[发明专利]一种利用金属硝酸盐热解制取硝酸的方法及其制备装置

说明书

本发明涉及工业废物处理领域，具体涉及适用于需要硝酸作为氧化剂的湿法冶金生产领域，本发明公开一种利用金属硝酸盐热解制取硝酸的方法及其装置，通过在密闭的装置中使金属硝酸盐粉末通过热解，产生O2、NO2及金属氧化物粉末，将得到的O2、NO2导入到吸收塔中，通过吸收塔中设有的吸收液循环吸收后，得到需要浓度的硝酸。本发明整个系统保持密封、保持正压，让硝酸盐在回转窑内充分热解，这个过程中所产生气体被吸收塔中的液体完全吸收，几乎无废气排放，无废水排放，硝酸浓度能满足湿法冶金生产需要，硝酸的回收率高，极大降低了硝酸的生产成本，同时有效解决了金属硝酸盐的回收利用。

技术领域

本发明涉及一种工业废物处理的方法及其制备装置，特别是一种利用金属硝酸盐热解制取硝酸的方法及其制备装置。

背景技术

硝酸HNO3与金属反应形成的盐类叫金属硝酸盐。硝酸盐是硝酸衍生的化合物的统称，一般由金属离子-铵离子和硝酸根离子组成。常见的有硝酸钠、硝酸钾、硝酸铵、硝酸钙、硝酸铅、硝酸铈等。硝酸盐是离子化合物，含有硝酸根离子NO3-和对应的正离子，如硝酸铵中的NH4+离子。常见的硝酸盐有：硝酸钠、硝酸钾、硝酸铵、硝酸钙、硝酸铅、硝酸铈等。硝酸盐几乎全部易溶于水，只有硝酸脲微溶于水，碱式硝酸铋难溶于水，所以溶液中硝酸根不能被其他绝大多数阳离子沉淀。

固体的硝酸盐加热时能分解放出氧，其中最活泼的金属的硝酸盐仅放出一部分氧而变成亚硝酸盐，其余大部分金属的硝酸盐，分解为金属的氧化物、氧和二氧化氮。硝酸盐在高温或酸性水溶液中是强氧化剂，但在碱性或中性的水溶液几乎没有氧化作用。硝酸根和金属离子可以按多种方式配位，包括单齿、双齿、叁齿或端梢、桥式等。

硝酸盐大量存在于自然界中，主要来源是固氮菌固氮形成，或在闪电的高温下空气中的氮气与氧气直接化合成氮氧化物，溶于雨水形成硝酸，在与地面的矿物反应生成硝酸盐。

硝酸盐的主要用途是供植物吸收的氮肥，氮元素不仅是氨基酸与蛋白质的主要成分，还可以合成叶绿素，促进光合作用，所以如果植物缺氮就会叶子枯黄。硝酸钠和硝酸钙是很好的氮肥。硝酸钾是制黑色火药的原料。硝酸铵可作肥料，也可制炸药。

在工业生产过程中，大多数行业都会直接或间接产生金属硝酸盐，但是这些硝酸根进入环境中被人体摄取后，可被还原为亚硝酸盐，亚硝酸盐在2017年10月27日，世界卫生组织国际癌症研究机构公布的致癌物清单初步整理参考，在导致内源性亚硝化条件下摄入的硝酸盐或亚硝酸盐在2A类致癌物清单中，严重危及人体安全，因此需要合理处理这部分硝酸盐。同时，在湿法冶金领域，生产过程中需要大量使用硝酸，但目前现有的硝酸制取方法设备昂贵、生产成本较高。需要一种安全、高效、节能、环保的硝酸盐的回收利用工艺方法及其制备装置。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对现有技术存在的问题，提供一种利用金属硝酸盐的热解制取硝酸的方法及其制备装置。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种利用金属硝酸盐热解制取硝酸的方法，在密闭的装置中使金属硝酸盐粉末通过热解，产生O2、NO2及金属氧化物粉末，将得到的O2、NO2导入到吸收塔中，通过吸收塔中设有的吸收液循环吸收后，得到需要浓度的硝酸。通过吸收液循环吸收，金属氧化物粉末通过螺旋输送机输出回收利用。

本发明热解的主要原理：金属硝酸盐热分解反应是指金属硝酸盐受热分解产生金属氧化物、NO₂、O₂，综合反应方程式如下:

2M(NO3)₂=2MO+4NO2↑+O2↑ ①

NO2在供氧充足的条件下，被水吸收，生成硝酸，吸收反应方程式如下:

4NO2+ O2+H2O=4HNO₃ ②

本发明涉及的金属硝酸盐是指：硝酸钙、硝酸镁、硝酸钠、硝酸钾、硝酸铜、硝酸铁等。