CN101659422A - 一种铵盐溶液浓缩方法 - Google Patents
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Abstract
本发明系一种铵盐溶液浓缩方法，工艺过程主要包括：铵盐溶液加入脱水硫酸铝铵(钾)矾升温溶解；铵盐溶液冷却结晶析出带结晶水的硫酸铝铵(钾)矾结晶后被浓缩；硫酸铝铵(钾)矾加热脱水循环使用；被浓缩的铵盐溶液综合利用。具有操作简便，环境友好，工艺适应性强，浓缩成本低，废水零排放等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种铵盐溶液浓缩方法。
背景技术
氨氮废水处理技术的开发已成为水污染控制工程领域研究的重点和热点。氨氮废水主要来源于冶金、化工等行业，其氨氮主要以铵盐的形式存在于废水中。能有效去除废水中铵盐的方法有很多，如生物法、物理法、化学法等。目前国内对稀铵盐废水的处理方法主要有：先进行预处理，然后再采用活性污泥法；或膜截留预浓缩后，再蒸发浓缩，然后冷却结晶。然而，先膜截留预浓缩，再蒸发浓缩，然后再冷却结晶处理铵盐废水的运行成本很高，经济上不合算。这一处理方法有理论研究意义，但没有实际应用价值。对于硝铵厂、***厂、钼酸铵厂等企业产生的高浓度铵盐溶液，由于还缺乏合理的治理方法，一般都是稀释排放。最近，也有人采用电渗析预浓缩后再蒸发浓缩制化肥的方法来综合治理高浓度铵盐废水。但对于高浓度铵盐废水电渗析浓缩的效率并不高，废水中大量的水只能靠蒸发浓缩除去。目前铵盐溶液蒸发浓缩用得最多的是多效蒸发器。溶液蒸发浓缩采用多效蒸发器虽然较普通蒸发器节能，但多效蒸发器一次性设备投资大，对于许多小企业或铵盐废水量不大的企业，铵盐废水采用多效蒸发浓缩治理，有社会效益却没有经济效益。此外，对于含Cl-等腐蚀性阴离子的铵盐废水，蒸发浓缩过程设备腐蚀严重，且蒸发产生的废气容易造成二次污染。
发明内容
本发明的目的在于提供一种方法，可提高铵盐溶液浓缩效率，减小浓缩设备投资，避免铵盐溶液浓缩过程设备的腐蚀及蒸发废气造成的二次污染，降低综合治理成本的一种铵盐溶液结晶浓缩方法。
本发明的技术方案是：
本发明用脱水硫酸复盐作为铵盐溶液的浓缩剂，以结晶浓缩代替传统的蒸发浓缩，具体实施过程包括以下步骤：浓缩剂加入铵盐溶液升温溶解；铵盐溶液冷却结晶析出带结晶水的硫酸复盐晶体后被浓缩；硫酸复盐晶体热解脱水循环使用；浓缩得到的铵盐溶液综合利用；脱水硫酸复盐的加入总量为铵盐溶液结晶浓缩过程失水质量总和的0.5～2.0倍。
所述的铵盐是指氯化铵、硝酸铵、硫酸铵中的一种或几种。
所述的铵盐溶液是指室温下未饱和的含铵盐的溶液或废水。
所述的脱水硫酸复盐是部分或全部失去结晶水的硫酸铝铵矾、硫酸铝钾矾及硫酸铝铵和硫酸铝钾混合矾中的一种或几种。
所述的脱水硫酸复盐升温溶解是在铵盐溶液中50～110℃搅拌0.2～2.0小时溶解；所述的冷却是自然或强制冷却至室温；硫酸复盐晶体热解脱水是在80～280℃热解1～3小时失去部分或全部结晶水，脱水硫酸复盐返回铵盐溶液结晶浓缩循环使用。
本发明的结晶浓缩是通过脱水硫酸复盐加入铵盐溶液升温搅拌溶解后，溶液自然或强制冷却至室温析出带结晶水的硫酸复盐晶体，夺去溶液中的水铵盐被浓缩的过程。
本发明的热解脱水是通过加热使结晶得到的硫酸复盐晶体部分或全部失去结晶水的过程。脱水后的硫酸复盐返回铵盐溶液结晶浓缩循环使用。
所述的铵盐溶液综合利用是指结晶浓缩得到的铵盐溶液经净化除去铝等杂质后，进一步冷却结晶得铵盐，或返回主工艺循环使用，或喷雾干燥生产化肥。
AlNH4(SO4)2+12H2O→AlNH4(SO4)2·12H2O↓
