[发明专利]一种利用硫酸烧渣生产水玻璃和硅酸的方法

说明书

技术领域

本发明属于硫酸无机工业排放的综合治理和利用的技术领域，特别是涉及一种利用硫酸 烧渣生产水玻璃和硅酸的方法。

背景技术

硫酸工业是以硫铁矿为原料接触法生产的硫酸，主要由原料、焙烧、净化、转化和吸收 五个工序组成。一般习惯上以净化工艺流程，经硫酸生产分成干法和湿法两大类。湿法净化 又有酸洗、热浓酸洗和水洗之分。目前我国硫铁矿制酸少数工厂是酸洗流程，多数仍为水洗 流程。

硫铁矿主要由硫和铁组成，伴有少量的有色金属和稀有金属。硫铁矿烧渣为硫铁矿焙烧 提取硫后排出的残渣。硫铁矿中除了硫被利用外，铁及其他元素仍留在烧渣中。烧渣是用来 炼铁、提取有色金属和制造建筑材料的原料。

单位硫酸产品的排放量与硫铁矿的品位及工艺条件有关。在相同的工艺条件下硫铁矿的 品位越高则排渣量就越少，反之则高。当硫铁矿含硫量为25～35％时，一般生产每吨约产生 0.7～1吨的烧结渣。下面硫酸烧渣的各种成分的百分含量为四氧化三铁含量为43.31％，三 氧化二铝含量为8.13％，氧化钙含量为1.63％，氧化镁含量为0.46％，氧化硅含量为35.73 ％，硫的含量为0.16％。

在《用化学法制备硫酸烧渣为氯化物的方法》等一系列的发明中，通过盐酸净化后提取 了四氧化三铁、三氧化二铝、氧化钙、氧化镁、氧化硅、单质硫元素等，形成各种金属盐后 所剩余的酸不溶物为二氧化硅和单质硫。本发明就是利用硫酸烧渣的处理废渣制备水玻璃和 硅酸的方法。此方法是典型的三废治理衍生的专利发明，其目的就是要把三废里面的各种物 质及元素吃干炸净全部利用起来。通过几个层次的分解废渣污染源，以求最大可能的减少化 工三废的二次或者三次的排放污染。因此，人们迫切希望一种利用硫酸烧渣生产水玻璃和硅 酸的方法问世。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，对硫酸烧渣的治理废渣进行处理，综合利用，制备水玻 璃和硅酸，提供一种利用硫酸烧渣生产水玻璃和硅酸的方法，该方法有效的避免了硫酸工业 的二次污染，在一次排放中寻找潜力来吃干炸净、变废为宝，最后变成有价值的硅系列产品， 创造出可观的经济效益。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种利用硫酸烧渣生产水玻璃和硅酸的方 法，包括如下步骤：

(1)将硫酸烧渣治理的一次排放废渣(主要为二氧化硅和单质硫等酸不溶物)用10～15％ 的盐酸溶液反复洗涤21～32分钟，过滤后的滤饼用清水洗涤三次，使PH值达到6～7再滤待 用，获得纯净滤饼；酸性滤液可循环洗涤使用，以节省成本且防止污染；酸性清水洗液可勾 兑盐酸洗涤液，剩余部分通过碱性处理合理地排放；

(2)将上述获得的纯净滤饼(以二氧化硅计)与液体氢氧化钠以纯质量比1∶1.12～1.54 混合于蒸汽加热的压力反应器里，开动蒸汽加热，使反应压力达到0.7～0.8Mpa后停止通入 直接蒸汽，用夹套蒸汽保温，并维持此压力3～8小时；之后将形成的硅酸钠溶液过滤，得到 滤饼单质硫，经洗涤、干燥、粉碎、包装得到单质硫产品；将获得的硅酸钠液体再经轻浓缩、 冷却，获得水玻璃液体产品；

(3)将上述获得的水玻璃用水稀释与稀硫酸混合，在PH值为6～7的环境条件下于21～ 31℃进行凝胶成型，用2～2.3％的硫酸溶液于24～31℃的温度浸泡3～5小时，用温度为54～ 67℃的水洗涤至酸含量为4～6×10^-5后通过筛子将胶捞出，经一次烘干至水分含量小于或等 于10％，筛选，二次烘干至水分含量小于或等于2％，制得细孔球状硅胶；

(4)将上述制得的细孔球状硅胶用盐酸浸泡4～6小时后用纯水洗涤，烘干72小时以上， 用纯水洗涤后，再在69～81℃的温度下二次烘干，获得硅酸产品。

本发明的主要化学反应方程式如下：

SiO₂+2NaOH＝Na₂SiO₃+H₂O

Na₂SiO₃+H₂SO₄＝Na₂SO₄+H₂SiO₃