鉬酸銨的清潔生產(chǎn)工藝

王 銳，張建洲，劉彩霞

(洛陽理工學院 環(huán)境工程與化學系，河南 洛陽 471000)

鉬酸銨的清潔生產(chǎn)工藝

王 銳，張建洲，劉彩霞

(洛陽理工學院 環(huán)境工程與化學系，河南 洛陽 471000)

以酸－鹽預處理—離子交換組合工藝替代傳統(tǒng)工藝，提出了氧化鉬、氨生產(chǎn)鉬酸銨清潔生產(chǎn)工藝。該工藝采用液、渣雙循環(huán)代替液單循環(huán)，以電鍋爐替換燃煤鍋爐。含氨廢氣采用酸性生產(chǎn)廢水吸收，產(chǎn)生的高濃度含氨廢液進行汽提處理，分離出的氨回用于生產(chǎn)，廢液和含氨廢氣處理后均達標排放，基本實現(xiàn)了鉬酸銨的清潔生產(chǎn)。采用該清潔生產(chǎn)工藝生產(chǎn)鉬酸銨，每生產(chǎn)1 t產(chǎn)品可從廢液中回收氨0.24 t，按氨回收量187 t/a計算，可節(jié)約資金約56.2萬元/a。

鉬酸銨;汽提;清潔生產(chǎn);回用

鉬酸銨是鉬化工制品中一種重要的產(chǎn)品，不僅是生產(chǎn)鉬粉、鉬金屬制品的主要原料，還可用于化學試劑、催化劑、阻燃劑、微生物肥及藥物等方面。近年來，隨著鉬的需求和價格的不斷上漲，我國鉬酸銨產(chǎn)能不斷擴大。2008年末，產(chǎn)能已達到近2× 104t/a［1］，年產(chǎn)值約24億元。傳統(tǒng)鉬酸銨生產(chǎn)工藝有酸－鹽預處理工藝、加壓氧化鉬精礦工藝、水洗—離子交換工藝等，這些工藝對設備要求苛刻或者對原材料要求高，酸、堿、氨消耗量大，并產(chǎn)生大量低濃度SO2廢氣和高濃度NH+4－N廢水，如直接排放將對環(huán)境造成嚴重污染。

本工作針對傳統(tǒng)工藝的不足，根據(jù)清潔生產(chǎn)評價中的四大類指標［2］，考慮到鉬酸銨生產(chǎn)特點，從原材料、能源、技術工藝、污染物產(chǎn)生量、污染物回收、設備六個方面進行改進［3－4］。以液、渣雙循環(huán)代替液單循環(huán)，以電鍋爐替換燃煤鍋爐，酸性廢水吸收處理含氨廢氣，采用汽提工藝處理高濃度含氨廢液，分離出的氨回用于生產(chǎn)，解決了廢液和含氨廢氣的排放問題，基本實現(xiàn)了鉬酸銨的清潔生產(chǎn)。

1 傳統(tǒng)鉬酸銨生產(chǎn)工藝

1.1 酸－鹽預處理工藝

酸中和母液可作為酸－鹽預處理液和洗滌用水而循環(huán)使用，簡化了工藝流程，且產(chǎn)品中鉀、鈉含量較低。缺點是該工藝采用鉬精礦為原料，焙燒過程中會產(chǎn)生大量低濃度SO2廢氣和高濃度NH+4－N廢水(ρ(NH+4－N)約為60 000 mg/L)，難于處理，對環(huán)境影響大［5］。

圖1 酸－鹽預處理鉬酸銨生產(chǎn)工藝流程

1.2 加壓氧化鉬精礦工藝

加壓氧化鉬酸銨生產(chǎn)工藝流程見圖2。將酸－鹽預處理變?yōu)樗嵝曰驂A性介質(zhì)加壓氧化，加壓浸出溶液采用萃取工藝處理。該工藝具有金屬回收率高、工藝流程短等特點［6］。缺點是:加壓氧化過程中需加壓，對設備要求比較苛刻;萃余液中含酸約200 g/L，一般只能用石灰石中和處理，工藝耗堿量大;堿浸液需酸化才能進行萃取，輔助材料成本高［6－7］。

圖2 加壓氧化鉬精礦鉬酸銨生產(chǎn)工藝流程

1.3 水洗—離子交換工藝

水洗—離子交換鉬酸銨生產(chǎn)工藝流程見圖3。美國AMAX公司以工業(yè)氧化鉬為原料采用水洗—離子交換工藝生產(chǎn)二鉬酸銨和七鉬酸銨，該工藝對原料的要求較高，工業(yè)氧化鉬中鉬質(zhì)量分數(shù)為54% ～58%［1］。

