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

10000噸氧氯化鋯生產(chǎn)工藝改善研究和經(jīng)濟(jì)效益分析摘要:經(jīng)過對晶安高科萬噸氧氯化鋯生產(chǎn)工藝研究改善,在生產(chǎn)中取得很好經(jīng)濟(jì)效益,(1)洗渣中二氧化鋯回收率提升;(2)用于洗滌硅渣工業(yè)鹽酸加入量降低,降低了酸霧對環(huán)境污染;(3)水轉(zhuǎn)料中二氧化硅含量降低了,氧氯化鋯使回收率提升了;(4)水轉(zhuǎn)料中氧化鈉含量降低了,產(chǎn)品質(zhì)量得到提升;二次廢酸使用周期延長。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一個關(guān)鍵中間產(chǎn)品,其鋯化合物已被廣泛用于實際生活中,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、氯化法。其中兩酸兩堿法已不被企業(yè)采取,一酸一堿法成為生產(chǎn)主流。我企業(yè)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)點基礎(chǔ)上加以改善,前后進(jìn)行了從試驗室、生產(chǎn)中試到產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)一系列攻關(guān)研究。對生產(chǎn)工藝中部分關(guān)鍵工序進(jìn)行深入完善和改善,經(jīng)數(shù)月中試和生產(chǎn)驗證,取得較滿意效果?；厥章侍嵘?2%(其它企業(yè)為74%);雜質(zhì)降低(Fe2O310×10-6、Na2O15×10-6以下,其它企業(yè)為:Fe2O330×10-6、Na2O50×10-6);鹽酸單耗較其它企業(yè)少0.8噸左右;生產(chǎn)效率高;廢堿液、硅渣、揮發(fā)氯化氫得到合理利用并取得一定經(jīng)濟(jì)效益,成為中國同行業(yè)中最好生產(chǎn)工藝步驟。2氧氯化鋯生產(chǎn)工藝介紹一酸一堿法工藝步驟以下圖1。

3關(guān)鍵改善工序介紹經(jīng)對工藝數(shù)次、多原因試驗,結(jié)果表明,最有突破且能取得很好經(jīng)濟(jì)效益是“水洗轉(zhuǎn)型”工序和“硅渣洗滌”工序(即逆流洗滌工藝)。其它試驗已經(jīng)有驗證,不再反復(fù)。本研究關(guān)鍵對以上兩工序作了大量工作。水轉(zhuǎn)工序其關(guān)鍵目標(biāo)是除硅、鈉,是整個工藝關(guān)鍵工序,關(guān)系到鋯回收率和二次廢酸循環(huán)利用,因為每千克二氧化硅產(chǎn)生十千克硅渣,且吸附大量鋯,在棄置硅渣中流失。而鈉含量高將會在二次結(jié)晶時呈鹽份析出造成產(chǎn)品不合格和二次廢酸循環(huán)次數(shù)降低,需排放廢酸(廢酸成份:二氧化鋯35～40g/L、HCl5.5~5.7mol/L有害成份為Na2O)造成鋯和酸流失。并做了對比分析。改善后工序能取得相當(dāng)可觀經(jīng)濟(jì)效益。3.1“水洗轉(zhuǎn)型”工序水洗目標(biāo)是除硅,使鋯和硅分離,在水洗過程中,大部分Na2SiO3Na4SiO4NaAlO2Na3PO4、放射性物質(zhì)和反應(yīng)剩下NaOH等易溶于水,在漂洗中除去,而Na2ZrO3、Na2ZrSiO5難溶于水。轉(zhuǎn)型目標(biāo)是除鈉。水洗料液關(guān)鍵成份為鋯酸鈉,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,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,得水轉(zhuǎn)料。改善后工藝為水洗溫度為70℃時,按固液比1:8浸取一次,即進(jìn)行壓濾分離;按固液比1∶3加水,用廢液轉(zhuǎn)型,壓濾,得水轉(zhuǎn)料。其特點是水轉(zhuǎn)料鈉、硅含量下降,提升了勞動效率。3.2“硅渣洗滌”工序(即逆流洗滌工藝)硅渣洗滌工序目標(biāo):一次結(jié)晶后,水溶壓濾后硅渣會吸附氧氯化鋯,在棄置硅渣之前,須對其進(jìn)行洗滌,降低硅渣中鋯量,以預(yù)防鋯被硅渣帶走、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。

