[发明专利]工业副产品含硫酸铵溶液的高效益利用

说明书

1、化工产品生产和冶炼工业生产中付产含有硫酸铵的溶液要作处理，例如由硫酸锰制碳酸锰，用亚硫酸氢铵法制液体二氧化硫、用肟法生产已内酰胺、中变触煤铁和亚铁氧化物制备、电解金属锰，以及炼焦回收氨等等。都有大量含硫酸铵溶液产生，有的回收硫酸铵固体，有的作废液排放。特别是浓度低的硫酸铵溶液，由于普通方法回收成本高，得不赏失；由于未取得满意的回收或利用方法，便不作处理，直排农田或江河，造成环境污染、引出一些纠纷。随着环境保护工作的深入展开和更高要求，企业必须做到零排放或达标排放，这就要求企业从技术和装备上有所突破。

2、历来对工业付产含硫酸铵溶液的处理，对含量较高的除少量用于配制电解液、培养液或作肥料液外，工业上通常采用蒸发浓缩结晶方法，获得固体硫酸铵，且较多地用作肥料或复混肥配料，或者作某些工业生产溶液的配制。作者八十年代曾利用其与氯化钾复分解反应制硫酸钾；与硫化钡反应制硫酸钡，技术上均属可行，但经济效益不理想。CN1099723A提出分解法，将硫酸铵与氧化铁加热反应放出氨，再将硫酸铁加热分解放出三氧化硫制硫酸，能耗较高，成本也高，得难赏失。硫酸铵大量直接用于水田作肥料时，也有使土壤板结之弊，加上尿素、碳铵的竞争，往往造成销售困境。对于稀硫酸铵液的回收，GK87103546提出了用石灰碱化、离子交换和经硫酸再生树脂得到浓硫酸铵溶液再作加工得固体硫酸铵的方法，操作费用也比较高，同样得难赏失。

3、为了解决上述问题，做到资源合理利用，变废为宝，变低效益为高效益。作者多年着意研究选择、确定了采用含一氧化锰物质与硫酸铵在水溶液中进行化学反应生产硫酸锰和氨的方法，所得双产品硫酸锰和氨水，既可作商品出售，又可回到原生产系统或衍生一系列产品，操作容易掌握，能耗较低，其产值和经济效益比用蒸发浓缩法、分解法、复分解法或蒸氨法等高出多倍。更重要的是对于含硫酸铵浓度低的付产溶液，可以不用废弃而排放，可加以有效利用。例如用生产碳酸锰放出的低浓度硫酸铵溶液，如法制得硫酸锰和氨水，纯度、浓度都符合碳酸锰生产要求，可以回到原生产的工段使用，形成闭路循环，无污染溶液排放的清洁生产。就是亚硫酸氢铵法制液体二氧化硫、肟法制已内酰胺等付产的硫酸铵溶液，用之制成硫酸锰和氨水，氨水回到原生产系统使用，还多产一个硫酸锰品种，同样形成无污水排放的清洁生产，其效益比回收硫酸铵的方法高三倍以上。

4、所使用的含一氧化锰物质包括现行工业生产中采用的锰矿以煤炭或氢还原的产品；和常法高炉、平炉治炼出的富锰渣或是菱锰矿隔绝空气焙烧的制品，均是粉状固体，其含一氧化锰为9～61％，品位高的最好，含镁量越低越好。一氧化锰不溶于水，在沸水中不分解，其水合物在水中的溶度积较大，呈碱性。《重要无机化学反应》(陈寿椿编，1982年第二版第291页)指出，一氧化锰在所有情况下均作用为碱酐。《无机盐工业手册》(天津化工研究院等编1979年第一版上册第822页)等典藉介绍：一氧化锰在热浓氯化铵溶液中，形成氯化锰及氨。

5、所利用含硫酸铵溶液可以是酸性、碱性或中性水溶液，其浓度低限为含硫酸铵10克/升，高浓度无限制。当操作要求将很稀的溶液适当浓缩时，采用双效升膜蒸发器，可以达到节能目的和工业要求。进行化学反应时，使用的硫酸铵PH1～8，浓度为硫酸铵10～500克/升，反应温度从40～100℃，时间1～8小时，最好4～6小时。搅拌转速和搅拌型式选择以使含一氧化锰物质粉体在溶液中分散悬浮为度。反应在搅拌加热条件下，放出的氨和部分水蒸汽分级冷凝后捕集。用鼓空气、氮气驱氨，收到同样效果；用水喷射泵减压同时捕集富化氨溶液效果最好。

6、以水喷射泵抽吸氨时，用水或甲醛溶液作氨的吸收体。前者可以作成5～25％不同浓度的氨水，后者藉合成反应生成乌洛托品，使乌洛托品浓度增加，可以减少以后分离乌洛托品的浓缩负荷，节约成本，增强产品竞争能力。或者控制乌洛托品在一定浓度，用以直接制取发泡剂H及其他产品。