CN101602514B

CN101602514B - 一种高纯度特种芒硝的制造方法

Info

Publication number: CN101602514B
Application number: CN2008100446515A
Authority: CN
Inventors: 刘泽民; 苟兴无; 刘文良; 张大明; 余大海
Original assignee: SICHUAN CHUANMEI SPEICAL GLAUBER SALT CO Ltd
Current assignee: SICHUAN CHUANMEI SPEICAL GLAUBER SALT CO Ltd
Priority date: 2008-06-10
Filing date: 2008-06-10
Publication date: 2010-09-29
Anticipated expiration: 2028-06-10
Also published as: CN101602514A

Abstract

本发明提供了一种高纯度特种芒硝的制造方法，用泵泵入40-70℃的热水，将矿石中的芒硝溶解，形成含有多种杂质的硝水：在化学除杂处理时，根据原硝水中测得钙镁离子的含量计算加入碳酸钠的量，同时过量10-20％；并根据原硝水中测得铁、砷、铅、镉、锑等重金属离子含量计算加入硫化钠的量，过量20-30％；然后加入氢氧化钠使硝水的pH值达到9-11；再加入0.1-0.3％wt多聚硫酸铁、聚合硫酸氯化铁铝使生成的各种沉淀物质沉降，最后加入硫酸调节硝水的pH值达到7-7.5。所述含结晶水的湿硝在温度为45-80℃保温静置0.5-3.0小时干燥后进行流化床处理；从而得到高纯度的无水特种芒硝。该芒硝在室温较长的放置不会结块，可广泛用于食品、医药等行业。

Description

一种高纯度特种芒硝的制造方法

所属技术领域：

本发明属于无机化学品的精加工领域，或精细化工领域。

背景技术：

十水硫酸钠就是芒硝，芒硝(Na₂SO₄·10H₂O)，白色细粒结晶或粉末，易溶于水，有吸湿性，无臭，无毒。硫酸钠可形成七水物和十水物，七水物(Na₂SO₄·7H₂O)为白色斜方晶体。加热至24.4℃时转为无水物。硫酸钠与碳在高温反应时被还原为硫化钠。广泛用于制造硫化钠，硅酸钠等，也用于造纸，玻璃，印染，合成纤维，制革、食品、医药、化工等工业。此外，还用作有色金属选矿、瓷釉、橡胶、化肥、轻质材料的掺混剂，也是水泥、混泥土的添加剂以及有机化工产品合成和制备的催化剂。

传统的制硝工艺流程采用等当量化学处理除去原硝水中的钙、镁、砷、铅、镉、锑等金属离子杂质，使芒硝结晶析出，采用离心分离出芒硝晶体，然后，将芒硝晶体进行热熔真空蒸发脱除结晶水，干燥冷却芒硝，像这样生产得到的产品纯度低，芒硝贮存一定时间后就会产生结块，从而在其使用的时候造成不便。

发明内容

鉴于现有技术的以上缺点，本发明的目的是寻求一种既能保持产品的纯度又能改善产品结潮性的新的生产工艺方法，本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种高纯度特种芒硝的制造方法，用泵泵入40-70℃的热水，将矿石中的芒硝溶解，形成含有多种杂质的硝水，经过化学处理除去钙、镁等离子以及铁、砷、铅、镉、锑等重金属离子杂质、采用真空加热蒸发水份后，冷却形成含有一定结晶水的芒硝和芒硝的饱和溶液，离心分离得到含结晶水的湿硝，湿硝输送到干燥装置进行干燥，并经流化床处理，从而得到高纯度的无水特种芒硝，其中：在化学除杂处理时，根据原硝水中测得钙镁离子的含量计算加入碳酸钠的量，同时过量10-20％；并根据原硝水中测得铁、砷、铅、镉、锑等重金属离子含量计算加入硫化钠的量，过量20-30％；然后加入氢氧化钠使硝水的PH值达到9-11；再加入0.1-0.3％wt多聚硫酸铁、聚合硫酸氯化铁铝(PAFCS)使生成的各种沉淀物质沉降，最后加入硫酸调节硝水的PH值达到7-7.5；所述含结晶水的湿硝在温度为45-80℃保温静置0.5-3.0小时干燥后进行流化床处理。

