利用催化剂厂废水生产七水硫酸镁

关键词：七水硫酸镁；轻烧镁；治理污染 ０１ｔｔ分类号：ＴＱｌ３２．２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００６—４９９０１２００１）０４—１Ｊ０３７—０２
目前，我国合成氨工业中使用的中变催化剂大
都采用硫酸亚铁与农用级碳酸氢铵或碳化氨水进行
反应，同时加入铬酐，制取其主要成分三氧化二铁和
三氧化二铬。生产过程中，会产生硫酸铵母液，其中
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马守全
利用催化剂厂废水生产七水硫酸镁
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利用催化剂厂废水生产七水硫酸镁
马守全１。李锁元２ （１山西省汾阳催化剂厂．汾阳市０３２２００；２．山西省汾阳市化工研究所）
摘要：以三氧化二铁为主体的中变催化剂生产中会产生古铬硫酸镀母液，利用轻烧镁粉与除铬后的硫酸铵母 液反应生产七水硫酸镁，既能治理污染又有经济效益。
作者简介：马守全，１９６５年生，工程师。１９８８年毕业于太原工业大学无机化工专业，工学学士，已发表论文敷篇。
万方数据
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ＩＮＯＲＧＡＮＩＣ ＣＨＥＭＩＣＡＬＳ ＩＮＤＵＳＴＲＹ
氨水贮槽，在浓氨水槽中投入碳酸氢铵，形成碳化氨 水，送到催化剂车间使用。
由蒸氨器蒸发出的水蒸气和气氨温度也在９４ ℃左右，同时，由于氨溶解于水时是放热反应，所以 气体在进喷射器之前，先经热交换器用水冷却，冷却 水温度最高可达６０～６５℃，也送回中变催化剂车间 使用，进行热量回收。
８～９，此时，氢氧化铬的溶解度最小（妊。＝６．３ ｘ
１０。１），便可以达到ＧＢ５０４８－－１９９２农田灌溉水质标 准要求。其生产流程如下：
ＦｅＳ０４ ＮＨ‘ＯＨ絮凝剂
差｝圃一圃一卤一豳一窜一鐾雯荦竺器
＋
啦０３
．ｔ
Ｃａ（ＯＨｈ
２．２硫酸铵溶液制取七水硫酸镁
除铬后的硫酸铵溶液打入蒸氨器内，在间接蒸
汽加热下，加入轻烧镁粉，即发生下列反应：
ＣａＯ弱，为加快反应速度加入特定的催化剂。 反应产生的氨逸出液相，用稀氨水循环以喷射
器吸收制取浓氨水，同时在蒸氨器内产生微负压，有 利于氨水的挥发。轻烧镁粉则采取分次加入的方
式，使液相中不会积累过多的氨。反应温度控制在 ９４℃左右。
氨挥发的同时，也有蒸汽蒸发，所以开始的循环
氨水不必太多，随着吸氨的进行，氨水浓度上升，体 积不断增加，分析氨水浓度达２—３ ｍｏＹＬ时，打入浓
采用此工艺后，目前每生产１ ｔ催化荆需消耗硫 酸亚铁３ ｔ，碳酸氢铵１ ｔ，可生产七水硫酸镁２．５ ｔ，
比以前节约碳铵１ ｔ。 我厂中变催化剂生产能力为１ ０００ ｔ／ａ，每年可
生产七水硫酸镁２ ５００ ｔ，节约碳铵ｌ ０００ ｔ，还可回收 ～定量的三氧化二铁及氨氧化铬，增加经济效益在 ９０万元以上。
（２）
６ＦｅＳ０４＋№ｃ≈鸽＋６１ｔ２Ｓ０４—３ｆｂ（ｓｏ·）３＋Ｏｒ２（ｓｏ，ｈ十７啦ｏ
