含铝废硝酸处理方法

摘要

本发明提供一种所述含铝废硝酸处理方法，包括：在含铝废硝酸中加入氧化钙；废硝酸与氧化钙均匀反应至PH值稳定后，通入氨气，将溶液的PH值调整到5～7；分离固体氢氧化铝；对剩余液体进行蒸发脱水，待结晶出现后，将具有结晶的液体引入蒸发造粒装置，生产硝基复合肥，蒸发出来的水冷却后排放。所述含铝废硝酸处理方法采用含铝废硝酸生产硝基复合肥并副产氢氧化铝的工艺路线，整个处理过程无危险工艺，处置工艺安全，水可达标排放，无二次污染，在对污染无害化处理的同时，将资源得到了合理利用。

权利要求

1.一种含铝废硝酸处理方法，其特征在于，包括：

在含铝废硝酸中加入氧化钙进行中和反应，得到硝酸钙和氢氧化铝，反应式为：CaO+2HNO3＝Ca(NO3)2+H2O

3CaO+2Al(NO3)3+3H2O＝3Ca(NO3)2+2Al(OH)3；

废硝酸与氧化钙均匀反应至PH值为1.8，通入氨气进行中和反应，通过在含铝废硝酸分别用氧化钙和氨气两种不同的中和剂进行中和反应，将反应后溶液的PH值调整到5～7，得到硝酸铵和氢氧化铝，反应式为：NH3+HNO3＝NH4NO3

3NH3+Al(NO3)3+3H2O＝3NH4NO3+Al(OH)3；

分离固体氢氧化铝；

对分离后液体进行蒸发脱水，待结晶出现后，将具有结晶的液体引入蒸发造粒装置，生产硝酸铵钙，蒸发出来的水冷却排放。

2.根据权利要求1所述的含铝废硝酸处理方法，其特征在于，还包括：测量含铝废硝酸中硝酸根的含量，根据所述硝酸根的含量和含铝废硝酸的重量确定硝酸根的摩尔量，根据氧化钙与硝酸根的摩尔比，确定氧化钙的摩尔量，从而确定应加入的氧化钙重量。

3.根据权利要求2所述的含铝废硝酸处理方法，其特征在于，还包括：根据所述硝酸根的摩尔量，根据氨气与硝酸根的摩尔比，确定氨气的摩尔量，从而确定通入氨气的重量。

4.根据权利要求1所述的含铝废硝酸处理方法，其特征在于，所述含铝废硝酸的硝酸质量含量在0.5％～3％，铝元素的含量在0.5％～2.5％。

5.根据权利要求1所述的含铝废硝酸处理方法，其特征在于，还包括：当PH调整到5～7后，通过板框压滤机进行过滤分离出氢氧化铝，并进行清洗和离心处理，获取的固体用来生产聚合氯化铝。

6.根据权利要求5所述的含铝废硝酸处理方法，其特征在于，还包括：对氢氧化铝进行两次清洗，第一次清洗后液体套用中和工艺，第二次清洗后液体作为电极铂生产过程中勾兑浓硝酸的用水。

7.根据权利要求1所述的含铝废硝酸处理方法，其特征在于，还包括分离氢氧化铝后的液体中的钙离子、氨离子、硝酸根离子的摩尔浓度符合硝酸铵钙的离子浓度配比，5Ca(NO3)2·NH4NO3·10H2O，蒸发后可获取含有十个结晶水的球形硝酸铵钙。

8.根据权利要求3所述的含铝废硝酸处理方法，其特征在于，所述硝酸铵钙生产过程中，所述氧化钙与硝酸根的摩尔比为5:11，所述氨气与硝酸根的摩尔比为1:11。

9.根据权利要求1所述的含铝废硝酸处理方法，其特征在于，所述分离固体氢氧化铝的方法包括采用板框压滤机分离出固体氢氧化铝。

说明书

含铝废硝酸处理方法

技术领域

[0001] 本发明涉及化学废料无害化处理和资源化利用技术领域，更具体地，涉及一种含铝废硝酸处理方法。

背景技术

[0002] 在电极铂生产过程中，因工艺需要，使用勾兑后的浓硝酸作为钝化剂，铂电极生产结束后会产生大量的含铝废硝酸，属于危险废物，每年全国范围电极铂企业产生的含铝废硝酸数量巨大。因此，无害化、资源化处理这一废弃物已引起许多环保机构的高度重视。

[0003] 目前国内对电极铂产生的含铝废硝酸处理方法有以下几种：

[0004] 1.在含铝废硝酸中加入铝酸钙将硝酸全部转化成为硝酸铝，然后蒸发生产聚合硝酸铝，该法能耗高，且生产的产品销售不畅，难以大规模实施。

[0005] 2.在含铝废硝酸中加入氢氧化铝将硝酸全部转化成为硝酸铝，然后蒸发生产结晶硝酸铝，同样该法存在能耗高，且生产的产品销售不畅，难以大规模实施的问题。

[0006] 3.用萃取法将硝酸萃取出来，并转化成为硝酸钠或硝酸铵，剩余液体提取氢氧化铝后，水排放，该法生产出来的产品属于危险品国家管控，而水中总氮超标，故难以实施。