采用本发明的方法可以更有效地处理除去原硝水中的钙、镁、砷、铅、镉、锑等金属离子杂质，制得的无水高纯度特种芒硝在贮存时间较长时也不会因此而结块。

附图说明

图1为本发明采用的工艺路线图。

图2为本发明无水芒硝实施例纯度数据表。

图3为本发明含结晶水芒硝实施例纯度数据表。

具体实施方式

如图1所示，本发明采用含有芒硝(硫酸钠)的矿石，用泵泵入40-70℃的热水，将矿石中的芒硝(硫酸钠)溶解，形成含有多种杂质的芒硝(硫酸钠)溶液(简称：硝水)，经过化学处理除去钙、镁、砷、铅、镉、锑等金属离子杂质、采用真空加热蒸发水份后，冷却形成含有一定结晶水的芒硝和芒硝的饱和溶液，在经过离心分离出含结晶水的芒硝和饱和溶液，得到含结晶水的芒硝，而饱和溶液返回加热真空蒸发釜再利用，也可以将含结晶水的芒硝输入热熔真空蒸发釜进一步脱除芒硝中的结晶水，脱水釜内的固体芒硝保温静置0.5-3.0小时，再经离心分离获得含水3-6％的湿硝，湿硝输送到干燥装置进行干燥，并经流化床处理，从而得到高纯度的无水特种芒硝。

1)、采用过滤的方式，除去机械杂质。

2)、采用加入碳酸钠、硫化钠、氢氧化钠，多聚硫酸铁、聚合硫酸氯化铁铝等化学物质除去硝水中的钙、镁等离子以及铁、砷、铅、镉、锑等重金属离子在硝水中的总含量低于10ppm。

3)、根据原硝水中测得钙镁离子的含量计算加入碳酸钠的量，同时过量10-20％；并根据原硝水中测得铁、砷、铅、镉、锑等重金属离子含量计算加入硫化钠的量，过量20-30％；然后加入氢氧化钠使硝水的PH值达到9-11；再加入0.1-0.3％wt多聚硫酸铁、聚合硫酸氯化铁铝使生成的各种沉淀物质沉降，最后加入硫酸调节硝水的PH值达到7-7.5。

4)、采用五效热真空蒸发釜蒸发硝水中的多余水份，然后冷却使之形成一种含有结晶水的芒硝和其饱和溶液，经过离心分离得到含结晶水的高纯度特种芒硝。

5)、可以将4)得到含结晶水的高纯度特种芒硝，再采用五效热熔真空蒸发釜进一步除去芒硝中的结晶水。

6)、将5)得到的芒硝在温度为45-80℃保温静置0.5-3.0小时。

7)、采用LLC-I型流化床处理芒硝，分离出粗颗粒和细颗粒芒硝。

8)、经过流化床处理后的芒硝不会结块。

本发明工艺流程简述：

本发明的目的是生产一种高纯度特种芒硝，工艺流程和条件与本申请人2007年申请的一种粗颗粒特种芒硝的制造方法，申请号：200710050394.1和一种超细颗粒特种芒硝的制造方法，申请号200710050393.7中简述的工艺流程和条件相似。在本发明中只针对原硝水处流程进行一定的简述。

原硝水经水蒸汽两级预热到50℃左右，根据检测出的钙、镁、以及铁、砷、铅、镉、锑等重金属离子等杂质的含量，计算加入过量10％-20％的纯碱、过量20-30％的硫化碱、烧碱、多聚硫酸铁等处理剂，以除去钙、镁、以及铁、砷、铅、镉、锑等重金属离子杂质，经澄清、过滤，再加入硫酸中和除去过量的碳酸钠、硫化钠、氢氧化钠、多聚硫酸铁、聚合硫酸氯化铁铝(PAFCS)等物质，送至真空蒸发工段。

