一种热结晶法处理氧化石墨生产过程中废盐的方法技术

本发明专利技术提供一种热结晶法处理氧化石墨生产过程中废盐的方法，包括以下步骤：(1)将氧化石墨生产过程中产生的废盐用水溶解，在溶液加入固体碳酸锰进行中和反应，过滤收集滤液；(2)将步骤(1)的滤液放置在压力反应釜中，缓慢升温至釜内温度190

【技术实现步骤摘要】
一种热结晶法处理氧化石墨生产过程中废盐的方法


[0001]本专利技术属于氧化石墨无机盐处理
，具体涉及一种热结晶法处理氧化石墨生产过程中产生的废盐的方法。

技术介绍

[0002]氧化还原法制备氧化石墨通常都是用浓硫酸和高锰酸钾来处理石墨原料。反应完成后对反应物纯化洗涤、固液分离，再获得氧化石墨产品。在生产过程中会通过沉降产生含有以K2SO4、MnSO4、硫酸(游离酸，固液分离夹带)为主的废盐以及大量的K
+
，Mn
2+
，H3O
+
，SO
42
‑
的酸性废水。酸性废水在蒸发浓缩回收利用的过程中也会产生大量的以K2SO4、MnSO4、硫酸(游离酸，固液分离夹带)为主的废盐。一般来讲，针对这类成分的废盐都是作为危废委托有资质的单位进行处理。
[0003]已公开的专利CN105923628A一种石墨烯制备工艺中废水处理方法中，利用加入合适的碱性物质并进行固液分离，获得锰副产物和废水，再将废水蒸发得到硫酸钾。该专利实现了对锰、钾的回收利用，但是石墨烯生产过程中会产生大量的废酸溶液，整个处理工艺会消耗大量的碱性物质，整体处理的成本太高。而且处理过程中是将锰离子转化成沉淀后再进行分离，工艺较为复杂。
[0004]已公开的专利CN106396227A一种液相化学法制备氧化石墨所产生的的废酸资源化方法，向废酸溶液中加入沉淀剂之后搅拌生成石膏。然后再用无机碱形成锰的氢氧化物之后氧化形成锰的氧化物。这种方法需要消耗大量的沉淀剂，且锰资源化利用时需要的步骤较多，工艺复杂。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种热结晶法处理氧化石墨生产过程中废盐的方法。
[0006]为减少重金属对环境的污染同时避免危险废弃物的产生。针对该废盐进行成分分析后发现该盐中的主要成分为硫酸钾和硫酸锰。如果能够将废盐中的硫酸锰和硫酸钾采用一些简单方法进行分离来分别作为工业原材料进行综合利用，就能从根本上达到了消除危废环境污染的目标，同时还能带来一定的经济效益。
[0007]本专利技术方法的原理介绍：
[0008]氧化还原法制备氧化石墨时在沉降阶段中会产生含有以K2SO4、MnSO4、硫酸(游离酸，固液分离夹带)为主的废盐以及大量的K
+
，Mn
2+
，H3O
+
，SO
42
‑
的酸性废水。酸性废水在蒸发浓缩回收利用的过程中也会产生大量的以K2SO4、MnSO4、硫酸(游离酸，固液分离夹带)为主的废盐。由于硫酸锰的溶解度在100℃以上时，随着温度的升高急剧降低，到200℃时硫酸锰的溶解度为0，而硫酸钾的溶解度随着温度的升高而升高。所以本专利技术利用硫酸锰和硫酸钾物理性质的差异，采用热结晶的办法将废盐中的硫酸钾和硫酸锰进行分离。
[0009]为了解决本专利技术的技术问题，本专利技术采用的技术方案为：
[0010]一种热结晶法处理氧化石墨生产过程中废盐的方法，包括以下步骤：
[0011](1)将氧化石墨生产过程中产生的废盐用水溶解，然后在溶液加入固体碳酸锰进行中和反应，当溶液pH降至4
‑
5时，停止投加碳酸锰；过滤收集滤液；
[0012](2)将步骤(1)的滤液放置在压力反应釜中，缓慢升温至釜内温度190
‑
200℃，保温静置以沉淀硫酸锰，趁热快速过滤以进行固液分离，固相烘干后得到产品硫酸锰；
[0013](3)向步骤(2)得到的溶液中加入过量的碳酸钾，以确保硫酸锰沉淀完全，过滤，向滤液里加入浓硫酸以中和过量的碳酸钾，对中和后的溶液进行蒸发结晶，得到产品硫酸钾。
[0014]作为优选，步骤(1)中，废盐与水的重量比为1:2
‑
4。
[0015]作为优选，步骤(2)中，所述缓慢升温是将升温时间控制在60
‑
90min。
[0016]作为优选，步骤(3)中，所述过滤后收集滤渣并烘干，得到碳酸锰。
