一种铵镁废盐的资源化处理方法技术

本发明专利技术公开了一种铵镁废盐的资源化处理方法，该方法包括以下步骤：(1)低温煅烧；(2)碳化；(3)浸出；(4)除杂；(5)冷却结晶；(6)重结晶。本发明专利技术以电解锰厂产生的硫酸铵镁废盐为原料，用碳酸盐矿物与铵镁盐热反应生成的挥发性物质经水吸收后，碳化制备碳酸氢铵；热反应后的固体，经水浸，除杂分离，滤液用于生产硫酸镁。本发明专利技术能将铵镁废盐中的镁和铵进行很好的分离，可以获得碳酸氢铵和七水硫酸镁两种产品，且在资源化回收利用时所产生的中间产物都可以得到利用，具有良好的经济效益和环保效益。具有良好的经济效益和环保效益。

【技术实现步骤摘要】
一种铵镁废盐的资源化处理方法


[0001]本专利技术属于工业固废综合利用领域，具体涉及电解锰生产过程中的一种铵镁废盐的资源化处理方法。

技术介绍

[0002]我国是电解锰制造和消费大国，电解锰产能达到150万吨，占世界总产量的90％以上，其生产工艺主要先以锰矿制备合格的电解液，然后再进行电解获得电解锰，电解后的阳极液，补加酸后循环利用，因此矿石中易溶性的金属离子循环累积，尤其是镁离子，在循环过程中很快达到较高浓度，在电解液的除杂阶段，以六水硫酸铵镁复盐形式析出，生产1吨电解锰，产生的铵镁废盐达到1吨左右。在铵镁废盐中还含有1～5％左右的硫酸锰，同时，由于硫酸铵和硫酸镁共结晶生成复盐的性质，很难通过结晶分离的方式低成本有效分离，而混合物缺少市场需求，一直以来，这类废盐没有得到很好的利用，电解锰厂每年需花费资金进行处置。
[0003]目前对于这类铵镁废盐的处置利用，主要有以下三种方法：
[0004](1)采用石灰、氧化镁或氢氧化钠等碱性物质将铵转变为氨气蒸出，同时使镁转变为硫酸镁或氢氧化镁。此方法存在的问题是需用大量的碱性物质，且这类碱性物质的价格都较贵，此法的经济效益较差，且得到的固体中含有锰，含锰废渣二次处理较困难；
[0005](2)利用废盐中的铵和镁是肥料的有效成分，通过添加钾、磷、氮，调节氮、磷、钾、镁的比例，制造为复合肥料。这个途径存在两个方面的问题，一是废盐中含有锰，虽然锰是植物生成所需的微量元素，但并不是所有土壤都需要锰，而且作为微肥，其施用量有严格限制；其次，在废盐中，硫酸镁和硫酸铵是主要成分，而镁是中量肥，所需要加入的钾、磷、氮肥的量较大，因此，以碳酸锰矿石为原料的小型电解锰厂年产3万吨的废盐，将生产出至少15万吨以上的复合肥，其应用市场的开拓是较大的挑战。
[0006](3)用碳酸锰矿石与废盐混合后在550℃高温下作第一级煅烧处理，生成以硫酸镁和硫酸锰为主的半成品，同时产生以氨和二氧化硫为主的混合气体，将混合气体经过两级吸收，第一级吸收制备硫酸铵，第二级吸收制备氨水，然后，将半成品固体再进行1200℃以上的煅烧处理，生成以氧化镁和二氧化锰为主的固体渣和SO2气体，再将SO2气体制备为硫酸，所得固体渣用于硅锰合金的生产。该处置工艺流程较长，投资巨大，能耗较高，经济效益并不明显，不适合小型电解锰厂的应用。
[0007]综上所述，对于小型电解锰厂来说，急需一种工艺简洁，经济高效的资源化处理铵镁废盐的方法，达到清洁生产的目标是工业固废综合利用领域急需的。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于：提供一种工艺简洁的铵镁废盐的资源化处理方法，能将铵镁废盐中的镁和铵进行很好的分离，获得碳酸氢铵和七水硫酸镁两种产品，在实施过程中只需要额外使用双氧水来除杂，且在资源化回收利用时所产生的中间产物都可以得到利用，
具有良好的经济效益和环保效益。
[0009]本专利技术的技术方案如下：
[0010]一种铵镁废盐的资源化处理方法，包括以下步骤：
[0011](1)低温煅烧：将铵镁废盐与碳酸盐矿物研磨混合均匀，通入气体加热，反应得到固体和气体挥发物CO2、NH3和H2O；
[0012](2)碳化：用水收集步骤(1)中得到气体挥发物，将得到的碳酸铵溶液进行碳化反应，反应产物过滤后获得碳酸氢铵固体和碳酸氢铵母液；
[0013](3)浸出：将步骤(1)反应后得到的固体用水热浸出，趁热分离得到二水硫酸钙渣和滤液；
[0014](4)除杂：将步骤(3)中所得滤液加入除杂试剂，加热除杂回收锰后得到滤液；