由于钙、镁、以及铁、砷、铅、镉、锑等金属离子杂质在硝水中以离子形式存在，为了达到纯化硝水的目的，先后在硝水中加入纯碱、硫化碱、多聚硫酸铁、烧碱等化学物质，其化学处理钙、镁、以及铁、砷、铅、镉、锑等金属离子的离子化学方程式大致为：

Ca²⁺+S^2-＝CaS

Ca²⁺+CO₃ ^2-＝CaCO₃

Mg²⁺+S^2-＝MgS

Mg²⁺+CO₃ ^2-＝MgCO₃

Fe²⁺+S^2-＝FeS

2Fe³⁺+2S^2-+2H₂O＝FeS+Fe(OH)₂+H₂S

Pb²⁺+S^2-＝PbS

2As³⁺+3S^2-＝As₂S₃

Sb²⁺+S^2-＝SbS

Cd²⁺+S^2-＝CdS

其中：CaS、CaCO₃、MgS、MgCO₃、FeS、Fe(OH)₂、CdS、As₂S₃、SbS、PbS等物质以沉淀形式出现，同时多聚硫酸铁、聚合硫酸氯化铁铝(PAFCS)为絮凝剂，使这些细小沉淀很快结块沉降、过滤处理后，硝水中含有很少量的钙、镁、铁、砷、铅、镉、锑等金属离子，再加入处理剂进一步处理出去后，加入适量硫酸调节硝水的PH值到7-7.5之间，从而使硝水中的砷、铅、镉、锑重金属离子总含量低于10ppm.

在本发明中还可能加入其它絮凝剂如：硫酸铝、氯化铝、硫酸铁、氯化铁、聚硅铝(铁)、聚磷铝(铁)、多聚硫酸铁、聚合硫酸氯化铁铝(PAFCS)、聚胺型-低分子量阳离子型、丙烯酰胺的共聚物，非离子型有机高分子絮凝剂-聚丙烯酰胺、阴离子型有机高分子絮凝剂-聚丙烯酸、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸钙以及聚丙烯酰胺的加碱水解物等聚合物、丙烯酰胺和苯乙烯磺酸盐、木质磺酸盐、丙烯酸、甲基丙烯酸等共聚物、季铵化的聚丙烯酰胺、微生物絮凝剂PF101，尤其以聚硫酸铁、聚合硫酸氯化铁铝(PAFCS)、丙烯酰胺和苯乙烯磺酸盐、木质磺酸盐、丙烯酸、甲基丙烯酸等共聚物、季铵化的聚丙烯酰胺为絮凝剂的效果较好，以多聚硫酸铁、聚合硫酸氯化铁铝(PAFCS)为絮凝剂的效果最好。

下面的实施例可更详细地说明本发明，但不以任何形式限制本发明。实施例1-6是生产无水高纯度特种芒硝，实例7-8是生产含结晶水的高纯度特种芒硝。

实施例1：

用泵泵入40℃的热水，将矿石中的芒硝(硫酸钠)溶解，形成含有多种杂质且含硫酸钠浓度为20.7％的硝水，加入2641.4g/m³碳酸钠和794.1g/m³的硫化钠，然后加入氢氧化钠使硝水的PH值达到9；再加入0.1％wt多聚硫酸铁使生成的各种沉淀物质沉降，最后加入硫酸调节硝水的PH值达到7.0，这样经过除去杂质、五效热真空蒸发水份，形成含有结晶水的芒硝和芒硝的饱和溶液，在经过离心分离出含结晶水的芒硝和饱和溶液，饱和溶液返回五效热真空蒸发釜再利用，将含结晶水的芒硝输入热熔真空蒸发釜进一步脱除芒硝中的结晶水，当脱水釜的水分含量降低到3％时，脱水釜内的固体芒硝在45℃的情况下保温静置0.5小时，再输入LLC-I型流化床进行冷却分离出细小的芒硝颗粒。硝水和生产得到芒硝纯度的各种数据见图2。