新工藝采取以下步驟見圖2。其特點是:硅渣含鋯量下降;采取回收酸洗滌;使水溶液酸度提升,降低了水溶液濃縮終點后工業(yè)酸加入量。4結(jié)果和討論4.1水洗轉(zhuǎn)型工序改善4.1.1試驗方法取適量燒結(jié)料,加一定量水在70℃時,攪拌、離心甩干,廢酸轉(zhuǎn)型、甩干,得轉(zhuǎn)型料,見表1。

4.1.2水轉(zhuǎn)工序新、舊生產(chǎn)工藝實際生產(chǎn)情況對比(表2)

從上表能夠看出,舊工藝水轉(zhuǎn)料中,每千克氧化鋯中有0.2096千克二氧化硅。而新工藝只有0.1782千克二氧化硅,比舊工藝硅降低了15%(1千克二氧化硅可產(chǎn)生10千克硅渣)。按年產(chǎn)氧氯化鋯10000噸計算(生產(chǎn)一噸氧氯化鋯產(chǎn)生一噸硅渣),可降低氧氯化鋯流失為133噸,折合人民幣79.8萬元。舊生產(chǎn)工藝水轉(zhuǎn)料中,每千克二氧化鋯所含氧化鈉為0.03748千克,新生產(chǎn)工藝只有0.03015千克,比舊工藝降低了19.6%，使二次廢酸鈉量上升幅度變小。因為二次廢酸在生產(chǎn)過程中不停循環(huán)使用,致使鈉量不停升高,至20g/L時,須全部排放一次,不然,鈉元素呈鹽份析出,使成品不合要求,故舊工藝為每四個月排放一次;按現(xiàn)行檢測結(jié)果趨勢分析,新工藝排放周期應(yīng)在八至九個月排放一次。4.2洗渣工序改善洗渣工序目標(biāo):一次結(jié)晶后,水溶壓濾后硅渣會吸附氧氯化鋯,在棄置硅渣之前,須對其進(jìn)行洗滌,降低硅渣中含鋯量,以預(yù)防鋯被硅渣帶走、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。采取以上逆流洗滌工藝,較原來舊工藝有較大優(yōu)越性(見表3)。

(1)節(jié)省鹽酸用量:因為硅渣洗滌從原工藝以水洗滌,改為以酸化和濃縮過程中回收冷凝酸,使得水溶液酸度普遍提升0.5mol/L,降低濃縮終點后工業(yè)酸加入量,平均每鍋鹽酸加入量降低60L,按10000T/年生產(chǎn)氧氯化鋯計算,可節(jié)省工業(yè)鹽酸用量936噸;折合人民幣561600元。(2)提升氧氯化鋯回收量:廢棄硅渣含鋯量由4.20%下降至2.0%。按年產(chǎn)氧氯化鋯10000噸計算,能夠多收氧氯化鋯465噸,累計人民幣279萬元。4.3經(jīng)濟(jì)效益分析及計算說明見表4。

5結(jié)論經(jīng)過幾年不停探索、研究、改善取得了突破性進(jìn)展。簡化了生產(chǎn)工藝步驟、提升了氧氯化鋯回收率(即增加了產(chǎn)品產(chǎn)量)、降低了原材料(鹽酸)消耗、降低了廢酸排放量。既產(chǎn)生了經(jīng)濟(jì)效益又含有社會效益。經(jīng)多個部門共同聯(lián)合跟蹤考察核實,認(rèn)為其經(jīng)濟(jì)效益是可觀。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%,回收率提升了4.64%,發(fā)明價值278.4萬元;(2)用回收冷凝酸洗滌硅渣,使水溶液濃縮后終點工業(yè)鹽酸加入量降低了936噸,發(fā)明價值56.16萬元,并降低了酸霧對環(huán)境污染;(3)水轉(zhuǎn)料中二氧化硅含量比舊工序降低了15%,降低了硅渣吸附氧氯化鋯,使回收率提升了1.33%,發(fā)明價值79.8萬元;(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)量得到提升;二次廢酸