圖3 水洗—離子交換鉬酸銨生產(chǎn)工藝流程

2 鉬酸銨清潔生產(chǎn)工藝

2.1 工藝流程

接觸到大地的氣息，我受傷的根部傳來一點溫熱和慰藉，但是我還是感到虛弱和眩暈，我受傷的主根根部喪失了吸收水分和養(yǎng)分的能力，緊靠殘留的、被草要子層層包裹的須根吸收著人們澆灌下來洗菜的濁水，無法滿足我茂盛枝葉的蒸騰所需。看著為假植我而忙碌的賈鵬飛憐惜的目光和折騰一夜疲憊的眼神，我決定堅強地活下去。于是我開始伸展虛弱的根須，吮吸土中的水分，并且開始光合作用，以制造養(yǎng)分，輸送到根部促進傷口的恢復。我看到了窗內(nèi)一場丑惡的交易。

2.1.1 生產(chǎn)工藝

鉬酸銨清潔生產(chǎn)工藝采用酸－鹽預處理與離子交換組合工藝，流程見圖4。該工藝以工業(yè)氧化鉬為原料，先進行酸－鹽預處理，預處理液經(jīng)壓濾后，濾餅氨浸并再次過濾，濾液回流至預處理階段，提高鉬回收率。初次壓濾液進入離子交換柱，利用樹脂對不同離子的親和力，有效除去P、As和Si等雜質(zhì)，實現(xiàn)鉬的轉(zhuǎn)型，得到純凈的精鉬酸銨溶液［8］。精鉬酸銨溶液經(jīng)酸沉、離心分離和烘干等工序得到工業(yè)產(chǎn)品四鉬酸銨。

2.1.2 污染物處理與回收工藝

污染物處理工藝流程見圖5。首先向酸性廢水中投加次氯酸鈉，將Fe2+氧化為Fe3+，處理后的酸性廢水通過耐蝕泵打入填料吸收塔吸收含氨廢氣，含氨廢氣中氨的去除率達到95.4%，凈化氣體達標排放。調(diào)節(jié)吸收液pH為11，在沉淀池停留24 h，金屬離子被共沉淀到池底［9］，上清液經(jīng)預熱泵入汽提脫氨塔噴淋。噴淋液經(jīng)過再沸器進一步加熱沸騰生成含氨和水蒸氣的混合氣體，混合氣體在塔頂部經(jīng)冷凝器作用后，水冷卻成液體回流，氨氣通過管道引入氨浸罐回用于生產(chǎn)。

圖4 鉬酸銨清潔生產(chǎn)工藝流程

圖5 污染物處理工藝流程

2.2 清潔生產(chǎn)新工藝技術特點

2.2.1 選用清潔原材料

傳統(tǒng)工藝采用鉬精礦氧化焙燒生成鉬焙砂，同時還生成金屬氧化物、細顆粒粉塵及SO2等污染物。根據(jù)統(tǒng)計資料，焙燒鉬精礦外排尾氣中總懸浮顆粒物(TSP)質(zhì)量濃度在1 500～2 000 mg/m3，SO2質(zhì)量濃度在10 000～20 000 mg/m3之間［10］。清潔生產(chǎn)工藝采用工業(yè)氧化鉬替代鉬焙砂，從源頭上減少了SO2廢氣量和廢渣量，減少了廢水中Fe、Cu等金屬離子的濃度。

2.2.2 以清潔能源代替?zhèn)鹘y(tǒng)能源

清潔生產(chǎn)工藝以電鍋爐替換燃煤鍋爐，平均每年分別減少大氣污染物SO2、煙塵的排放量45.50 t和36.14 t;利用氣提出水中的余熱預熱，提高了熱利用率，且總排出水水溫30℃左右，減少了對環(huán)境的熱污染。

2.2.3 采用先進技術工藝

采用傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)，廢渣中的鉬含量為1 000 mg/kg，造成鉬資源的浪費;清潔生產(chǎn)工藝中，以液、渣雙循環(huán)替代液單循環(huán)，循環(huán)回收母液中的鉬，鉬的回收率達到99.7%，廢渣中鉬含量小于46 mg/kg，減少了鉬資源的浪費;采用加堿沉淀工藝，廢水中的鉬、Fe和Cu等金屬轉(zhuǎn)化到廢渣里，減少了在廢水中的排放濃度。