实施例2：

用泵泵入70℃的热水，将矿石中的芒硝(硫酸钠)溶解，形成含有多种杂质且含硫酸钠浓度为32.1％的硝水，加入2872.1g/m³碳酸钠和836.1g/m³的硫化钠，然后加入氢氧化钠使硝水的PH值达到10；再加入0.15％wt聚合硫酸氯化铁铝(PAFCS)使生成的各种沉淀物质沉降，最后加入硫酸调节硝水的PH值达到7.1，这样经过除去杂质、五效热真空蒸发水份，形成含有结晶水的芒硝和芒硝的饱和溶液，在经过离心分离出含结晶水的芒硝和饱和溶液，饱和溶液返回五效热真空蒸发釜再利用，将含结晶水的芒硝输入热熔真空蒸发釜进一步脱除芒硝中的结晶水，当脱水釜的水分含量降低到3％时，脱水釜内的固体芒硝在45℃的情况下保温静置0.5小时，再入LLC-I型流化床进行冷却分离出细小的芒硝颗粒。硝水和生产得到芒硝纯度的各种数据见图2。

实施例3：

用泵泵入50℃的热水，将矿石中的芒硝溶解，形成含有多种杂质且含硫酸钠浓度为25.8％的硝水，加入2641.4g/m³碳酸钠和889.2g/m³的硫化钠，然后加入氢氧化钠使硝水的PH值达到10；再加入0.25％wt聚合硫酸氯化铁铝(PAFCS)使生成的各种沉淀物质沉降，最后加入硫酸调节硝水的PH值达到7.4，这样经过除去杂质、五效热真空蒸发水份，形成含有结晶水的芒硝和芒硝的饱和溶液，在经过离心分离出含结晶水的芒硝和饱和溶液，饱和溶液返回五效热真空蒸发釜再利用，将含结晶水的芒硝输入热熔真空蒸发釜进一步脱除芒硝中的结晶水，当脱水釜的水分含量降低到6％时，脱水釜内的固体芒硝在45℃的情况下保温静置3.0小时，再输入LLC-I型流化床进行冷却分离出细小的芒硝颗粒。硝水和生产得到芒硝纯度的各种数据将见图2。

实施例4：

用泵泵入60℃的热水，将矿石中的芒硝溶解，形成含有多种杂质且含硫酸钠浓度为29.4％的硝水，加入2684.1g/m³碳酸钠和870.5g/m³的硫化钠，然后加入氢氧化钠使硝水的PH值达到11；再加入0.3％wt多聚硫酸铁使生成的各种沉淀物质沉降，最后加入硫酸调节硝水的PH值达到7.5，这样经过除去杂质、五效热真空蒸发水份，形成含有结晶水的芒硝和芒硝的饱和溶液，在经过离心分离出含结晶水的芒硝和饱和溶液，饱和溶液返回五效热真空蒸发釜再利用，将含结晶水的芒硝输入热熔真空蒸发釜进一步脱除芒硝中的结晶水，当脱水釜的水分含量降低到6％时，脱水釜内的固体芒硝在80℃的情况下保温静置0.5小时，再输入LLC-I型流化床进行冷却分离出细小的芒硝颗粒。硝水和生产得到芒硝纯度的各种数据将见图2。

实施例5：

用泵泵入65℃的热水，将矿石中的芒硝溶解，形成含有多种杂质且含硫酸钠浓度为30.1％的硝水，加入2631.8g/m³碳酸钠和870.1g/m³的硫化钠，然后加入氢氧化钠使硝水的PH值达到10；再加入0.3％wt多聚硫酸铁使生成的各种沉淀物质沉降，最后加入硫酸调节硝水的PH值达到7.2，这样经过除去杂质、五效热真空蒸发水份，形成含有结晶水的芒硝和芒硝的饱和溶液，在经过离心分离出含结晶水的芒硝和饱和溶液，饱和溶液返回五效热真空蒸发釜再利用，将含结晶水的芒硝输入热熔真空蒸发釜进一步脱除芒硝中的结晶水，当脱水釜的水分含量降低到6％时，脱水釜内的固体芒硝在80℃的情况下保温静置3.0小时，再输入LLC-I型流化床进行冷却分离出细小的芒硝颗粒。硝水和生产得到芒硝纯度的各种数据见图2。

