一種用二氧化硫廢氣製備亞硫酸鈉和單質硫的方法

2023-06-10 10:53:06

專利名稱：一種用二氧化硫廢氣製備亞硫酸鈉和單質硫的方法
技術領域：
本發明涉及二氧化硫廢氣的綜合治理和利用技術領域，特別涉及一種用二氧化硫 廢氣製備亞硫酸鈉和單質硫的方法。
背景技術：
立德粉，俗稱鋅鋇白，是硫化鋅和硫酸鋇的混合物，通常採用焙燒浸取法製取。即 將含硫酸鋇大於95%的天然重晶石與無煙煤以3 1(質量)混合投料，經粉碎至直徑約 2cm以下進入還原爐，控制爐溫前段為1000 1200°C，後段為500 600°C，還原爐以每轉 80s的速度轉動，反應轉化率為80% 90%，製得的硫化鋇進入浸出器，控制溫度在65°C以 上，得到硫化鋇含量為701 %，再進入澄清桶，澄清後加入硫酸鋅反應，控制硫酸鋅含量大於 28%，pH = 8 9，得到密度為1. 296 1. 357g/cm3的硫酸鋇與硫化鋅的混合物。反應液 經板框壓濾，得到濾餅狀立德粉，含水量不大於45%，進入乾燥焙燒爐焙燒以改變立德粉晶 型，然後在80°C溫度下用硫酸酸洗。最後經水洗、加固色劑、壓濾、乾燥和磨粉而成。其中的 反應方程式如下2C+02 — 2C02BaS04+C — BaS+4C0BaS04+4C0 — BaS+4C02BaS+ZnS04 — ZnS 『 BaS04上述立德粉生產的過程中產生了多種重金屬廢渣，如鉛渣、鋅渣、鎘渣、鋇渣、煤渣 等固體廢物。其中，鉛和鋅含量最高，鉛元素含量為25-38%，鋅元素含量為8-10%，其他的 硫、鋇、鈣、鎘、銅等元素加在一起含量為不超過10%。目前，這種廢渣大多露天堆放或者用 於填空、鋪路，這樣不僅浪費資源，重金屬也嚴重汙染環境。為此人們進行了大量的研究， 1973年01期的《精細化工中間體》中對用立德粉廢渣生產多種產品進行了研究，《湖南化 工》1992年第22卷第1期也報導了《從立德粉酸浸廢渣製取硫酸鉛的研究》，但是文中都還 只是處於理論研究，還沒有比較實際的處理和利用方法。為此，有必要探索綜合治理和利用二氧化硫廢氣工業方法，以緩解生產立德粉所 得廢渣對環境的汙染。本申請人在多年實踐得基礎上，結合生產立德粉廢渣的實際情況，開發了治理和 利用生產立德粉所得廢渣的方法，然而，該過程中，產生了大量的二氧化硫氣體。眾所周知， 二氧化硫(so2)是最常見的硫氧化物，有強烈刺激性氣味，為大氣主要汙染物之一。當二氧 化硫溶於水中，會形成亞硫酸(酸雨的主要成分)。若把302進一步氧化，通常在催化劑如 二氧化氮的存在下，便會生成硫酸。從而進一步汙染環境。

發明內容
本發明的目的在於，提供一種用二氧化硫廢氣製備亞硫酸鈉和單質硫的方法。該 方法變廢為寶，有效的將二氧化硫廢氣轉化為具有較大經濟意義的亞硫酸鈉和單質硫，充分挖掘和利用了潛在的經濟價值，同時，也解決了生產立德粉所得廢渣的綜合利用和治理 所產生的環境汙染問題，為立德粉所得廢渣的綜合利用和治理提供了環境保證。