基本信息
- 项目名称：
- 利用硼泥提取氢氧化镁及染料废水脱色工艺
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 为解决硼泥对环境造成的污染问题以及充分利用硼泥中的镁元素,本设计主要研究了如何从硼泥中提取高附加值产品氢氧化镁，并将提取后的硼泥残渣改性用于染料废水的脱色处理。本项目出发点针对性强，工艺路线新颖合理，环保节能。同时将硼泥废物利用，提高了硼泥中元素附加值。本项目的工业化将大大缓解我省硼泥大量排放堆积的现状，对解决我省乃至全国硼泥的污染减排状况有巨大的理论现实意义，具有很好的推广前景。
- 详细介绍：
- 本设计通过合理的工艺条件，从硼泥中的提取了合格的高附加值产品氢氧化镁，并将提取后的硼泥残渣改性用于染料废水的混凝脱色处理。硼泥是硼砂生产过程中的固体废弃物。为解决硼泥对环境造成的污染问题以及充分利用硼泥中的镁元素 ,采用硫酸与硼泥高温煅烧反 应制备氢氧化镁产品，同时将制取氢氧化镁过程中产生硼泥渣用于印染废水和含镍重金属废水的处理。本项目既解决了硼泥的环境污染问题，又根据硼泥本身含有的成份特点，将其废物利用，大大提高了硼泥中元素附加值。项目已成功确定了由硼泥制备符合相关国家标准的氢氧化镁产品（产品纯度大于90%）最佳工艺条件（煅烧温度、 煅烧时间、 液固比等）以及硼泥残渣处理印染废水的最佳工艺条件（最佳投加量、pH、条件沉降时间、最佳搅拌速度和转速等）。项目出发点针对性强，方案的工艺路线新颖合理，环保节能。本项目的工业化将大大缓解我省硼泥大量排放堆积的现状，实现硼泥的再资源化综合利用，对解决我省乃至全国硼泥的污染减排状况有巨大的理论现实意义。项目具有很好的推广前景。项目已申请国家专利1项（专利申请号：201010561705.2）
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 硼泥是以硼矿石或硼镁矿为原料生产硼砂以及硼酸等硼化工产品过程中排放的固体废弃物，主要的处理方法是堆积在一定区域排放，不但占用大量土地，对农田、地下水和大气环境产生危害，而且硼泥中大约4O%含量的氧化镁的排放也造成了镁资源的浪费。因此寻找合适的方法对硼泥中的镁加以回收利用，不仅能够获得巨大的经济效益，而且可以改善生态环境。 从硼泥中提取氢氧化镁是通过将硼泥与硫酸混合高温灼烧的方法。与单纯酸浸相比，灼烧的方法可以将更多的镁提取出来。通过用氢氧化钠来控制体系pH值使杂质离子生成沉淀过滤除去。在纯化浸出液的基础上，再加入氢氧化钠制备出氢氧化镁。同时将制取氢氧化镁过程中产生的硼泥渣用于印染废水的脱色处理。 本设计通过合理的工艺条件，不仅从硼泥中提取了合格的高附加值产品氢氧化镁，而且硼泥残渣对于染料废水的脱色处理效果很好。本项目出发点针对性强，工艺路线新颖合理，环保节能。同时将硼泥废物利用，提高了硼泥中元素附加值。 本工艺的主要技术指标有以下几点：制备氢氧化镁高温煅烧的最佳工艺为最佳煅烧温度为300℃，最佳煅烧时间为1h，最佳硼泥硫酸固液比为1：1，所得氢氧化镁的纯度为78％ ，镁的回收率为 56％ 。处理染料废水的最佳工艺条件为：投药量0.3～0.6g/L，搅拌速度200～350r/min、搅拌时间2min，沉降时间10～15min，常温（15～30℃）。在此工艺条件下的直接红染料废水的脱色率在98%以上，出水pH在6～9。
科学性、先进性
