧化钙，并作为沉淀白炭黑和轻质碳酸钙的生产原料。该工艺仅利用黄磷废副磷渣、尾气，通过酸、碱循环工艺变废为宝，实现了低成本生产沉淀白炭黑和轻质碳酸钙，实现了硅、钙、碳产品化的资源综合循环利用，实现了节能减排双减目标，解决了黄磷生产排放高的缺陷。
[0007]本专利技术采用的技术方案是：
[0008]利用黄磷废副生产沉淀白炭黑和轻质碳酸钙的工艺，包括如下步骤：
[0009]S1.黄磷生产过程会产生黄磷尾气和磷渣；将黄磷尾气进行燃烧，热能回收利用后得到富含二氧化碳的废烟气，将磷渣酸循环回收得到活性硅渣和氧化钙；
[0010]S2.湿法碱溶，在活性硅渣中加入液碱使其溶解，得到硅酸钠溶液；
[0011]S3.碳化反应，将硅酸钠溶液与富含二氧化碳的废烟气进行碳化反应，反应后进行固液分离，得到碳酸氢钠溶液和沉淀白炭黑产品；
[0012]S4.苛化反应，将碳酸氢钠溶液与回收得到的氧化钙进行苛化反应，反应后进行固液分离，得到液碱和轻质碳酸钙产品；将液碱回收用于溶解活性硅渣。
[0013]在本申请公开的利用黄磷废副生产沉淀白炭黑和轻质碳酸钙的工艺中，所述步骤S1中，磷渣的回收方法为：
[0014]S11.磷渣利用硝酸分解，固液分离得到活性硅渣和硝酸钙溶液；
[0015]S12.硝酸钙溶液处理得到硝酸钙，硝酸钙热解生成硝酸和氧化钙，硝酸回收用于分解磷渣，循环利用。
[0016]在本申请公开的利用黄磷废副生产沉淀白炭黑和轻质碳酸钙的工艺中，所述步骤S2中，活性硅渣与液碱反应溶解得到模数为1～2.5的硅酸钠反应液，反应液固液分离去除废渣后，配制为5～20％的硅酸钠溶液。
[0017]在本申请公开的利用黄磷废副生产沉淀白炭黑和轻质碳酸钙的工艺中，所述步骤S3中，碳化反应的反应液进行固液分离后，得到碳酸氢钠溶液和沉淀白炭黑滤饼；
[0018]所述沉淀白炭黑滤饼用浓缩凝结水进行洗涤，洗涤后烘干、包装得到沉淀白炭黑产品，洗涤液并入碳酸氢钠溶液。
[0019]在本申请公开的利用黄磷废副生产沉淀白炭黑和轻质碳酸钙的工艺中，所述步骤S4中，苛化反应的反应液进行固液分离后，得到低浓度氢氧化钠溶液和轻质碳酸钙滤饼；
[0020]所述轻质碳酸钙滤饼用浓缩凝结水进行洗涤，洗涤后烘干、包装得到轻质碳酸钙产品，洗涤液并入低浓度氢氧化钠溶液。
[0021]在本申请公开的利用黄磷废副生产沉淀白炭黑和轻质碳酸钙的工艺中，所述低浓度氢氧化钠溶液进行浓缩，得到15～30％的中浓度氢氧化钠溶液和浓缩凝结水，所述中浓度氢氧化钠溶液作为液碱用于活性硅渣的溶解，所述浓缩凝结水用于沉淀白炭黑滤饼和轻质碳酸钙滤饼的洗涤用水。
[0022]在本申请公开的利用黄磷废副生产沉淀白炭黑和轻质碳酸钙的工艺中，所述低浓度氢氧化钠溶液先进行膜过滤提浓，然后采用蒸汽多效浓缩提浓，得到中浓度氢氧化钠溶液。
[0023]在本申请公开的利用黄磷废副生产沉淀白炭黑和轻质碳酸钙的工艺中，所述沉淀白炭黑滤饼和轻质碳酸钙滤饼的洗涤方式为多级逆流洗涤。
