【技术实现步骤摘要】
本申请属于化工废水处理，尤其涉及一种金属氧化物辅助分解硫酸铵的方法。
技术介绍
1、在锰基材料及其它化工材料生产过程有大量硫酸铵废液产生，硫酸铵废液的长期堆放对企业造成巨大的环境压力。目前部分硫酸铵废液主要经蒸发结晶后作为肥料、选矿剂，但随着主体产业的不断扩大，硫酸铵废液的产生量也随之激增，当前常规的处置方式已经不足以实现硫酸铵废液的大规模消纳，急需研发出一条绿色环保高效的硫酸铵废液处置新工艺。
2、对于锰基材料生产领域，硫酸铵最理想的方法还是将其回收为氨和硫化物。已有文献报道，通过分解硫酸铵可回收氨和硫的方法，但直接分解硫酸铵难以实现产物的分离。有研究人员通过添加载体如氧化钙、氧化铁等金属氧化物，成功实现了氨和硫的分离，然而目前工艺中氨气释放量较低，难以实现对氨和硫的充分回收。
技术实现思路
1、为了克服现有技术中难以实现对氨和硫的充分回收的问题，本申请提供一种金属氧化物辅助分解硫酸铵的方法，通过两段热分解，达到释放及回收氨和硫的目的，实现对硫酸铵废水的处理以及原料的重复利用。
2、为解决上述技术问题，本申请提出的技术方案如下：
3、一种金属氧化物辅助分解硫酸铵的方法，包括以下步骤：
4、s1、将工业硫酸铵废液蒸发结晶，将得到的晶体充分研磨筛分后得到硫酸铵粉末；
5、s2、将步骤s1得到的硫酸铵粉末与氧化锌混合均匀，焙烧得到焙烧产物和氨气，氨气经双循环提浓回收；
6、s3、将步骤s2中得到的焙烧产物进行煅烧，
7、工业硫酸铵废液中含有硫酸钙、硫酸镁等杂质，在生产过程中会混入氧化锌粉末，多次循环后累积影响氧化锌和硫酸铵的反应，因此多次循环后需要除杂去除。
8、在本申请中，将硫酸铵废液制备的硫酸铵粉末与金属氧化物氧化锌粉末混合焙烧，得到硫酸锌和氨气，能够将硫酸铵中的铵全部释放得到氨气，进一步将硫酸锌进行焙烧，得到氧化锌和二氧化硫气体，氧化锌可以继续用于硫酸铵的分解，硫元素可以全部转化为二氧化硫气体，充分实现了硫酸铵的分解。
9、在一些实施例中，步骤s1中，工业硫酸铵废液ph调节为3.5～5.5后进行蒸发结晶，蒸发温度为100～200℃；硫酸铵粉末筛分精度为100～400目。
10、在一些实施例中，步骤s2中的焙烧的条件为：在惰性气氛中，温度为450～500℃。将硫酸铵与氧化锌在450～550℃焙烧，有利于将硫酸铵中的铵全部转化为氨气。低于450℃，达不到反应温度，硫酸铵会发生自分解。高于550℃，生成金属硫酸盐可能发生分解反应，造成氨和硫分离不完全。
11、在一些实施例中，所述惰性气氛为氮气，所述氮气的通入量为0.1～1.0l/min。在本申请中，步骤s2中通入惰性气体，防止硫酸铵氧化，造成氨回收量减少。
12、在一些实施例中，步骤s2中，硫酸铵与氧化锌添加量按摩尔比计为1∶1.5～2。在本申请中，氧化锌与硫酸铵的摩尔比在1∶1.5～2，硫酸铵分解完全，同时可以控制加热成本。
13、在一些实施例中，步骤s2中，焙烧在管式炉中进行，管式炉的升温速率为3～10℃/min，焙烧时间为1～3h。本申请中采用逐步升温，可以防止升温速率过快导致硫酸铵大量自分解，造成氨气的损失。
14、在一些实施例中，所述双循环提浓的工艺为：在低于30℃的条件下，水循环捕集氨气后制成稀氨水，稀氨水经精馏塔循环后在塔顶吸收、冷凝得到氨水，所述氨水浓度≥15wt％。
15、在一些实施例中，步骤s3中的煅烧的条件为：在惰性气氛中，温度为780～800℃。将硫酸锌低于750℃焙烧金属硫酸盐不能分解完全，高于800℃焙烧，可能导致过度焙烧，产生zns等杂质。
16、在一些实施例中，步骤s3中，惰性气氛为氮气，所述氮气的通入量为0.1～1.0l/min。通入惰性气体，防止氨气被氧化。
17、在一些实施例中，所述二氧化硫液化的工艺为：在气体液化装置中，温度为≤-10℃，压力为1.5～2mpa。
18、在一些实施例中，步骤s3中，煅烧在管式炉中进行，管式炉的升温速率为3～10℃/min，焙烧时间为1.5～3h。逐步升温，防止升温过快，造成局部过热。
19、本申请中，步骤s2中涉及的化学反应式如下：