[0007] 4.直接用碱进行中和处理获取氢氧化铝，液体排放，该法是目前普遍采用的方法，这种处理方法虽然可以将酸性中和，但水中的总氮会严重超标，水无法达标排放。

[0008] 此危险废物(含铝废硝酸)已经严重制约了电极铂企业正常流畅生产。目前国内尚无没有针对电极铂企业含铝废硝酸无害化、资源化、规模化的有效处理措施。

发明内容

[0009] 为了克服现有技术的不足，本发明提供一种实现电极铂行业含铝废硝酸的无害化处理和资源化利用及规模化生产的方法。

[0010] 为了实现上述目的，本发明所述含铝废硝酸处理方法，包括：在含铝废硝酸中加入氧化钙进行中和反应，得到硝酸钙和氢氧化铝，反应式为：

[0011] CaO+2HNO3＝Ca(NO3)2+H2O

[0012] 3CaO+2Al(NO3)3+3H2O＝3Ca(NO3)2+2Al(OH)3；

[0013] 废硝酸与氧化钙均匀反应至PH值稳定后，通入氨气进行中和反应，将反应后的溶液的PH值调整到5～7，得到硝酸铵和氢氧化铝，其中，反应式为：

[0014] NH3+HNO3＝NH4NO3

[0015] 3NH3+Al(NO3)3+3H2O＝3NH4NO3+Al(OH)3；

[0016] 分离固体氢氧化铝；

[0017] 对分离后液体进行蒸发脱水，待结晶出现后，将具有结晶的液体引入蒸发造粒装置，生产硝基复合肥，蒸发出来的水冷却排放。

[0018] 本发明所述含铝废硝酸处理方法将含铝废硝酸分别用不同的中和剂进行中和调整，然后过滤出的氢氧化铝用于聚合氯化铝工艺，过滤液体经过浓缩蒸发后，并进行造粒，生产硝基复合肥，含铝废硝酸生产硝基复合肥并副产氢氧化铝的工艺路线，整个处理过程无危险工艺，处置工艺安全，水可达标排放，无二次污染，在对污染无害化处理的同时，将资源得到了合理利用。

[0019] 尤其是，利用电极铂企业含铝废硝酸生产硝基复合肥，既可以实现电极铂行业含铝废硝酸的无害化处理，还可以实现其资源化利用的目的。

附图说明

[0020] 通过参考以下具体实施方式结合附图，本发明的其它目的及结果将更加明白且易于理解。在附图中：

[0021] 图1是本发明含铝废硝酸处理方法的工艺流程图。

具体实施方式

[0022] 在下面的描述中，出于说明的目的，为了提供对一个或多个实施例的全面理解，阐述了许多具体细节。然而，很明显，也可以在没有这些具体细节的情况下实现这些实施例。在其它例子中，为了便于描述一个或多个实施例，公知的结构和设备以方框图的形式示出。

[0023] 下面将参照附图来对根据本发明的各个实施例进行详细描述。

[0024] 图1是本发明含铝废硝酸处理方法的工艺流程图，如图1所示，所述含铝废硝酸处理方法，包括：

[0025] 在含铝废硝酸中加入氧化钙进行中和反应，得到硝酸钙和氢氧化铝，废硝酸与氧化钙均匀反应至PH值稳定后，通入氨气进行中和反应，将反应后溶液的PH值调整到5～7，得到硝酸铵和氢氧化铝，也就是说，将含铝废硝酸分别用不同的中和剂(氧化钙和氨气)进行中和反应，例如，含铝废硝酸与氧化钙均匀反应至PH值在3左右稳定后，通入氨气，随着氨气的通入液体中的铝离子形成氢氧化铝沉淀，当反应液PH在6左右反应结束，其中，上述中和反应的反应式如下：

[0026] CaO+2HNO3＝Ca(NO3)2+H2O

[0027] 3CaO+2Al(NO3)3+3H2O＝3Ca(NO3)2+2Al(OH)3；

[0028] NH3+HNO3＝NH4NO3

[0029] 3NH3+Al(NO3)3+3H2O＝3NH4NO3+Al(OH)3；

[0030] 采用分离工艺从上述溶液重分离固体氢氧化铝，例如，当PH调整到5～7后，通过板框压滤机进行过滤分离出氢氧化铝，并进行清洗和离心处理，获取的固体氢氧化铝用来生产聚合氯化铝(清洗工艺和离心工艺)；