[0024]在本申请公开的利用黄磷废副生产沉淀白炭黑和轻质碳酸钙的工艺中，所述步骤S1中，黄磷尾气进行燃烧得到的热量用于干燥空气或生产工艺用蒸汽；其中，黄磷尾气的燃烧方式为富氧燃烧。
[0025]在本申请公开的利用黄磷废副生产沉淀白炭黑和轻质碳酸钙的工艺中，所述步骤S3中，富含二氧化碳的废烟气经过洗涤、除尘、净化后用于碳化反应。
[0026]专利技术的有益效果是：
[0027]本专利技术提供了一种利用黄磷废副生产沉淀白炭黑和轻质碳酸钙的工艺，将黄磷尾气进行燃烧热能利用后得到富含二氧化碳的废烟气，将磷渣酸循环回收得到活性硅渣和氧化钙，将活性硅渣通过液碱溶解得到硅酸钠溶液，硅酸钠溶液与富含二氧化碳的废烟气进
行碳化反应得到碳酸氢钠溶液和沉淀白炭黑产品，碳酸氢钠溶液与氧化钙进行苛化反应得到液碱和轻质碳酸钙产品，液碱回收用于溶解活性硅渣。该工艺仅利用黄磷废副磷渣、尾气，通过酸、碱循环工艺变废为宝，实现了低成本生产沉淀白炭黑和轻质碳酸钙，实现了硅、钙、碳产品化的资源综合循环利用，实现了节能减排双减目标，解决了黄磷生产排放高的缺陷。
附图说明
[0028]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.利用黄磷废副生产沉淀白炭黑和轻质碳酸钙的工艺，其特征在于，包括如下步骤：S1.废物回收，黄磷生产过程会产生黄磷尾气和磷渣；将黄磷尾气进行燃烧，热能回收利用后得到富含二氧化碳的废烟气，将磷渣酸循环回收得到活性硅渣和氧化钙；S2.湿法碱溶，在活性硅渣中加入液碱使其溶解，得到硅酸钠溶液；S3.碳化反应，将硅酸钠溶液与富含二氧化碳的废烟气进行碳化反应，反应后进行固液分离，得到碳酸氢钠溶液和沉淀白炭黑产品；S4.苛化反应，将碳酸氢钠溶液与回收得到的氧化钙进行苛化反应，反应后进行固液分离，得到液碱和轻质碳酸钙产品；将液碱回收用于溶解活性硅渣。2.根据权利要求1所述的利用黄磷废副生产沉淀白炭黑和轻质碳酸钙的工艺，其特征在于，所述步骤S1中，磷渣的回收方法为：S11.磷渣利用硝酸分解，固液分离得到活性硅渣和硝酸钙溶液；S12.硝酸钙溶液处理得到硝酸钙，硝酸钙热解生成硝酸和氧化钙，硝酸回收用于分解磷渣，循环利用。3.根据权利要求1所述的利用黄磷废副生产沉淀白炭黑和轻质碳酸钙的工艺，其特征在于，所述步骤S2中，活性硅渣与液碱反应溶解得到模数为1～2.5的硅酸钠反应液，反应液固液分离去除废渣后，配制为5～20％的硅酸钠溶液。4.根据权利要求1所述的利用黄磷废副生产沉淀白炭黑和轻质碳酸钙的工艺，其特征在于，所述步骤S3中，碳化反应的反应液进行固液分离后，得到碳酸氢钠溶液和沉淀白炭黑滤饼；所述沉淀白炭黑滤饼用浓缩凝结水进行洗涤，洗涤后烘干、包装得到沉淀白炭黑产品，洗涤液并入...

【专利技术属性】
技术研发人员：王君如，周航，
申请(专利权)人：四川马边龙泰磷电有限责任公司，
类型：发明
国别省市：