10000 噸氧氯化鋯生產(chǎn)工藝的改進(jìn)研究和經(jīng)濟(jì)效益分析

1、10000 噸氧氯化鋯生產(chǎn)工藝的改進(jìn)研究和經(jīng)濟(jì)效益分析摘要: 通過(guò)對(duì)晶安高科萬(wàn)噸氧氯化鋯生產(chǎn)工藝的研究改進(jìn), 在生產(chǎn)中取得較好的經(jīng)濟(jì)效益, (1) 洗渣中二氧化鋯回收率提高; (2) 用于洗滌硅渣的工業(yè)鹽酸的加入量減少, 減少了酸霧對(duì)環(huán)境的污染; (3) 水轉(zhuǎn)料中二氧化硅含量降低了, 氧氯化鋯的使回收率提高了; (4)水轉(zhuǎn)料中氧化鈉含量降低了, 產(chǎn)品質(zhì)量得到提高; 二次廢酸的使用周期延長(zhǎng)。關(guān)鍵詞: 生產(chǎn)工藝; 氧氯化鋯工藝; 研究; 經(jīng)濟(jì)效益1概述氧氯化鋯是制備鋯化合物的一種重要中間產(chǎn)品, 其鋯化合物已被廣泛用于實(shí)際生活中 , 鋯英砂制備氧氯化鋯有四種方法: 兩酸兩堿法、一酸一堿法、石灰法、氯

2、化法。其中兩酸兩堿法已不被企業(yè)采用, 一酸一堿法成為生產(chǎn)的主流。我公司在吸收上海大學(xué)和北京有色金屬研究總院二單位工藝優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上加以改進(jìn), 先后進(jìn)行了從實(shí)驗(yàn)室、生產(chǎn)中試到產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)一系列攻關(guān)研究。對(duì)生產(chǎn)工藝中一些重要工序進(jìn)行進(jìn)一步完善和改進(jìn), 經(jīng)數(shù)月的中試和生產(chǎn)驗(yàn)證, 取得較滿意效果?；厥章侍岣叩?2%(其他企業(yè)為74% ); 雜質(zhì)降低(Fe2O3 10×10-6、Na2O 15×10-6以下, 其他企業(yè)為: Fe2O3 30×10-6、Na2O 50×10- 6) ; 鹽酸單耗較其他企業(yè)少0.8噸左右; 生產(chǎn)效率高; 廢堿液、硅渣、揮發(fā)氯化氫得到合理利

3、用并取得一定經(jīng)濟(jì)效益, 成為國(guó)內(nèi)同行業(yè)中最佳生產(chǎn)工藝流程。2氧氯化鋯生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)介一酸一堿法工藝流程如下圖1。 3重點(diǎn)改進(jìn)的工序簡(jiǎn)介經(jīng)對(duì)工藝多次、多因素試驗(yàn), 結(jié)果表明, 最有突破的且能取得很好經(jīng)濟(jì)效益的是“水洗轉(zhuǎn)型”工序和“硅渣洗滌”工序(即逆流洗滌工藝)。其他試驗(yàn)已有驗(yàn)證, 不再重復(fù)。本研究重點(diǎn)對(duì)以上兩工序作了大量工作。水轉(zhuǎn)工序其主要目的是除硅、鈉, 是整個(gè)工藝的主要工序, 關(guān)系到鋯的回收率和二次廢酸的循環(huán)利用, 因?yàn)槊抗锒趸璁a(chǎn)生十公斤的硅渣, 且吸附大量的鋯,在棄置的硅渣中流失。而鈉含量高將會(huì)在二次結(jié)晶時(shí)呈鹽份析出導(dǎo)致產(chǎn)品不合格和二次廢酸循環(huán)次數(shù)減少, 需排放廢酸(廢酸成分:二氧化鋯

4、3540g/L 、HCl5.55.7mol/L 有害成分為Na2O) 造成鋯和酸的流失。并做了對(duì)比分析。改進(jìn)后的工序能取得相當(dāng)可觀的經(jīng)濟(jì)效益。3. 1“水洗轉(zhuǎn)型”工序水洗的目的是除硅, 使鋯與硅分離, 在水洗過(guò)程中, 大部分Na2SiO3 Na4SiO4 NaAlO2 Na3PO4、放射性物質(zhì)和反應(yīng)剩余的N aOH 等易溶于水, 在漂洗中除去, 而Na2ZrO3、Na2ZrSiO5難溶于水。轉(zhuǎn)型的目的是除鈉。水洗料液的主要成分為鋯酸鈉, 除鈉需加酸進(jìn)行轉(zhuǎn)型處理。原工藝是在水洗溫度為70時(shí), 分三次漂洗, 水洗固液比1:5(第一次);1:4 (第二次)；1: 5(第三次)。加酸轉(zhuǎn)型、壓濾, 得水

5、轉(zhuǎn)料。改進(jìn)后工藝為水洗溫度為70時(shí), 按固液比1: 8 浸取一次, 即進(jìn)行壓濾分離; 按固液比13加水, 用廢液轉(zhuǎn)型, 壓濾, 得水轉(zhuǎn)料。其特點(diǎn)是水轉(zhuǎn)料鈉、硅含量下降, 提高了勞動(dòng)效率。3. 2“硅渣洗滌”工序(即逆流洗滌工藝)硅渣洗滌工序的目的: 一次結(jié)晶后, 水溶壓濾后的硅渣會(huì)吸附氧氯化鋯, 在棄置硅渣之前,須對(duì)其進(jìn)行洗滌, 降低硅渣中的鋯量, 以防止鋯被硅渣帶走、流失。原工藝為: 壓濾后硅渣, 卸至硅渣池中, 按固液比1: 2 加水, 攪拌30 分鐘, 壓濾, 濾液進(jìn)一次結(jié)晶槽中, 硅渣棄置。新工藝采用以下流程見(jiàn)圖2。其特點(diǎn)是: 硅渣含鋯量下降; 采用回收酸洗滌; 使水溶液酸度提高, 減