20、(nh4)2so4→nh4hso4+nh3↑
21、(nh4)2so4+zno→znso4+2nh3↑+h2o
22、nh4hso4+zno→znso4+2nh3↑+h2o
23、nh3+h2o→nh4oh
24、步骤s3中涉及的化学反应式为：
25、znso4→zno+so2↑+1/2o2↑
26、与现有技术相比，本申请的有益效果为：
27、(1)本申请中采用氧化锌分解硫酸铵，实现金属氧化物的高效循环，整套工艺基本没有废弃物的产生和排放，工艺流程清洁、高效、且成本低廉，为硫酸铵的处置提供了一条切实可行的新思路。
28、(2)本申请充分实现了硫酸铵的分解，其中氨回收率达91％以上，硫回收率达95％以上。
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1.一种金属氧化物辅助分解硫酸铵的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的金属氧化物辅助分解硫酸铵的方法，其特征在于，步骤S1中，工业硫酸铵废液pH调节为3.5～5.5后进行蒸发结晶，蒸发温度为100～200℃；硫酸铵粉末筛分精度为100～400目。
3.根据权利要求1所述的金属氧化物辅助分解硫酸铵的方法，其特征在于，步骤S2中的焙烧的条件为：在惰性气氛中，温度为450～500℃，所述惰性气氛为氮气，所述氮气的通入量为0.1～1.0L/min。
4.根据权利要求1所述的金属氧化物辅助分解硫酸铵的方法，其特征在于，步骤S2中，硫酸铵与氧化锌添加量按摩尔比计为1∶1.5～2。
5.根据权利要求1所述的金属氧化物辅助分解硫酸铵的方法，其特征在于，步骤S2中，焙烧在管式炉中进行，管式炉的升温速率为3～10℃/min，焙烧时间为1～3h。
6.根据权利要求1所述的金属氧化物辅助分解硫酸铵的方法，其特征在于，所述双循环提浓的工艺为：在低于30℃的条件下，水循环捕集氨气后制成稀氨水，稀氨水经精馏塔循环后在塔顶吸收、冷
7.根据权利要求1所述的金属氧化物辅助分解硫酸铵的方法，其特征在于，步骤S3中的煅烧的条件为：在惰性气氛中，温度为780～800℃，步骤S3中，惰性气氛为氮气，所述氮气的通入量为0.1～1.0L/min。
8.根据权利要求1所述的金属氧化物辅助分解硫酸铵的方法，其特征在于，所述二氧化硫液化的工艺为：在气体液化装置中，温度为≤-10℃，压力为1.5～2Mpa。
9.根据权利要求1所述的金属氧化物辅助分解硫酸铵的方法，其特征在于，步骤S3中，煅烧在管式炉中进行，管式炉的升温速率为3～10℃/min，焙烧时间为1.5～3h。
...【技术特征摘要】
1.一种金属氧化物辅助分解硫酸铵的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的金属氧化物辅助分解硫酸铵的方法，其特征在于，步骤s1中，工业硫酸铵废液ph调节为3.5～5.5后进行蒸发结晶，蒸发温度为100～200℃；硫酸铵粉末筛分精度为100～400目。
3.根据权利要求1所述的金属氧化物辅助分解硫酸铵的方法，其特征在于，步骤s2中的焙烧的条件为：在惰性气氛中，温度为450～500℃，所述惰性气氛为氮气，所述氮气的通入量为0.1～1.0l/min。
4.根据权利要求1所述的金属氧化物辅助分解硫酸铵的方法，其特征在于，步骤s2中，硫酸铵与氧化锌添加量按摩尔比计为1∶1.5～2。
5.根据权利要求1所述的金属氧化物辅助分解硫酸铵的方法，其特征在于，步骤s2中，焙烧在管式炉中进行，管式炉的升温速率为3～10℃/min，焙烧时间为1～...
【专利技术属性】
技术研发人员：袁治冶，马伟楼，周彤，易雨馨，张俊丰，汪形艳，陈珏锡，段江龙，
申请(专利权)人：湘潭电化科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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