本發明的技術方案如下一種用二氧化硫廢氣製備亞硫酸鈉和單質硫的方法，包 括如下具體步驟步驟A 將二氧化硫氣體按照二氧化硫和硫化鈉的純物質質量比為1 0.61-1.01 通入盛有硫化鈉溶液的搪瓷反應器(2)裡，慢慢開動攪拌器使其進行化學反應，得到含亞 硫酸鈉和單質硫的反應液；步驟B 將步驟A所得的含亞硫酸鈉和單質硫的反應液經抽濾機(3)抽濾，得到澄 清的溶液和含單質硫的濾餅；步驟C 將步驟B所得的含單質硫的濾餅經洗滌機(4)洗滌甩幹、粉碎機(5)粉碎、 包裝得到單質硫產品(6)；步驟D 將步驟B所得的澄清的溶液送入蒸發器(7)裡蒸發，使之達到亞硫酸鈉飽 和溶液時，冷卻，得到亞硫酸鈉晶體，即為亞硫酸鈉產品(8)。所述二氧化硫廢氣來源於生產立德粉所得廢渣，其具體過程為折算生產 立德粉所得廢渣中的硫酸鉛質量含量，並按照硫酸鉛、鐵削和白煤的純物質質量比為 1 0. 08-0. 38 0.02-0. 06稱量鐵削和白煤，將各物質混合均勻後，自電弧爐(1)頂部送 入密閉隔絕空氣的電弧爐裡，加熱至1200-1300°C進行反應，將廢渣中的鉛和氧化鋅分離， 鉛以熔融狀態從爐內流出，澆鑄成鉛錠粗品產品，經過再熔精製得到精品金屬鉛，同時逸出 二氧化硫和二氧化碳氣體；將二氧化硫氣體和二氧化碳氣體經二氧化碳淨化器吸收，除去 二氧化碳，即得較為純淨的二氧化硫氣體。本發明所述用二氧化硫廢氣製備亞硫酸鈉和單質硫的方法，其化學反應方程式 為3S02+2Na2S = = = = 2Na2S03+3SPbS04+Fe = = = = = Pb+FeS04PbS04+C = = = = = Pb+C02+S02本發明的有益效果是本發明用二氧化硫廢氣製備亞硫酸鈉和單質硫的方法，有 效的將二氧化硫廢氣轉化為具有較大經濟意義的亞硫酸鈉和單質硫，充分挖掘和利用了潛 在的經濟價值。當二氧化硫廢氣來源於生產立德粉所得廢渣時，也解決了生產立德粉所得 廢渣的綜合利用和治理所產生的環境汙染問題，為立德粉所得廢渣的綜合利用和治理提供 了環境保證。該方法操作簡單，設備投資費用低，副產物少，適於推廣應用。


圖1為本發明所述用二氧化硫廢氣製備亞硫酸鈉和單質硫的方法的工藝流程圖， 該圖中，(1)電弧爐，(2)搪瓷反應器，(3)抽濾機，(4)洗滌機，(5)粉碎機，(6)單質硫產 品，(7)蒸發器，(8)亞硫酸鈉產品。
具體實施例方式實施例1參照圖1，一種用二氧化硫廢氣製備亞硫酸鈉和單質硫的方法，將含192kg 二氧化硫的二氧化硫氣體按照二氧化硫和硫化鈉的純物質質量比為1 0.81通入盛有硫化鈉溶 液的搪瓷反應器(2)裡，慢慢開動攪拌器使其進行化學反應，得到含亞硫酸鈉和單質硫的 反應液；將含亞硫酸鈉和單質硫的反應液經抽濾機(3)抽濾，得到澄清的溶液和含單質硫 的濾餅；將含單質硫的濾餅經洗滌機(4)洗滌甩幹、粉碎機(5)粉碎、包裝得到單質硫產品 (6)，其中單質硫的純物質質量為96kg;將澄清的溶液送入蒸發器(7)裡蒸發，使之達到亞 硫酸鈉飽和溶液時，冷卻，得到亞硫酸鈉晶體，即為亞硫酸鈉產品(8)，其中亞硫酸鈉的純物 質質量為252kg。