- 本设计确定了制备氢氧化镁高温煅烧的最佳工艺条件和处理染料废水的最佳工艺条件，在最佳工艺条件下，所得氢氧化镁的纯度为78% ，镁的回收率为 56％。直接红染料废水的脱色率在98%以上，出水pH在6～9。 本设计采用硫酸作为浸取剂而不是采用盐酸是因为酸用量为0.75ml时，达到了最大浸出量，继续增大用量，浸出率变化不大，基本维持在此值左右，硫酸用量0.75ml时较为合适。而且盐酸的腐蚀性大于硫酸且易挥发，会对反应器造成很大的腐蚀。从提高浸出量与经济效益两个方面综合考虑，本设计采用硫酸作为浸取剂。 通过将硼泥与硫酸混合高温灼烧的方法，将硼泥中的镁提取出来。与单纯酸浸相比，灼烧的方法可以将更多的镁提取出来。 将提取镁元素后的硼泥渣用于染料废水的处理，并与提取镁元素前的脱色效果进行比较。可以得到硼泥处理印染废水效果比去镁硼泥好，镁离子在废水处理中起到了重要作用。
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 实验完成阶段。本设计确定了制备氢氧化镁高温煅烧的最佳工艺条件和处理染料废水的最佳工艺条件。
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 实物图片：1不同实验方案的氢氧化镁产品；2改性后硼泥渣处理染料废水脱色效果
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 技术特点及优势：本设计从硼泥中的提取了合格的高附加值产品氢氧化镁，并将提取后的硼泥残渣改性用于染料废水的混凝脱色处理。实验过程采用硫酸作为浸取剂而不是采用盐酸，提高浸出量和经济效益。设计方案的出发点针对性强，工艺路线新颖合理，环保节能。 适用范围：产品氢氧化镁主要作为无机添加型阻燃剂和环保用品两方面的用途，提取氢氧化镁的产品过程中产生的硼泥残渣主要用于印染废水的处理。 推广前景的技术性说明：每吨硼泥可产生经济效益约900元人民币，由此可见，设计方案应用前景广阔，具有巨大的潜在推广空间。 市场分析和经济效益预测：硼泥为固体废弃物，根据工艺计算每吨硼泥中约含30% MgO，按照镁元素的转换率90%计算，每吨硼泥可产生约0.3吨氢氧化镁，改性水处理剂0.6吨；按照目前市场上氢氧化镁5000元/吨计算，水处理剂效益按照替代聚合氯化铝水处理剂800元/吨计算，扣除工艺成本每吨硼泥可产生经济效益约900元人民币。
同类课题研究水平概述
- 在对硼矿伴生资源及加工废弃物的综合利用方面，近年来涌现出了一批成果，这些成果在山东、辽宁地区得以推广应用，取得良好的社会效益和经济效益。 近年来，在综合利用方面取得的成果有： 1、硼泥制砖工艺： 以硼泥和炉渣为原料，经预处理后在粘合剂的存在下压模成型，然后采用免烧工艺，以蒸汽热蒸定型。产品质量符合国家标准。目前，营口广大实业公司已形成了年产两亿砌块的生产能力。 2、硼泥碳化法制备轻质碳酸镁、氧化镁工艺： 将经预处理的硼泥经消化、碳解，使其中的MgO转化为溶解度较大的Mg(HCO3)2，然后经过滤获重镁水。将重镁水热解获碱式碳酸镁沉淀，经漂洗、脱水、煅烧，最终制得轻质氧化镁。 3、硼泥酸解法制备氧化镁工艺： 以硫酸为分解剂，使硼泥中的MgCO3转化为 MgSO4而进入液相，经过滤、精制获纯净的MgSO4溶液。然后以碳酸氢盐或碳酸盐为沉淀剂，与溶液中的Mg2+反应生成碱式碳酸镁沉淀。再经漂洗、脱水、煅烧制得不同级别的氧化镁。 碱式碳酸镁母液经蒸发可收得副产品硫酸铵或经蒸氨、吸收制得氨水，循环使用。 4、硼泥复分解法制备碳酸镁、氧化镁工艺： 将经预处理的硼泥与硫酸铵溶液反应，生成硫酸镁，挥发出氨。氨气经吸收制得氨水。将来自煅烧系统的二氧化碳气体冷却、压缩进入碳化系统，与氨水反应使转化为碳酸铵溶液。以所获碳酸铵溶液与硫酸镁溶液中的镁离子反应，生成碱式碳酸镁沉淀。将沉淀漂洗、脱水、干燥制得碱式碳酸镁或直接煅烧制得氧化镁。碱式碳酸镁母液主要成份为硫酸铵，调整浓度后用于分解硼泥，循环使用。