6、少了水溶液濃縮終點(diǎn)后工業(yè)酸的加入量。4結(jié)果與討論4. 1水洗轉(zhuǎn)型工序改進(jìn)4. 1. 1試驗(yàn)方法取適量燒結(jié)料, 加一定量水在70時(shí), 攪拌、離心甩干, 廢酸轉(zhuǎn)型、甩干, 得轉(zhuǎn)型料, 見(jiàn)表1。4. 1. 2水轉(zhuǎn)工序新、舊生產(chǎn)工藝實(shí)際生產(chǎn)情況對(duì)比(表2)從上表可以看出, 舊工藝水轉(zhuǎn)料中, 每公斤氧化鋯中有0.2096公斤二氧化硅。而新工藝只有0.1782公斤二氧化硅, 比舊工藝硅減少了15%(1 公斤二氧化硅可產(chǎn)生10公斤硅渣)。按年產(chǎn)氧氯化鋯10000噸計(jì)算(生產(chǎn)一噸氧氯化鋯產(chǎn)生一噸硅渣),可減少氧氯化鋯的流失為133噸, 折合人民幣79.8萬(wàn)元。舊生產(chǎn)工藝水轉(zhuǎn)料中, 每公斤二氧化鋯所含氧化鈉為0

7、.03748公斤, 新生產(chǎn)工藝只有0.03015公斤, 比舊工藝降低了19.6%，使二次廢酸鈉量的上升幅度變小。由于二次廢酸在生產(chǎn)過(guò)程中不斷循環(huán)使用,致使鈉量不斷升高,至20g/L 時(shí), 須全部排放一次, 否則, 鈉元素呈鹽份析出, 使成品不合要求, 故舊工藝為每四個(gè)月排放一次; 按現(xiàn)行檢測(cè)結(jié)果趨勢(shì)分析, 新工藝排放周期應(yīng)在八至九個(gè)月排放一次。4. 2洗渣工序的改進(jìn)洗渣工序的目的: 一次結(jié)晶后, 水溶壓濾后的硅渣會(huì)吸附氧氯化鋯, 在棄置硅渣之前,須對(duì)其進(jìn)行洗滌, 降低硅渣中的含鋯量, 以防止鋯被硅渣帶走、流失。原工藝為: 壓濾后硅渣, 卸至硅渣池中, 按固液比12 加水, 攪拌30 分鐘, 壓

8、濾, 濾液進(jìn)一次結(jié)晶槽中, 硅渣棄置。采用以上逆流洗滌工藝, 較原來(lái)舊工藝有較大的優(yōu)越性(見(jiàn)表3)。(1) 節(jié)約鹽酸用量: 由于硅渣洗滌從原工藝以水洗滌, 改為以酸化和濃縮過(guò)程中的回收冷凝酸, 使得水溶液的酸度普遍提高0.5mol/L ,減少濃縮終點(diǎn)后的工業(yè)酸加入量, 平均每鍋鹽酸加入量減少60L , 按10000T/年生產(chǎn)氧氯化鋯計(jì)算, 可節(jié)約工業(yè)鹽酸用量936 噸; 折合人民幣561600 元。(2) 提高氧氯化鋯回收量: 廢棄的硅渣含鋯量由4.20% 下降至2.0%。按年產(chǎn)氧氯化鋯10000 噸計(jì)算, 可以多收的氧氯化鋯465 噸, 合計(jì)人民幣279 萬(wàn)元。4. 3經(jīng)濟(jì)效益分析及計(jì)算說(shuō)明

9、見(jiàn)表4。5結(jié)論通過(guò)幾年的不斷探索、研究、改進(jìn)取得了突破性的進(jìn)展。簡(jiǎn)化了生產(chǎn)工藝流程、提高了氧氯化鋯的回收率(即增加了產(chǎn)品的產(chǎn)量)、降低了原材料(鹽酸) 的消耗、減少了廢酸排放量。既產(chǎn)生了經(jīng)濟(jì)效益又具有社會(huì)效益。經(jīng)多個(gè)部門(mén)共同聯(lián)合跟蹤考察核實(shí), 認(rèn)為其經(jīng)濟(jì)效益是可觀的。具體表現(xiàn)在: (1) 洗渣中二氧化鋯回收率: 硅渣中二氧化鋯含量降低了2.2% , 回收率提高了4.64% , 創(chuàng)造價(jià)值278.4萬(wàn)元; (2) 用回收的冷凝酸洗滌硅渣, 使水溶液濃縮后的終點(diǎn)工業(yè)鹽酸的加入量減少了936 噸, 創(chuàng)造價(jià)值56.16萬(wàn)元, 并減少了酸霧對(duì)環(huán)境的污染; (3) 水轉(zhuǎn)料中二氧化硅含量比舊工序降低了15% , 減少了硅渣吸附氧氯化鋯, 使回收率提高了1.33% , 創(chuàng)造價(jià)值79.8萬(wàn)元; (4) 水轉(zhuǎn)料中氧化鈉含量比舊工序減低了19.6% , 使產(chǎn)品質(zhì)量得到提高;