上述二氧化硫來源於生產立德粉所得廢渣，其具體過程為折算生產立德粉所得 廢渣中的硫酸鉛質量含量，稱量含硫酸鉛606kg的立德粉，並按照硫酸鉛、鐵削和白煤的純 物質質量比為1 0.38 0.0. 06稱量鐵削和白煤，將各物質混合均勻後，自電弧爐(1)頂 部送入密閉隔絕空氣的電弧爐裡，加熱至1200-1300°C進行反應，將廢渣中的鉛和氧化鋅分 離，鉛以熔融狀態從爐內流出，澆鑄成鉛錠粗品產品，經過再熔精製得到精品金屬鉛，同時 逸出二氧化硫和二氧化碳氣體；將二氧化硫氣體和二氧化碳氣體經二氧化碳淨化器吸收， 除去二氧化碳，即得較為純淨的二氧化硫氣體32kg。重複生產六次，得帶192kg 二氧化硫氣 體。實施例2參照圖1，一種用二氧化硫廢氣製備亞硫酸鈉和單質硫的方法，將足量的二氧化硫 氣體按照二氧化硫和硫化鈉的純物質質量比為1 0. 61通入盛有117. 12kg硫化鈉溶液的 搪瓷反應器(2)裡，慢慢開動攪拌器使其進行化學反應，得到含亞硫酸鈉和單質硫的反應 液；將含亞硫酸鈉和單質硫的反應液經抽濾機(3)抽濾，得到澄清的溶液和含單質硫的濾 餅；將含單質硫的濾餅經洗滌機(4)洗滌甩幹、粉碎機(5)粉碎、包裝得到單質硫產品(6)， 其中，單質硫的純物質質量為72. 12kg ；將澄清的溶液送入蒸發器(7)裡蒸發，使之達到亞 硫酸鈉飽和溶液時，冷卻，得到亞硫酸鈉晶體，即為亞硫酸鈉產品(8)，其中亞硫酸鈉的純物 質質量為189. 19kg。所述二氧化硫廢氣的來源如下折算生產立德粉所得廢渣中的硫酸鉛質量含量， 稱量含硫酸鉛606kg的立德粉，並稱量鐵削和白煤，按照硫酸鉛、鐵削和白煤的純物質質量 比為1 0.38 0. 06，將各物質混合均勻後，自電弧爐(1)頂部送入密閉隔絕空氣的電 弧爐裡，加熱至1200-1300攝氏度進行反應，將廢渣中的鉛和氧化鋅分離，鉛以融融狀態從 爐內流出，澆鑄成鉛錠粗品產品，經過再熔精製得到精品金屬鉛，同時逸出二氧化硫氣體和 二氧化碳氣體；二氧化硫氣體和二氧化碳氣體經二氧化碳淨化器吸收，得到二氧化硫氣體 32kg。重複生產多次，得到足量的二氧化硫氣體。實施例3參照圖1，一種用二氧化硫廢氣製備亞硫酸鈉和單質硫的方法，將192kg 二氧化硫 氣體按照二氧化硫和硫化鈉的純物質質量比為1 1. 01通入盛有193. 92kg硫化鈉溶液的 搪瓷反應器(2)裡，慢慢開動攪拌器使其進行化學反應，得到含亞硫酸鈉和單質硫的反應 液；將含亞硫酸鈉和單質硫的反應液經抽濾機(3)抽濾，得到澄清的溶液和含單質硫的濾 餅；將含單質硫的濾餅經洗滌機(4)洗滌甩幹、粉碎機(5)粉碎、包裝得到單質硫產品(6)， 其中單質硫的純物質質量為96kg ；將澄清的溶液送入蒸發器(7)裡蒸發，使之達到亞硫酸 鈉飽和溶液時，冷卻，得到亞硫酸鈉晶體，即為亞硫酸鈉產品(8)，其中亞硫酸鈉的純物質質量為252kg。