申请日2013.06.18
公开(公告)日2013.09.11
IPC分类号C01F11/02; C02F9/04
摘要
本发明涉及一种高纯氢氧化钡生产中废水的循环利用工艺及设备，其特点在于氢氧化钡反应釜出口连接分离器，分离器废水出口通过管道连接氯化钡反应釜，氯化钡反应釜出料管连接过滤器，过滤器出液管连接碱液反应釜，碱液反应釜出料管连接离心机，离心机设有成品出料管和母液出料管，母液出料管连接分离器，其中氯化钡反应釜上还设有酸入口、碳酸氢钠入口、碳酸钡入口、自来水入口，顶端还设有一个废气出口，废气出口通过一个弯管连接分离器废水出口管道。该工艺充分回收利用了废水中钡离子，重新制备为高纯氢氧化钡，实现资源的循环利用，大大减少了环境污染，降低了资源消耗，降低了生产成本，具有较好的经济效益和环境效益。
权利要求书
1.一种高纯氢氧化钡生产中废水的循环利用设备，其特征在于：氢氧化钡反应釜出口连接分离器，分离器废水出口通过管道连接氯化钡反应釜，氯化钡反应釜出料管连接过滤器，过滤器出液管连接碱液反应釜，碱液反应釜出料管连接离心机，离心机设有成品出料管和母液出料管，母液出料管连接分离器，其中氯化钡反应釜内设有搅拌器，氯化钡反应釜上还设有酸入口、碳酸氢钠入口、碳酸钡入口、自来水入口，酸入口连接酸泵，碳酸氢钠入口连接碳酸氢钠储料泵，其中氯化钡反应釜的顶端还设有一个废气出口，废气出口通过一个弯管连接分离器废水出口管道。
2.根据权利要求1所述的一种高纯氢氧化钡生产中废水的循环利用设备，其特征在于：氯化钡反应釜上的废水入口的管道由侧壁延伸进入向下弯曲延伸至搅拌器一侧，酸入口管道设在废水入口管道下部，与废水入口管道平行。
3.根据权利要求1或2所述的一种高纯氢氧化钡生产中废水的循环利用设备，其特征在于：所述的氯化钡反应釜上的废水入口管道和酸入口管道围绕反应釜的圆周壁设置，设有1～5组。
4.根据权利要求1所述的一种高纯氢氧化钡生产中废水的循环利用设备，其特征在于：所述的酸泵为由盐酸缓冲罐、浓盐酸罐、石墨盐酸稀释冷却器、稀盐酸罐依次串联连接，稀盐酸罐通过酸管与氯化钡反应釜酸入口连接。
5.根据权利要求1所述的一种高纯氢氧化钡生产中废水的循环利用设备，其特征在于：所述的废气出口弯管延伸入分离器废水出口管道。
6.根据权利要求1所述的一种高纯氢氧化钡生产中废水的循环利用设备，其特征在于：所述过滤器中有滤网，滤网规格为300目。
7.一种高纯氢氧化钡生产中废水 的循环利用工艺，其特征在于工艺步骤如下：生产高纯氢氧化钡的废水由氢氧化钡反应釜后的分离器分出，将废水泵入氯化钡反应釜，同时向氯化钡反应釜中按质量比废水:碳酸氢钠为7:0.1～0.2，加入碳酸氢钠，搅拌器搅拌5～10min后，按质量比自来水:盐酸:碳酸钡为4～5:0.5～1:1.8～2.5泵入自来水、盐酸和碳酸钡，搅拌器搅拌10～30min，输出至过滤器过滤，滤液泵入碱液反应釜，按质量比滤液:碱液为15～20:8～15加入碱液，搅拌反应5～20min，放料至离心机离心，离心出来的母液通过母液出料管泵入分离器，高纯氢氧化钡成品通过成品出料管出料。
8.根据权利要求7所述的一种高纯氢氧化钡生产中废水的循环利用工艺，其特征在于：所述搅拌器的搅拌速率为50～300rpm。
9.根据权利要求7所述的一种高纯氢氧化钡生产中废水的循环利用工艺，其特征在于：所述的离心机转速为1000转/分。
10.根据权利要求7所述的一种高纯氢氧化钡生产中废水的循环利用工艺，其特征在于：所述的碱液为氢氧化钠。
说明书
一种高纯氢氧化钡生产中废水的循环利用工艺及设备
技术领域
本发明涉及高纯氢氧化钡的生产中废水处理技术领域，具体涉及一种高纯氢氧化钡生产中废水的循环利用工艺及设备。
背景技术