[0031] 对剩余液体进行蒸发脱水(蒸发工艺)，待结晶出现后，将具有结晶的液体引入蒸发造粒装置(造粒工艺)，生产硝基复合肥，蒸发出来的水冷却收集后达标排放(降温冷却)。

[0032] 优选地，所述含铝废硝酸的硝酸质量含量在0.5％～3％，所述铝元素的含量在0.5％～2.5％。

[0033] 为了使含铝废硝酸和氧化钙能够充分反应且不浪费，优选地，上述处理方法还包括：测量含铝废硝酸中硝酸根的含量，根据所述硝酸根的含量和含铝废硝酸的重量确定硝酸根的摩尔量，根据氧化钙与硝酸根的摩尔比，确定氧化钙的摩尔量，从而确定加入的氧化钙的重量。

[0034] 另外，通入氨气的量也可以根据所述硝酸根的摩尔量，根据氨气与硝酸根的摩尔比，确定氨气的摩尔量，从而确定通入氨气的大概重量。

[0035] 对氢氧化铝进行两次清洗，第一次清洗后的液体套用中和工艺(返回到含铝废硝酸中进行中和反应)，第二次清洗后液体作为电极铂生产过程中勾兑浓硝酸的用水。

[0036] 在本发明的一个优选实施例中，所述硝基复合肥包括硝酸铵钙5Ca(NO3)2·NH4NO3·10H2O,从上述结构式可以看出硝酸根的总摩尔量可分成11份，其中与氨气反应的硝酸根的摩尔量为总摩尔量的1/11，与氧化钙反应的硝酸根的摩尔量为总摩尔量的10/11，由于1mol的氧化钙可以与2mol的硝酸根反应，氨气和硝酸根是等摩尔反应，所以氧化钙的加入摩尔量是硝酸根的总摩尔量5/11，而氨气为加入摩尔量是硝酸根的总摩尔量的1/11。按此配比调整后的液体蒸发后可获取含有十个结晶水的球形硝酸铵钙。

[0037] 实例：采用上述处理方法对1020g含铝废硝酸(比重1.08/25度，硝酸质量浓度2.43％，含铝0.93％)进行处理，具体地，包括：

[0038] 步骤1，用滴定法分析得出该含铝废硝酸中的硝酸根含量为5.62％，故该液体中共有硝酸根为57.3g为0.91mol，故应该加入的氧化钙为0.91*5/11＝0.415mol为23g氧化钙，反应均匀后PH约为1.8；然后加入摩尔量为0.91*1/11＝0.083mol的10％氨水约14g调整PH为6.2，料液由无色透明变为有大量的白色浑浊物；

[0039] 步骤2，过滤并清洗后获取了40g含水氢氧化铝，烘干后得到无水氢氧化铝28g；

[0040] 步骤3，经过滤后剩余的液体合并并蒸发，获得十水硝酸铵钙58g，蒸发产生的冷却水符合国家三级水排放标准。

[0041] 成本分析：1吨含铝废硝酸处置成本包括：氧化钙22.6公斤，11.3元、液氨0.9公斤，2.65元，蒸汽0.408吨，82元，各种杂费40元，总计136元；1吨含铝废硝酸吨废水回收效益包括回收氢氧化铝28公斤，56元，硝酸铵钙57公斤86元，合计142元。因此，本发明所属含铝废硝酸处理方法达到了在盈利前提下的无害化处置，资源化利用的目的。

[0042] 本发明所述含铝废硝酸处理方法，具有以下的有益效果：

[0043] (1)将含铝废硝酸中的铝资源得到了回收利用，利用率达到99％以上；

[0044] (2)将含铝废硝酸中的硝酸资源几乎全部得到了回收利用；

[0045] (3)将含铝废硝酸这一危废彻底的进行了无害化处理，并达到了资源化利用的目的；

[0046] (4)蒸发出来的蒸馏水所有指标都超出了二级水的排放标准，工艺不但没有二次污染产生，而且水可以套用工艺，节省了资源；

[0047] (5)该工艺产出价值超过投入价值，项目解决污染同时，还有一定的利润空间。

[0048] 总之，工艺所生产的硝酸铵钙安全性能好，不属于危险品且是高效肥料，市场容量大，有利润空间，肥效与尿素相当，可作为优质氮肥在农作物上使用，分离出的氢氧化铝可生产聚合氯化铝。本工艺在对污染无害化处理的同时，将资源得到了合理利用，同时解决了废水总氮超标的问题，不但资源得到了最大化利用，且回收价值超过了能耗费用，是可以大规模实施的工艺路线。

[0049] 尽管前面公开的内容示出了本发明的示例性实施例，但是应当注意，在不背离权利要求限定的范围的前提下，可以进行多种改变和修改。根据这里描述的发明实施例的方法权利要求的功能、步骤和/或动作不需以任何特定顺序执行。此外，尽管本发明的元素可以以个体形式描述或要求，但是也可以设想具有多个元素，除非明确限制为单个元素。