（３）
Ｆｅ２（Ｓ０４），十６ＮＩ｛‘ＯＨ—＝２Ｆｅ（ｏＨ），＋３（ｍ■）２ｓ０４ （４）
％（ｓ０１）３＋６ｍ删——２缸删）３＋３（Ｎ巩）２．５０４ （５）
２Ｆｅ（ｏｉｔ）３一Ｆｅ２ｑ＋３Ｈ２０
（６）
２ｃｒ（ＯＨ）３一Ｃｒ２０３＋３№Ｏ
生产实践中，我们把蒸氨前期浓度较高的氨水
供中变催化剂车间使用，同时还可满足除铬时氨的
消耗。蒸氨后期浓度较低，氨水则无偿供农民施肥 使用，支援了农业生产，产生一定社会效益。 ３，２生产七水硫酸镁效益
此工艺用废水中的硫酸铵代替硫酸，无疑降低
了原料成本，但相比之下煤耗要大一些，目前七水硫 酸镁的市场价为７００元／ｔ，经成本核算，税后成本为 ５００元／ｔ．利润为２１３０元／ｔ。
以往中变催化剂生产采用碳酸氢铵直接与硫酸 亚铁中和，如反应式（１）。
生产实践证明每生产ｌ ｔ中变催化剂需消耗２ ｔ 碳酸氢铵，由于本项目的实施，蒸氨产生的氨水与碳 酸氢铵配成碳化氨水：
无机盐工业
２００１—０７．３３（４）
ｍｇＣ０３＋Ｎ凡ＬＩＨ一（Ｈ地】２ｃ（ｂ＋№ｏ
（１３，
中和反应则按下式进行：
ＦｅｓＯ，＋（眦）２ｍ一眦ｑ＋（Ｍｈ）２ｓｏ， （１４）
将１ｊ０２颜料用水分散在下列物质中制浆：（１）为０．１％ 一１．５％（质量分数）可酸解的钛化合物；（ｉｉ）ｏ，Ｉ％一１％磷 酸盐水溶液；（ｉｉｉ）０．１％一１．４％可酸解的话盐；（ＩＶ）将所得 浆液ｐＨ值调为碱性；（ｖ）加入０．５％一５．５％可水解的锆化 合物；（ｖｉ）将最后的浆液用酸词到中性；（ｖｉｌ）回收已涂好的 颜料。最好在（１）之前加入水溶性硅酸盐和或，氨基醇分散
由反应式（１３）、（１４）可知：Ｉ ｍｏｌ Ｎ｝１４０Ｈ与１ ｍｏｌ
ＮＩ｛ｌＨＣ０３反应可产生１ ｍｏｌ（ＮＨ）：ｃｑ，同时产生２
ｔｏｏｌ ＮＩｋ＋。
从物料平衡角度来看，硫酸铵与轻烧镁粉反应
制得的氨理论上只用５０％已够制碳化氨水使用。 比较反应式（１）、（１３）、（１４）可知，由于碳化氨水的使
用，中变催化剂生产过程中可节约１／２碳酸氢铵用 量，这样生产１ ｔ中变催化剂便可节约ｌｆ碳酸氢铵。
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（７）
经多次沉淀、洗涤、分离，三氧化二铁与三氧化
二铬以沉淀状态进入后工序，可溶于水的硫酸铵及
重铬酸等进入溶液中排出。正常生产时，日排放量
为１００ ｍ３，平均硫酸铵含量为１００ ｇ，Ｌ＇ｃｒ６＋含量为
１０～２０ ｍｇ，Ｌ。
２含铬污水的治理
含铬污水的治理包括两部分内容，第一步将六
价铬还原为三价铬，沉淀加以回收，第二步将污水中
分析液相中硫酸铵含量接近于零时为终点，经 板框压滤机过滤，液体为硫酸镁溶液。打人除杂槽 内，加入高锰酸钾，将铁、锰离子氧化，并加入除杂 剂，使铜、锌、铅等离子也一并沉淀，经板框压滤机除 去沉淀杂质。
这样制得的硫酸镁溶液相对密度为１．１６～ １．２１，再经负压蒸发浓缩至１．３７—１．３８，会析出硫酸 钙结晶，趁热过滤后溶液送人冷却结晶器，冷至３５ ℃以下．即可析出结晶七水硫酸镁，经离心机分离 后，在５０～５５℃干燥，即为成品七水硫酸镁。经分 析，其质量可以达到ＨＧ／Ｔ Ｎｓｏ－－１９９５（Ｊ２业七水硫 酸镁》标准中一等品指标。生产七水硫酸镁的工艺 流程如下：