氢氧化钡是钡盐产品中的一个重要品种，广泛应用于污水净化、在水处理行业中是二氧化碳及硫酸根离子的有效去除剂，在医药、塑料、玻璃、陶瓷、电子行业中也是必须的化学品，可用于制造有机钡化合物、钡基润滑脂，还用于精制动植物油类、蔗糖、甜菜，还用于塑料稳定剂、造纸添加剂，密封组分，橡胶硫化催化剂，防锈纸组分，涂料分散剂，聚氨酯泡沫灭火剂，丝绸及人造丝处理剂，锅炉硬水软化剂以及中和剂，玻搪工业用作生产玻璃和搪瓷的原料等，随着氢氧化钡新用途的开拓，氢氧化钡市场需求量逐年增大。由于德国和意大利钡资源已趋于枯竭，所以全球氢氧化钡的主要产地逐渐转移到中国。
氢氧化钡产品主要原料是钡资源，全世界已探明的重晶石矿(主要成份：BaSO4)储量有20亿T，我国的储量约9亿T，占全球总储量的45%，主要分布在湖北、陕西、湖南等省。毒重石矿(主要成份：BaCO3)是稀有矿种，我国已探明毒重石矿储量3800万T，矿层稳定，开采出的毒重石矿BaCO3含量为65%～75%，经过十几年的开采，矿品位呈逐年降低趋势，使氢氧化钡的生产成本不断升高，有几户企业因生产成本高而处于停产状态。
传统氢氧化钡工业化生产工艺有两种：
1、采用先将硫化钡与盐酸反应制成氯化钡，再与氢氧化钠进行复分解反应。经冷却结晶，分离洗涤后包装即为成品。
为保证反应的良好进行，反应需在较高温度下和过量氢氧化钠条件下进行。
该法优点：流程短，操作简单。
该法缺点：生产成本高，原料利用率仅为70%，资源利用率低，结晶母液中含氯化钡、氢氧化钡、氯化钠、氢氧化钠，回收困难，通常作为废水直接排掉。
2、采用毒重石在隔绝空气条件下，在1400℃高温下与碳发生反应，生产氧化钡，再用热水浸泡反应、分离、浓缩、结晶，制得氢氧化钡。
该法优点：流程短，操作简单。
该法缺点：
①生产成本高，原料要求毒重石质量好，但目前优质毒重矿产资源日趋枯竭，同时工艺原料利用率仅为50%，资源利用率低;
②高温反应时间长，能耗大，1400℃高温反应时间持续几十个小时才能完成。
③盛装反应物料的铗钵使用周期仅2-3次，成本高，废水直接排掉，难以回收废水中的钡。
在CN1202013C中公开了一个名称为“联合生产氢氧化钡和硫酸锰的工艺方法”的发明专利，该专利的主要方法是：(1)将固体硫化钡在60℃～85℃温度下溶于水得到硫化钡水溶液，然后冷却，得到氢氧化钡和硫化钡结晶混合物，过滤，得产物氢氧化钡晶体，水洗1～3次洗去硫化钡，洗涤液返回使用。(2)滤液中加入二氧化锰，使其与溶液中Ba(HS)2和BaS反应生成MnO沉淀。(3)过滤，得到MnO水洗1～3次，除去Ba2+、HS2+、S2+离子后，MnO再溶入硫酸;过滤除去S，得到硫酸锰溶液;所述的硫酸是6mol/L。(4)浓缩硫酸锰溶液、冷却、结晶，得到硫酸锰晶体。(5)将(3)的滤液，浓缩，冷却结晶，得到氢氧化钡晶体。
该发明专利存在的不足之处为：实际生产中，其步骤(1)所述制得的氢氧化钡无法达到国家相关质量标准，即无法制得合格产品。其原因在于：制得的氢氧化钡含有氢氧化钡与硫化钡的共结晶混合物，靠水洗、重结晶的方法都无法除去硫化钡，因而所制得的氢氧化钡产品中含硫量过高，导致在生产过程中，大量原材料的浪费。另外，滤液、浓缩液等废水直接排掉，无法回收利用废水中的钡。
在CN1962451C中公开了一个名称为“一种氢氧化钡的制备方法”的发明专利，该专利的主要特点是：先将硫化钡溶液配制成所需的浓度、温度，再由二氧化锰氧化硫化钡制得氢氧化钡溶液，氢氧化钡溶液经浓缩、冷却结晶制得成品八水氢氧化钡。过程中二氧化锰氧化硫化钡后变为低价的一氧化锰，一氧化锰再通过空气氧化成二氧化锰，循环用于硫化钡的氧化，二氧化锰只起中介作用，仅分离硫磺时带走部分消耗。该方案方法简单、生产清洁、成本低廉，二氧化锰循环使用，消耗量很小，但是同样没有废水处理环节，过滤、浓缩等环节的废水直接排掉，无法充分回收其中的钡离子。