AlK(SO4)2+12H2O→AlK(SO4)2·12H2O↓
本发明实施的具体工艺过程为：
铵盐溶液结晶浓缩主要包括以下步骤：脱水硫酸复盐加入铵盐溶液升温溶解，冷却结晶析出带结晶水的硫酸复盐晶体铵盐溶液被浓缩，浓缩后的铵盐溶液综合利用，硫酸复盐晶体加热脱水循环使用，其工艺过程的相应参数为：铵盐溶液经一次或多次结晶浓缩后达到预定浓度，脱水硫酸复盐的加入总量是铵盐溶液结晶浓缩过程失水质量总和的0.5-2.0倍，脱水硫酸复盐在铵盐溶液中50～110℃搅拌0.2～2.0小时溶解后，自然或强制冷却至室温结晶析出带结晶水的硫酸复盐晶体夺取溶液中的水使铵盐得以浓缩；过滤，滤液净化除去铝等杂质后，进一步冷却至-10～10℃结晶回收铵盐，或返回主工艺循环使用，或喷雾干燥生产化肥；过滤得到的硫酸复盐晶体80～280℃热解1-3小时失去部分或全部结晶水，得到的脱水硫酸复盐返回铵盐溶液结晶浓缩循环使用。
本发明与已有的技术相比具有以下优点及效果：
本发明的优势就在于，发明人转换处理废水的工艺处理思路，不再是按现有的技术人员所惯有改进的方式，只是一昧地考虑如何改进传统蒸发浓缩的工艺，从另一角度出发，采用脱水硫酸复盐枛脱水硫酸铝铵(钾)矾作为铵盐溶液的浓缩剂，采用结晶浓缩代替传统的蒸发浓缩，整个工艺做了新的尝试。发明人通过利用脱水硫酸铝铵(钾)矾加入到铵盐溶液中升温搅拌溶解后，因硫酸铝铵(钾)矾溶解度随温度降低而急剧减小，且在铵盐溶液中硫酸铝铵(钾)矾的溶解度较其在水中的溶解度小得多，冷却后硫酸铝铵(钾)矾几乎可以完全结晶析出，夺去溶液中的水使铵盐得以浓缩。
本发明通过对传统技术改进思路的突破，使得整个工艺不但可有效地提高浓缩效率，还可降低浓缩设备投资及其运行成本，避免浓缩过程设备的腐蚀及蒸发废气造成的二次污染。本发明具有操作简便，环境友好，工艺适应性强，浓缩成本低，废水零排放等优点。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明作进一步描述，以下实施例旨在说明本发明而不是对本发明的进一步限定。
实施例1
1000ml含氯化铵10wt％的氯化钠溶液(偏钒酸铵结晶母液)加热至85℃，搅拌加入724g无水硫酸铝铵矾粉末，溶解后冷却至室温(28℃)，结晶析出1364g硫酸铝铵矾晶体，得到浓度约为28wt％的氯化铵浓缩液；浓缩液进一步冷却至-5℃结晶析出的NH4Cl晶体返回用于石煤提钒液沉钒；NH4Cl结晶母液用于石煤钠化焙烧团矿；硫酸铝铵矾晶体马弗炉220℃脱水2小时后返回结晶浓缩工序循环使用。
实施例2
2.5m3含硝酸铵6wt％废液加热至75℃，搅拌加入2075kg无水硫酸铝铵矾粉末，溶解后冷却至室温(25℃)，结晶析出3803kg硫酸铝铵矾晶体，得到浓度约为29wt％的硝酸铵一次结晶浓缩液634L；硫酸铝铵矾晶体230℃脱水1.5小时后，粉碎用于硝酸铵溶液二次结晶浓缩；硝酸铵一次结晶浓缩液加热至95℃，搅拌加入400kg脱水硫酸铝铵矾粉末，溶解后冷却至室温(30℃)，结晶析出813kg硫酸铝铵矾晶体，同时得到浓度约为60wt％的硝酸铵二次结晶浓缩液；二次结晶浓缩液先加氨水调pH值5.5，再定量加入Ba(NO3)2除去Al3+和SO4 2-后，返回硝酸铵生产主工艺；二次结晶浓缩得到的硫酸铝铵矾晶体230℃脱水后返回结晶浓缩工序循环使用。
实施例3