上述二氧化硫來源於生產立德粉所得廢渣，其具體過程為折算生產立德粉所得 廢渣中的硫酸鉛質量含量，稱量含硫酸鉛909kg的立德粉，並稱量鐵削和白煤，按照硫酸 鉛、鐵削和白煤的純物質質量比為1 0.08 0.02，將各物質混合均勻後，自電弧爐(1) 頂部送入密閉隔絕空氣的電弧爐裡，加熱至1200-1300攝氏度進行反應，將廢渣中的鉛和 氧化鋅分離，鉛以融融狀態從爐內流出，澆鑄成鉛錠粗品產品，經過再熔精製得到精品金屬 鉛，同時逸出二氧化硫氣體和二氧化碳氣體；二氧化硫氣體和二氧化碳氣體經二氧化碳淨 化器吸收，得到二氧化硫氣體48. 48kg，重複生產多次，得到足量的二氧化硫氣體。以上內容是結合具體的優選實施方式對本發明所作的進一步詳細說明，不能認定 本發明的具體實施只局限於這些說明。對於本發明所屬技術領域的普通技術人員來說，在 不脫離本發明構思的前提下，其架構形式能夠靈活多變，可以派生系列方法。只是做出若干 簡單推演或替換，都應當視為屬於本發明由所提交的權利要求書確定的專利保護範圍。
權利要求
一種用二氧化硫廢氣製備亞硫酸鈉和單質硫的方法，其特徵在於，包括如下具體步驟步驟A將二氧化硫氣體按照二氧化硫和硫化鈉的純物質質量比為1∶0.61 1.01通入盛有硫化鈉溶液的搪瓷反應器(2)裡，慢慢開動攪拌器使其進行化學反應，得到含亞硫酸鈉和單質硫的反應液；步驟B將步驟A所得的含亞硫酸鈉和單質硫的反應液經抽濾機(3)抽濾，得到澄清的溶液和含單質硫的濾餅；步驟C將步驟B所得的含單質硫的濾餅經洗滌機(4)洗滌甩幹、粉碎機(5)粉碎、包裝得到單質硫產品(6)；步驟D將步驟B所得的澄清的溶液送入蒸發器(7)裡蒸發，使之達到亞硫酸鈉飽和溶液時，冷卻，得到亞硫酸鈉晶體，即為亞硫酸鈉產品(8)。
2.如權利要求1所述的用二氧化硫廢氣製備亞硫酸鈉和單質硫的方法，其特 徵在於，所述二氧化硫廢氣來源於生產立德粉所得廢渣，其具體過程為折算生產立 德粉所得廢渣中的硫酸鉛質量含量，並按照硫酸鉛、鐵削和白煤的純物質質量比為 1 0. 08-0. 38 0.02-0. 06稱量鐵削和白煤，將各物質混合均勻後，自電弧爐(1)頂部送 入密閉隔絕空氣的電弧爐裡，加熱至1200-1300°C進行反應，將廢渣中的鉛和氧化鋅分離， 鉛以熔融狀態從爐內流出，澆鑄成鉛錠粗品產品，經過再熔精製得到精品金屬鉛，同時逸出 二氧化硫和二氧化碳氣體；將二氧化硫氣體和二氧化碳氣體經二氧化碳淨化器吸收，除去 二氧化碳，即得較為純淨的二氧化硫氣體。
全文摘要
本發明提供了一種用二氧化硫廢氣製備亞硫酸鈉和單質硫的方法，將生產立德粉所得廢渣與鐵削和白煤混合後，在電弧爐中高溫下進行反應得到單質鉛和二氧化硫氣體；將二氧化硫氣體和硫化鈉反應，得到含亞硫酸鈉和單質硫的反應液；經抽濾得到澄清的溶液和含單質硫的濾餅；單質硫的濾餅經洗滌甩幹、粉碎得到單質硫產品；澄清的溶液送入蒸發器蒸發，使之達到亞硫酸鈉飽和溶液時，冷卻，得到亞硫酸鈉產品。該方法變廢為寶，有效的將生產立德粉所得廢渣轉化為具有較大經濟意義的硫酸和溴化氫，充分挖掘和利用了潛在的經濟價值，也為生產立德粉所得廢渣的綜合利用和治理提供了新的途徑。
文檔編號C01D5/16GK101972596SQ20101051918
公開日2011年2月16日 申請日期2010年10月25日 優先權日2010年10月25日
發明者王嘉興 申請人:汪晉強