2.2.4 降低污染物產(chǎn)生量

傳統(tǒng)工藝僅僅母液循環(huán)，酸性廢水產(chǎn)生量大;清潔生產(chǎn)工藝采用離子交換法，洗脫液酸性廢水產(chǎn)生量較傳統(tǒng)工藝少20%。高濃度含氨廢水采用生物法或多效蒸發(fā)處理，出水難以達標排放，且容易造成NH+4－N損失［11］;清潔生產(chǎn)工藝中汽提工藝具有高效的特點。清潔生產(chǎn)工藝廢水中Fe(OH)3共沉淀其他金屬離子，不用投加絮凝劑，絮凝污泥量少，減少了固體廢渣的排放量。清潔生產(chǎn)工藝與酸沉工藝比較不產(chǎn)生SO2和TSP廢氣，較蒸發(fā)濃縮工藝產(chǎn)生的含氨廢氣量少。

2.2.5 回收廢棄物

鉬酸銨生產(chǎn)廢氣中的氨采用酸性廢水吸收，增加了吸收效率，減少了生產(chǎn)用水量，廢氣中的氨回收率達到95%。廢水中的氨采用汽提工藝回收，氨回收率達到99.99%。濾餅、濾液中的鉬均通過離子交換工藝回收，鉬的回收率達到99.7%。

2.2.6 采用節(jié)能環(huán)保型設備

清潔生產(chǎn)過程中的主要設備如氨浸反應釜、陰離子交換柱、烘干機、抽濾機、壓濾機等均選用節(jié)能環(huán)保型設備，符合清潔生產(chǎn)要求。

2.2.7 達標排放污染物

處理后鉬酸銨生產(chǎn)廢氣中的氨質(zhì)量濃度小于5 mg/m3，符合GB 14554—93《惡臭污染物排放標準》［12］中三級標準，可達標排放;出水ρ(NH+4－N)小于15 mg/L，ρ(NH+4－N)、pH和色度均達到了GB 8978—1996《污水綜合排放標準》［13］一級排放標準要求。

3 清潔生產(chǎn)技術經(jīng)濟分析

3.1 傳統(tǒng)工藝與清潔生產(chǎn)工藝技術指標和污染物指標對比

鉬酸銨生產(chǎn)傳統(tǒng)工藝和清潔生產(chǎn)工藝比較，單位產(chǎn)品能耗指標見表1，污染物排放指標見表2。

3.2 主要經(jīng)濟指標

采用清潔生產(chǎn)工藝，每生產(chǎn)1 t成品鉬酸銨的同時可回收0.24 t氨，回用于生產(chǎn)。按氨回收量187 t/a，液氨價格0.3萬元/t計算，可節(jié)約資金約56.2萬元/a。

表1 單位產(chǎn)品能耗指標

表2 污染物指標

4 結論

a)以酸－鹽預處理—離子交換組合工藝替換傳統(tǒng)工藝，以液、渣雙循環(huán)工藝代替液單循環(huán)，減少廢水排放量20%，出水中氨回收率達到99.99%，取得了很好的污染防治效果。

b)每生產(chǎn)1 t成品鉬酸銨的同時可回收0.24 t氨，與傳統(tǒng)工藝相比，附加產(chǎn)值720元/t，按氨回收量187 t/a計算，可節(jié)約資金約56.2萬元/a。

c)采用酸性生產(chǎn)廢水吸收處理含氨廢氣、汽提工藝處理高濃度含氨廢液，分離出的氨回用于生產(chǎn)。處理后的廢氣中氨質(zhì)量濃度小于5 mg/m3，符合GB 14554—93《惡臭污染物排放標準》中的三級標準，出水達到了GB 8978—1996《污水綜合排放標準》一級排放標準要求，環(huán)境效益良好。

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Cleaner Production Process for Ammonium M olybdate

Wang Rui，Zhang Jianzhou，Liu Caixia

(Department of Environmental Engineering and Chem istry，Luoyang Institute of Science and Technology，Luoyang Henan 471000，China)

The acid-salt pretreatment-ion exchange combined process for cleaner production of ammonium molybdate from MO3and NH3is put forward to substitute the traditional process.In the new process，the liquid-slag dual-cycle is used instead of the liquid single-cycle，and the electric boiler is used instead of the coal-fired boiler;The NH3-containing waste gas is treated by acidic wastewater absorption，and the high-concentration NH3waste liquid is treated by steam stripping;The separated NH3is recycled into the production，and the treated waste liquid and waste gas can meet the discharge standards.with this process，the cleaner production of ammonium molybdate can be realized.0.24 t of NH3can be recovered from the waste liquid generated for 1 t of ammonium molybdate.According to 187 t/a of NH3recovery，the production cost can be saved by about562 000 Yuan/a.

ammonium molybdate;steam stripping;cleaner production;reuse

X383

A

1006－1878(2011)03－0265－04

2010－10－08;

2010－12－22。

王銳(1976—)，男，湖北省松滋市人，碩士，講師，主要從事環(huán)境工程教學及鉬化工清潔生產(chǎn)研究。電話0379－65928271，電郵daxia_wang008@163.com。

(編輯 張艷霞)