因此．利用催化剂厂废水生产七水硫酸镁，消除 铬污染的同时还生产出工业产品，既有环境效益又
有经济效益和社会效益。
参考文献：
Ｉｌｌ南京大学化学系催化教研室南化公司催化；｝町厂编－－ｔｔｔｌ：碳 中温变换催化剂［Ｍ］北京：化学工业出版杜，１９７９ ９４—９６． （收稿日期：２００１一（１（ｉ）中的化合物最好为置使ｎ，（Ⅱ）中的磷酸盐最好为 六水偏磷酸钠，（ｍ）中的盐为在ｔｔａｓｏ，或水中的硫酸锆， （ｖ）中的盐为铝酸钠，（Ｉｖ）中ｐＨ为９—１０。
优点：该产品为光亮的白色粉末，具有良好的耐候性。 田ｑ原料由硫酸盐或氯化物制得。
ＥＰ ４０６１９４
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利用催化剂厂废水生产七水硫酸镁
作者： 作者单位： 刊名：
英文刊名： 年，卷(期)： 被引用次数：
马守全， 李锁元 马守全(山西省汾阳催化剂厂,)， 李锁元(山西省汾阳市化工研究所)
无机盐工业 INORGAINIC CHEMICALS INDUSTRY 2001，33(4) 0次
参考文献(1条) 1.南京大学化学系催化教研室.南化公司催化剂厂 一氧化碳中温变换催化剂 1979
ＮＴ地
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３效益分析 一般工业污染治理，均需投入资金，不同程度地
加大产品成本。而我们所用的方法，不仅有效地解 决了环境污染问题，而且还降低了催化剂生产成本， 并变废为宝，生产出工业产品，生产过程所需热量也 得到部分回收，节约了能耗，产生一定经济效益。 ３．１降低中变催化剂成本
Ｍｇｏ十（ＮＨ）２￥０４——Ｍ鲫·＋２ＮＨ３＋＋Ｈ２０ （１０）
轻烧镁粉中含有少量ＣａＯ及ｍｓｃＯ，，也有反应
发生：
ＣａＯ十（Ｎ｝Ｉ．）２Ｓ０．一ＣａＳ０４＋２ＮＨ３十＋Ｈ２０ （１１）
Ｍ９０嘎＋（Ｎ阻）２Ｓ０４一峨＋２ＮＨ３十＋Ｈ２０＋Ｃ０２ （１２）
在不断加热的情况下，使生成的氨挥发，破坏化
学反应的平衡，加快反应速度。由于ｉｓＯ的碱性比
还含有一定量的六价铬。利用轻烧镁粉与除铬后的
硫酸铵母液反应，制取七水硫酸镁。回收氨水，降低
了催化剂生产中碳铵的消耗。既治理了污染，也取
得一定的经济效益。
ｌ污水来源
共沉淀法生产中变催化剂，在中和工序主要进
行下列反应¨－：
Ｆｂｓｑ＋２Ｎ地Ｈｃｑ—Ｆ∞嘎＋（ＮＨ）２Ｓ０４＋Ｃ０２＋Ｈ２０ （１）
４ＦｅＣ０３＋６ｔｈｏ＋０２—４Ｆｅ（ＯＨ）ｔ＋４Ｃ０２
的硫酸铵转化为硫酸镁，经分离、结晶、干燥，生产出
七水硫酸镁。
２．１六价铬的去除
ｃ，＋在ｐＨ＝２．３条件下被ｆ分＋还原为ｃ，＋：
６Ｆｅ：＋＋％０｝一＋１４Ｈ＋一６睁＋＋２ｃｒ３＋＋７ｔｈｏ （８）
在碱性条件下，ｃ，＋与ＯＨ一生成Ｃｒ（ＯＨ），沉
淀：
ｃ，＋十３０１１一——ｏ（ｏＨ）｛
（９）
加入本系统自制氨水，调整酸碱度，使ｐＨ值＝