实施例6：

用泵泵入55℃的热水，将矿石中的芒硝溶解，形成含有多种杂质且含硫酸钠浓度为27.3％的硝水，加入2766.6g/m³碳酸钠和898.4g/m³的硫化钠，然后加入氢氧化钠使硝水的PH值达到9；再加入0.2％wt聚合硫酸氯化铁铝(PAFCS)使生成的各种沉淀物质沉降，最后加入硫酸调节硝水的PH值达到7.5，这样经过除去杂质、五效热真空蒸发水份，形成含有结晶水的芒硝和芒硝的饱和溶液，在经过离心分离出含结晶水的芒硝和饱和溶液，饱和溶液返回五效热真空蒸发釜再利用，将含结晶水的芒硝输入热熔真空蒸发釜进一步脱除芒硝中的结晶水，当脱水釜的水分含量降低到3％时，脱水釜内的固体芒硝在80℃的情况下保温静置0.5小时，再输入LLC-I型流化床进行冷却分离出细小的芒硝颗粒。硝水和生产得到芒硝纯度的各种数据见图2。

实施例7：

用泵泵入67℃的热水，将矿石中的芒硝溶解，形成含有多种杂质且含硫酸钠浓度为31.1％的硝水，加入2831.4g/m³碳酸钠和854.1g/m³的硫化钠，然后加入氢氧化钠使硝水的PH值达到11；再加入0.18％wt多聚硫酸铁使生成的各种沉淀物质沉降，最后加入硫酸调节硝水的PH值达到7.1，这样经过除去杂质、五效热真空蒸发水份，形成含有结晶水的芒硝和芒硝的饱和溶液，在经过离心分离出含芒硝的过饱和溶液，得到含结晶水的高纯度特种芒硝，饱和溶液返回五效热真空蒸发釜再利用。硝水和生产得到芒硝纯度的各种数据见图3。

实施例8：

用泵泵入59℃的热水，将矿石中的芒硝溶解，形成含有多种杂质且含硫酸钠浓度为29.3％的硝水，加入3282.3g/m³碳酸钠和894.1g/m³的硫化钠，然后加入氢氧化钠使硝水的PH值达到9；再加入0.3％wt聚合硫酸氯化铁铝(PAFCS)使生成的各种沉淀物质沉降，最后加入硫酸调节硝水的PH值达到7.2，其他同实施例7硝水和生产得到芒硝纯度的各种数据见图3。

Claims

1.一种高纯度特种芒硝的制造方法，用泵泵入40-70℃的热水，将矿石中的芒硝溶解，形成含有多种杂质的硝水，经过化学处理除去钙、镁离子以及铁、砷、铅、镉、锑重金属离子杂质、采用真空加热蒸发水份后，冷却形成含有一定结晶水的芒硝和芒硝的饱和溶液，离心分离得到含结晶水的湿硝，湿硝输送到干燥装置进行干燥，并经流化床处理，从而得到高纯度的无水特种芒硝，其中：

在化学除杂处理时，根据原硝水中测得钙镁离子的含量计算加入碳酸钠的量，过量10-20％加入碳酸钠；并根据原硝水中测得铁、砷、铅、镉、锑重金属离子含量计算加入硫化钠的量，过量20-30％加入硫化钠；然后加入氢氧化钠使硝水的pH值达到9-11；再加入0.1-0.3％wt的絮凝剂使生成的各种沉淀物质沉降，最后加入硫酸调节硝水的pH值达到7-7.5。

2.根据权利要求1所述的高纯度特种芒硝的制造方法，其特征为，所述絮凝剂为多聚硫酸铁或聚合硫酸氯化铁铝。

3.根据权利要求1所述的高纯度特种芒硝的制造方法，其特征为，所述含结晶水的湿硝在温度为45-80℃保温静置0.5-3.0小时干燥后进行流化床处理。

4.根据权利要求1所述的高纯度特种芒硝的制造方法，其特征为，采用五效热真空蒸发釜进行真空加热蒸发处理。