我国氢氧化钡年产量约3万吨，高纯氢氧化钡的产品份额越来越大，高纯氢氧化钡生产中产生大量的废水，其中的钡离子无法得到充分回收利用，大多直接排掉，增加了环境污染，造成资源浪费。
发明内容
针对现有技术所存在的不足，本发明提出了一种高纯氢氧化钡生产中废水的循环利用工艺及设备，该工艺充分回收利用了废水中钡离子，重新制备为高纯氢氧化钡，实现资源的循环利用，大大减少了环境污染，降低了资源消耗，降低了生产成本，具有较好的经济效益和环境效益。
本发明所述的一种高纯氢氧化钡生产中废水的循环利用工艺及设备是通过如下技术措施来实现的：
一种高纯氢氧化钡生产中废水的循环利用设备，其特点在于氢氧化钡反应釜出口连接分离器，分离器废水出口通过管道连接氯化钡反应釜，氯化钡反应釜出料管连接过滤器，过滤器出液管连接碱液反应釜，碱液反应釜出料管连接离心机，离心机设有成品出料管和母液出料管，母液出料管连接分离器，其中氯化钡反应釜内设有搅拌器，氯化钡反应釜上还设有酸入口、碳酸氢钠入口、碳酸钡入口、自来水入口，酸入口连接酸泵，碳酸氢钠入口连接碳酸氢钠储料泵，其中氯化钡反应釜的顶端还设有一个废气出口，废气出口通过一个弯管连接分离器废水出口管道。
以上所述氯化钡反应釜上的废水入口的管道由侧壁延伸进入向下弯曲延伸至搅拌器一侧，酸入口管道设在废水入口管道下部，与废水入口管道平行。
以上所述的氯化钡反应釜上的废水入口管道和酸入口管道围绕反应釜的圆周壁设置，设有1～5组。
以上所述的酸泵为由盐酸缓冲罐、浓盐酸罐、石墨盐酸稀释冷却器、稀盐酸罐依次串联连接，稀盐酸罐通过酸管与氯化钡反应釜酸入口连接。
以上所述的废气出口弯管延伸入分离器废水出口管道。
以上所述过滤器中有滤网，滤网规格为300目。
一种高纯氢氧化钡生产中废水的循环利用工艺，其工艺步骤如下：生产高纯氢氧化钡的废水由氢氧化钡反应釜后的分离器分出，将废水泵入氯化钡反应釜，同时向氯化钡反应釜中按质量比废水:碳酸氢钠为7:0.1～0.2，加入碳酸氢钠，搅拌器搅拌5～10min后，按质量比自来水:盐酸:碳酸钡为4～5:0.5～1:1.8～2.5泵入自来水、盐酸和碳酸钡，搅拌器搅拌10～30min，输出至过滤器过滤，滤液泵入碱液反应釜，按质量比滤液:碱液为15～20:8～15加入碱液，搅拌反应5～20min，放料至离心机离心，离心出来的母液通过母液出料管泵入分离器，高纯氢氧化钡成品通过成品出料管出料。
以上所述搅拌器的搅拌速率为50～300rpm。
以上所述的离心机转速为1000转/分。
以上所述的碱液为氢氧化钠。
本发明的有益技术效果为：
高纯氢氧化钡生产中产生大量的废水，我们自行设计一套废水处理设备，通过对废水中加盐酸、碳酸氢钠生产出20%的氯化钡溶液供给氯碱厂使用，以前氯碱厂用的氯化钡溶液都是自己购买氯化钡调制20%的溶液，这样导致成本增高，现在氯碱厂用我们的氢氧化钡废水生产的溶液，降低成本在50%以上，而我们的废水也得到了很好回收再利用，这样既创造了良好的经济效益，同时也减少了环境污染，一举两得。另外可继续加入碱液对废水进行处理，使其重新生成高纯氢氧化钡成品，降低了生产成本，离心后出来的废水母液重新泵入分离器处理做碳酸钡，实现了废水的循环利用，废水的零排放，从根本上避免了环境污染。
另外我们的废水处理工艺设备设计合理，使废水处理实现连续化，提高了废水处理效率;氯化钡反应釜设有二氧化碳回收弯管，弯管通入分离器出水管，利用废水母液回收二氧化碳，实现二氧化碳气体回收利用，实现二氧化碳气体零排放;氯化钡反应釜上的废水进水管与进酸管在釜壁圆周上并列设置，深入罐体与搅拌器同齐，使废水与酸快速混合均匀，充分反应，另外多组设置，可同时采集不同地点的废水，并且保证氯化钡反应釜内对废水处理的连续性。