[0015](5)冷却结晶：将步骤(4)所得滤液冷却结晶，过滤得到一次结晶的七水硫酸镁固体和含硫酸镁母液；
[0016](6)重结晶：将步骤(5)得到一次结晶的七水硫酸镁固体进行重结晶，得到工业级七水硫酸镁产品和含硫酸镁母液。
[0017]进一步地，步骤(1)中的碳酸盐矿物为含碳酸钙或碳酸镁的矿石，具体为菱镁石、白云石或石灰石，进一步优选为菱镁石。
[0018]进一步地，步骤(1)中碳酸盐矿物含碳酸根与铵镁废盐中所含铵根的摩尔比为0.50～1：1，进一步优选为0.55～0.70：1。
[0019]进一步地，步骤(1)中反应温度为260～500℃，进一步优选为320～450℃，反应时间为0.5～3h。
[0020]进一步地，步骤(1)中通入的气体为空气和水蒸汽，其中水蒸汽的含量为0～10％，每公斤固体通气总流量为1.5～50L/min。
[0021]进一步地，步骤(2)中碳酸铵溶液中的总氨氮含量达到22～70g/L后进行碳化反应，进一步优选碳酸铵溶液中的总氨氮含量达到30～50g/L后进行碳化反应。
[0022]进一步地，步骤(2)碳化中温度为15～30℃，二氧化碳分压为1.0～10.0个大气压，优选为3.0～6.0个大气压。
[0023]进一步地，步骤(3)中热浸出的液固比为1～4：1，进一步优选热浸出为2～3：1，浸出温度为80～100℃，冷却结晶温度为0～30℃。
[0024]进一步地，步骤(4)中除杂试剂为碳酸镁和过氧化氢。
[0025]以上技术方案所涉及到的原理如下：
[0026]1.加热阶段
[0027](NH4)2SO4+MgCO3→
2NH3↑
+CO2↑
+MgSO4+H2O
↑
[0028](NH4)2SO4+CaCO3→
2NH3↑
+CO2↑
+CaSO4+H2O
↑
[0029]2.气态挥发物水吸收阶段
[0030]2NH3(g)+CO2(g)+H2O
→
(NH4)2CO3(aq)
[0031]3.碳化阶段
[0032](NH4)2CO3(aq)+CO2(g)
→
2NH4HCO3↓
[0033]4.镁浸出阶段
[0034]利用硫酸镁易溶于水，且溶解度随温度变化极为显著，而硫酸钙微溶于水的特点，
同时，利用脱铵后的固体所携带的热量，用适量水将硫酸镁热水浸出，除杂后，冷却结晶，获得七水硫酸镁。
[0035]5.硫酸镁溶液中除杂反应
[0036]2Fe
2+
+H2O2→
2Fe
3+
+H2O+H
+
[0037]2H
+
+MgCO3→
CO2+H2O+Mg
2+
[0038]M
2+
+MgCO3→
MCO3↓
+Mg
2+
(M＝Mn、Ca、Zn、Pb等金属离子)
[0039]Fe
3+
+3OH
‑
→
Fe(OH)3↓
[0040]本专利技术提供了一种铵镁废盐的资源化处理方法，实现了铵镁废盐的资源化利用，具体的：
[0041]1.采用便宜的含碳酸镁或碳酸钙本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铵镁废盐的资源化处理方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)低温煅烧：将铵镁废盐与碳酸盐矿物研磨混合均匀，通入气体加热，反应得到固体和气体挥发物CO2、NH3和H2O；(2)碳化：用水收集步骤(1)中得到气体挥发物，将得到的碳酸铵溶液进行碳化反应，反应产物过滤后获得碳酸氢铵固体和碳酸氢铵母液；(3)浸出：将步骤(1)反应后得到的固体用水热浸出，趁热分离得到二水硫酸钙渣和滤液；(4)除杂：将步骤(3)中所得滤液加入除杂试剂，加热除杂得到含镁铁的碳酸锰废渣和滤液；(5)冷却结晶：将步骤(4)所得滤液冷却结晶，过滤得到一次结晶的七水硫酸镁固体和含硫酸镁母液；(6)重结晶：将步骤(5)所得一次结晶的七水硫酸镁固体进行重结晶，得到工业级七水硫酸镁产品和含硫酸镁母液。2.如权利要求1所述的铵镁废盐的资源化处理方法，其特征在于，所述步骤(1)中的碳酸盐矿物为含碳酸钙或碳酸镁的矿石。3.如权利要求1所述的铵镁废盐的资源化处理方法，其特征在于，所述步骤(1)中的碳酸盐矿物含碳酸根与铵镁...

【专利技术属性】
技术研发人员：黎国兰，李松，姜二林，王毅，刘树信，罗权丽，
申请(专利权)人：青川县青云上锰业有限公司，
类型：发明
国别省市：