[0017]作为优选，步骤(3)中，将得到的碳酸锰回用于步骤(1)的中和反应。
[0018]作为优选，步骤(3)中，向滤液里加入浓硫酸至pH＝4
‑
5。
[0019]作为优选，步骤(3)中，所述蒸发产生的水凝液回用于步骤(1)的废盐溶解。
[0020]作为优选，步骤(3)中，首先将步骤(2)得到的溶液冷却至室温，再向其中加入过量的碳酸钾进行反应。
[0021]本专利技术将本来应该作为危险废弃物处理的废盐，变成了农业级的硫酸锰和农业级的硫酸钾。用碳酸锰中和其中的硫酸，然后利用硫酸锰和硫酸钾物理性质(溶解度)的差异，对二者进行分离，整个处理过程工艺不但相对简单而且水进行循环利用，不会带来新的污染。
[0022]经济效益衡算：
[0023]以年产1000T氧化石墨的规模来计算：根据目前情况的测试结果，每年废盐产量约3671.5t，外送每吨收费约6000元/t，年处理费用为
‑
2202.9万元。
[0024]若对废盐全资源化综合利用，则每年消耗碳酸锰1713t(已扣除自产49t)、碳酸钾480t、浓硫酸30t；生成硫酸锰(MnSO4·
H2O)3533.9t，硫酸钾704.9t。
[0025]碳酸锰每吨6000元，碳酸钾每吨7500元，浓硫酸每吨500元，硫酸锰每吨5000元，硫酸钾每吨2600元。水电煤等能源费用按350万元计算，则经济效益为210.9万元。
[0026]综合比较，废盐综合利用后，每年可节约成本为2413.8万元。
附图说明
[0027]附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：
[0028]图1为本专利技术的热结晶法处理氧化石墨生产过程中废盐的方法的工艺流程图。
具体实施方式
[0029]以下的实施例便于更好地理解本专利技术，但并不限定本专利技术。下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的试验材料，如无特殊说明，均购自常规生化试剂公司。以下实施例中的定量试验，均设置三次重复实验，结果取平均值。
[0030]本专利技术的一种热结晶法处理氧化石墨生产过程中废盐的方法步骤如下：
[0031]1、原料预处理：
[0032]用水将氧化石墨生产过程中产生的废盐溶解，溶解过程在常温常压下进行。具体方法为：在一洁净容器内先投加定量废盐，后加入定量的水(废盐：水＝1:(2～4)，质量比)，溶解过程需要进行持续搅拌。由于溶解过程存在硫酸吸水放热，因此溶液温度将会升高(8
‑
11)℃。整个溶解过程不超过15min，即可完全溶解得到含盐溶液。溶解后的溶液呈微红色透明状。
[0033]2、中和反应：
[0034]常温常压下，向上述含盐溶液缓慢加入固体碳酸锰(本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种热结晶法处理氧化石墨生产过程中废盐的方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)将氧化石墨生产过程中产生的废盐用水溶解，然后在溶液加入固体碳酸锰进行中和反应，当溶液pH降至4
‑
5时，停止投加碳酸锰；过滤收集滤液；(2)将步骤(1)的滤液放置在压力反应釜中，缓慢升温至釜内温度190
‑
200℃，保温静置以沉淀硫酸锰，趁热快速过滤以进行固液分离，固相烘干后得到产品硫酸锰；(3)向步骤(2)得到的溶液中加入过量的碳酸钾，以确保硫酸锰沉淀完全，过滤，向滤液里加入浓硫酸以中和过量的碳酸钾，对中和后的溶液进行蒸发结晶，得到产品硫酸钾。2.根据权利要求1所述的一种热结晶法处理氧化石墨生产过程中废盐的方法，其特征在于：步骤(1)中，废盐与水的重量比为1:2
‑
4。3.根据权利要求1所述的一种热结晶法处理氧化石墨生产过程中废盐的方法，其特征在于：步骤(2)中，所述缓慢升温是将升...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭宁，祁琳，瞿研，
申请(专利权)人：南通第六元素材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：