項(xiàng)榮海
(福建漳平金鑫硫酸化工有限公司,福建 漳平 364400)
由于氟化氫鉀易溶于水,重金屬和鐵等雜質(zhì)不溶于水,可先將廢電解質(zhì)加熱溶于水,再加入氫氧化鉀溶液,中和過量的氫氟酸生成氟化氫鉀,經(jīng)加熱陳化、過濾后即可分離掉雜質(zhì)。其化學(xué)反應(yīng)方程式為:
第一步:KOH+HF=KF+H2O+191.923 kJ/mol(25℃)
第二步:KF+HF=KHF2+Q總的化學(xué)反應(yīng)方程式為:
KOH+2HF=KHF2+Q
生成的氟化氫鉀過飽和溶液經(jīng)加熱陳化、過濾、冷卻結(jié)晶、晶液分離、晶體烘干,可制得合格的氟化氫鉀電解質(zhì)晶體。氟化氫鉀在水中的溶解度見表1。
表1 氟化氫鉀在水中的溶解度
由表1看出,氟化氫鉀的溶解度隨溫度的升高而增大,-2.9℃時(shí)溶解度最小,但低于2.9℃后溶解度反而上升。升高溫度,氟化氫鉀溶解,雜質(zhì)不溶,過濾后可將雜質(zhì)分離掉,達(dá)到純化目的,濾液冷卻結(jié)晶后析出氟化氫鉀,達(dá)到回收目的。創(chuàng)造良好的溶解、過濾、結(jié)晶條件,氟化氫鉀的回收率可達(dá)到90%,產(chǎn)品質(zhì)量符合技術(shù)要求。
向來自電解槽的廢電解質(zhì)桶中加入不定量的純水或母液,轉(zhuǎn)移至水浴加熱槽通電加熱,待電解質(zhì)全部溶解后,過濾去除懸浮臟物,加入氫氧化鉀溶液使溶液的pH值為2~4。用吊車把已中和好的受槽吊入水浴槽中加熱陳化,陳化后的容器受槽吊出水浴槽。將其中清液抽至結(jié)晶塑料桶內(nèi),將塑料桶吊入鹽水槽中冷卻結(jié)晶,結(jié)晶后的塑料桶吊出鹽水槽,將其中晶液轉(zhuǎn)移至過濾裝置進(jìn)行晶液分離。將母液過濾至母液容器中,晶體送三足式離心機(jī)中甩干,再放至烘箱中烘干,烘制好的電解質(zhì)經(jīng)分析檢測(cè)合格后,包裝入庫(kù)[1]。詳見圖1。
母液容器中的所有母液留待下一次中和時(shí)使用,溶解殘?jiān)蜑V渣經(jīng)水洗后作普通固廢處理。洗水流到污水處理站統(tǒng)一處理。
圖1 制氟廢電解質(zhì)回收工藝設(shè)備流程圖
1)原材料:氫氧化鉀,高品質(zhì)片狀氫氧化鉀GB/T1919—2014。
2)熱源:電熱棒加熱。
3)冷媒:螺桿式鹽水機(jī)組提供制冷量,用40%乙二醇作冷媒,冷凍水溫-10~-20℃。
4)干燥:烘箱干燥。
5)生產(chǎn)過程設(shè)置負(fù)壓抽風(fēng)系統(tǒng),由水洗、堿洗各一道后排空。
主要工藝技術(shù)參數(shù)見表1。
表1 工藝技術(shù)參數(shù)
分析檢驗(yàn)結(jié)果見表2。
表2 分析檢驗(yàn)結(jié)果
1)將需要回收處理的廢電解質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)到回收車間,裝到受槽內(nèi),用吊車把受槽吊入水浴槽進(jìn)行加熱溶解。
2)啟動(dòng)電加熱棒、溫度顯示儀,對(duì)水浴槽進(jìn)行加熱到95℃并恒溫8h以上,讓電解質(zhì)充分溶解。
1)在配制槽內(nèi)用氫氧化鉀和純水配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%氫氧化鉀溶液,冷卻至常溫后備用。
2)受槽吊出水浴槽放置在較高的架子上,受槽內(nèi)較清的電解質(zhì)用虹吸的方式虹吸到另一個(gè)受槽內(nèi)。