2000ml含硝酸铵12wt％钼酸铵酸沉结晶母液经离子交换除钼后加热至80℃，搅拌加入700g石煤酸浸提钒形成的硫酸铝铵和硫酸铝钾混合矾晶体脱水后得到的粉末，溶解后冷却至室温(20℃)，结晶析出1303g硫酸铝铵矾晶体，得到浓度约为30wt％的硝酸铵一次结晶浓缩液370ml；硫酸铝铵矾晶体马弗炉210℃脱水2.5小时后，粉碎用于二次结晶浓缩；硝酸铵一次结晶浓缩液加热至90℃，搅拌加入240g脱水硫酸铝铵矾粉末，溶解后冷却至室温(30℃)，结晶析出473g硫酸铝铵矾晶体，得到浓度约为64wt％的硝酸铵二次结晶浓缩液；二次结晶浓缩液搅拌加入47g无水硫酸钙粉末，喷雾干燥得185.5g含钙和钾的硝铵复合肥；二次结晶浓缩得到的硫酸铝铵矾晶体马弗炉内210℃脱水后返回结晶浓缩工序继续使用。
实施例4
5000ml含硫酸铵1.15wt％废液，先经纳滤浓缩得1000ml含硫酸铵5.43wt％的截留液，透过液返回使用，再将截留液加热至87℃，搅拌加入1055g无水硫酸铝钾矾粉末，溶解后冷却至35℃，结晶析出1825g硫酸铝铵(钾)矾晶体；得到的结晶浓缩液加氨水调pH值6.5除去Al3+后，加热至80℃，搅拌加入75g氯化钾晶体，溶解后冷却至50℃过滤得到86.4g粗硫酸钾，滤液强制冷却至0℃得硫酸铵钾60.5g；铵母液返回铵盐溶液结晶浓缩工序，硫酸铝铵(钾)矾晶体马弗炉内220℃脱水后返回铵盐溶液结晶浓缩循环使用。
Claims (8)
1.一种铵盐溶液浓缩方法，其特征在于，用脱水硫酸复盐作为铵盐溶液的浓缩剂，浓缩过程包括以下步骤：脱水硫酸复盐加入铵盐溶液中升温溶解，冷却结晶析出带结晶水的硫酸复盐晶体，夺取溶液中的水使铵盐溶液被浓缩，结晶析出的硫酸复盐晶体热解脱水后循环使用，浓缩后的铵盐溶液综合利用；脱水硫酸复盐的加入总量为铵盐溶液结晶浓缩过程失水质量总和的0.5～2.0倍。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的脱水硫酸复盐是部分或全部脱去结晶水的硫酸铝铵矾、硫酸铝钾矾及硫酸铝铵和硫酸铝钾混合矾中的一种或几种。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述的脱水硫酸复盐升温溶解是在铵盐溶液中50～110oC搅拌0.2～2.0小时溶解。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的冷却是自然或强制冷却至室温。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，硫酸复盐晶体热解脱水是在80～280oC热解1～3小时失去部分或全部结晶水，脱水硫酸复盐返回铵盐溶液结晶浓缩循环使用。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的溶液中的铵盐是指氯化铵、硝酸铵、硫酸铵中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述铵盐溶液为室温下未饱和的含铵盐的溶液或废水。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的铵盐溶液综合利用是指结晶浓缩得到的铵盐溶液，进一步冷却至-10～10oC结晶回收铵盐，或返回主工艺循环使用，或喷雾干燥生产化肥。
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| CN108530226A (zh) * | 2018-05-18 | 2018-09-14 | 高英林 | 一种可以使磷钾利用率提高3至5倍的强酸性复合肥 |
| CN110104617A (zh) * | 2019-04-24 | 2019-08-09 | 成都先进金属材料产业技术研究院有限公司 | 利用硫酸铝铵浓缩钛白废酸的方法 |
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