3)啟動(dòng)負(fù)壓風(fēng)機(jī),將配制好的氫氧化鉀溶液緩緩加入到受槽中,邊加料邊用塑料棒攪拌,并用pH試紙檢驗(yàn)溶液pH=2~4時(shí),停止加入氫氧化鉀溶液。中和完畢,再加入適量的純水或母液。關(guān)閉負(fù)壓風(fēng)機(jī)。
1)用吊車將受槽吊入水浴槽中,保證水浴槽水位,蓋上水浴槽蓋板及保溫材料。
2)啟動(dòng)電加熱棒、溫度顯示儀,對(duì)水浴槽進(jìn)行加熱到95℃并恒溫8h以上。
1)用一張潤(rùn)濕的丙綸過濾布鋪在塑料筐內(nèi),塑料筐放置在敞口的結(jié)晶桶上,準(zhǔn)備熱過濾。
2)啟動(dòng)負(fù)壓風(fēng)機(jī),用吊車將水浴槽內(nèi)的受槽吊出,放置在較高的架子上。利用虹吸的方式將受槽內(nèi)清液倒吸到過濾漏斗內(nèi),并流到結(jié)晶塑料桶內(nèi)。蓋上結(jié)晶桶蓋靜置于地面自然冷卻(6~8 h)。關(guān)閉風(fēng)機(jī)[2]。
1)用吊車將裝滿濾液的結(jié)晶桶吊入鹽水槽。
2)開啟螺桿式鹽水機(jī)組、溫度顯示儀,向鹽水槽供鹽水冷卻結(jié)晶桶,同時(shí)蓋好鹽水槽頂蓋。
3)當(dāng)鹽水槽冷卻到-10℃開始計(jì)時(shí),冷卻結(jié)晶6h以上。
1)在結(jié)晶過濾器上鋪上耐酸堿濾布,準(zhǔn)備過濾;
2)打開鹽水槽蓋子,用吊車將已結(jié)晶好的結(jié)晶桶從鹽水槽中吊出,用清水清洗外壁,打開容器蓋,然后用吊車將容器倒置于過濾器的濾布內(nèi),使晶體留在濾布上,母液流入塑料母液溶器內(nèi),供前道工序用。
1)在三足式離心機(jī)內(nèi)鋪好濾布,濕晶體放置于三足式離心機(jī)中,離心機(jī)內(nèi)晶體要求均勻分布且重量不得超過規(guī)定量。
2)將離心機(jī)出水管接至濾液桶內(nèi),啟動(dòng)離心機(jī),使甩干過程中產(chǎn)生的液體流入地坑內(nèi)濾液桶中,甩干10~15min后,停止離心機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn),取出晶體。用吊車濾液桶將吊出地坑,倒入母液容器內(nèi)供前道工序用。
1)將甩干后的晶體全部裝入鋁合金烘盤中,放在電烘箱中,甩干用的濾布用少量清水洗凈,干后備用,洗水倒入母液貯槽中。
2)將電烘箱內(nèi)所有烘盤都裝滿晶體后,關(guān)好烘箱門,啟動(dòng)電加熱開關(guān),于100~120℃下恒溫48h以上,關(guān)閉電加熱開關(guān)[3]。
待電烘箱溫度冷卻到50℃以下(但須高于室外溫度)時(shí),打開箱門,取出裝有晶體的烘盤。用樣品勺取樣約100 g,倒入經(jīng)硅膠干燥過的塑料樣品瓶,馬上擰緊瓶蓋,及時(shí)送質(zhì)檢中心進(jìn)行產(chǎn)品檢驗(yàn)。待檢驗(yàn)合格后,晶體裝入帶內(nèi)蓋的塑料包裝桶中,供電解槽使用。
使用設(shè)備見表3。
表3 設(shè)備一覽表
表3 (續(xù))
該工藝投入運(yùn)行后,效果顯著,回收產(chǎn)出的電解質(zhì)能符合制氟電解槽對(duì)電解質(zhì)的質(zhì)量要求。但在運(yùn)行過程中,需要注意以下事項(xiàng):
1)溶解槽、陳化槽、烘干箱采用的電熱捧加熱,應(yīng)做好接地保護(hù),防止漏電事故發(fā)生;
2)由于產(chǎn)能較低,無法做到連續(xù)、自動(dòng)化生產(chǎn),基本上需要人工操作,因此,操作人員在操作過程必須全過程穿戴好防護(hù)用品;
3)溶解槽、陳化槽、結(jié)晶槽內(nèi)的加熱、冷卻介質(zhì)需定期分析氟離子,防止氟離子過高后腐蝕設(shè)備;
4)尾氣系統(tǒng)必須確保正常運(yùn)行,防止污染環(huán)境。