CN101844781B

CN101844781B - 一种高纯度无水芒硝的制造工艺

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Publication number: CN101844781B
Application number: CN2010101788945A
Authority: CN
Inventors: 刘泽民; 李栋良; 刘文良; 苟兴无; 张大明; 李春先; 李洪清
Original assignee: SICHUAN PROVINCE CHUANMEI MIRABILITE CO Ltd
Current assignee: SICHUAN PROVINCE CHUANMEI MIRABILITE CO Ltd
Priority date: 2010-05-20
Filing date: 2010-05-20
Publication date: 2012-07-25
Anticipated expiration: 2030-05-20
Also published as: CN101844781A

Abstract

一种高纯度无水芒硝的制造工艺，在DCS自动化监控系统的监控以及AK液体平衡流量计的调控下将井下输送的一定浓度原硝水经三级管道过滤器除去机械杂质、十二级离子交换器精制纯化处理得到极低杂质含量的精硝水，经调节pH值，输入连续化结晶工艺系统，经一级离心机进行连续固-液分离，再输入多级螺旋式真空干燥机干燥除去水分后，输入流化床处理，得到高纯度无水芒硝，最后输入自动包装机工序进行包装。

Description

一种高纯度无水芒硝的制造工艺

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：

无水硫酸钠也称无水硝、无水芒硝、元明粉；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

因此，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、、化工等工艺。此外，还用作有色金属选矿、瓷釉、橡胶、化肥、轻质料的掺混剂，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是将硝水热蒸发浓缩，形成芒硝的过饱和溶液，采用离心分离出芒硝晶体，然后，将芒硝晶体进行干燥制得芒硝，像这样生产得到的芒硝贮存一定时间后就会产生结块，从而在使用的时造成很多不便。

在中国专利号CN：00112995.3中介绍了用冷却、热熔法及其热熔塔生产无水芒硝的方法，主要是采用冷却硝水，使芒硝从硝水中结晶析出，然后采用热熔法将芒硝晶体中的结晶水脱除，虽然该方法的工艺流程较短，但是电能消耗较大，最主要是采用制冷机循环冷却硝水，由于该方法是采用的开放式工艺流程，同时，该方法还只能采用间歇式的生产方式；像这样得到芒硝长时间堆放也会最后结块。

在中国专利号CN200510137987.2中介绍了用天然盐湖芒硝生产大颗粒无水硫酸钠的方法，它经过洗硝、化硝、精制、沉降、加硫酸中和、得到清硝液，在将其强制蒸发，离心脱水，热风干燥，制成成品。该方法采用的工艺流程实际上是先将硝水制成含结晶水的芒硝，然后再脱除芒硝中的结晶水，最后得到大颗粒无水芒硝的生产工艺流程；该方法得到的芒硝也会最后结块。

在中国专利号CN101041444A中介绍了用盐水溶液冷冻结晶分离芒硝(硫酸钠)的方法，它经过PH值调节、预冷、控制结晶温度在0-10℃、分离、再结晶，制成成品。该方法采用的工艺流程实际上是先将硝水制成含结晶水的芒硝，然后再脱除芒硝中的游离水，最后得到含结晶水的芒硝生产工艺流程；采用该工艺方法制造含结晶水的芒硝其能耗高，芒硝纯度也不高，同时不利于大规模生产。

在中国专利号97116654.4中介绍一种冷冻结晶生产含结晶水的芒硝的生产方法，它经过脱卤、浓缩、滩晒、收集、除杂等工艺流程，该方法主要采用冷却浓缩、晒制的方法，且热天温度控制18℃，冬春季节控制在10℃，其目的是这样一部法结晶制造含结晶水的芒硝，但是，这样制造出的芒硝纯度不高，而且需要采收场地大等不利因数，同时要想年产数十万吨的可能性很小。

在中国专利号：2008100446515中介绍了一种高纯度特种芒硝的制造方法，它采用了物理和化学的方法处理含有各种杂质的硝水，与本发明中精制纯化硝水的方法有较大的区别，为了提高处理的效率，本发明不需要澄清硝水，直接经过过滤除去机械杂质。同时采用絮凝剂和沉淀剂迅速将硝水里的钙镁等金属化合物沉淀和澄清除去。

本发明的目的是研究一种高纯度无水芒硝的制造工艺，使其能够克服现有芒硝生产技术的缺点，在保证产品纯度高的前提下，具有更加理想的单位产能，同时在DCS自动化监控系统的监控以及AK液体平衡流量计的调控下采用一级管道过滤器，和多级离子交换器，以及一级离心机连续脱水，以及多级螺旋式真空干燥，以及流化床处理，使之更有利于规模化的生产；还克服了芒硝生产工艺流程中储存设备过多等缺点，从而使生产工艺流程缩短近30％，因此该工艺流程可规模化生产。

发明内容：

一种高纯度无水芒硝的制造工艺，在DCS自动化监控系统的监控以及AK液体平衡流量计的调控下将井下输送的一定浓度原硝水经一级管道过滤器除去机械杂质、多级离子交换精制纯化处理得到极低杂质含量的精硝水，输入连续化结晶工艺系统，经一级离心机进行连续固-液分离，得到的芒硝晶体，再输入螺旋式真空干燥机干燥除去水份，最后输入流化床处理，得到高纯度无水芒硝。其具体制造工艺如下：

1、在DCS自动化监控系统的监控以及AK液体平衡流量计的调控下从矿井下输出的原硝水经过三级管道过滤器除去1um上的机械杂质。

2、在DCS自动化监控系统的监控以及AK液体平衡流量计的调控下将1)处理后的硝水，经过12级离子交换器处理除去硝水中的钙、镁等离子以及铁、砷、铅、镉、锑等重金属离子，使其砷、铅、镉、锑等金属离子在硝水中的总含量低于0.3ppm，甚至检不出，从而得到精制的芒硝水。

3、在DCS自动化监控系统的监控以及AK液体平衡流量计的调控下将2)精制纯化后的精硝水泵入连续化结晶系统，在其中精硝水与1-3℃的冷水进行热交换，形成含有10-20％硫酸钠晶体的过饱和溶液——晶浆；晶浆从结晶器的底部输入，晶体在结晶器内长大到0.7-0.8mm，从而形成35-40％的晶浆，然后将晶浆输入稠厚器，含硫酸钠的饱和溶液清液又返回热交换器进一步参与循环冷却，这样就实现了芒硝晶体的连续化结晶工艺。

4、在DCS自动化监控系统的监控以及AK液体平衡流量计的调控下将3)得到35-40％的晶浆输入稠厚器，在其中继续使晶浆混合液中的芒硝晶体浓度增到50-80％其清液从稠厚器的顶部返回矿井继续使用，在稠厚器形成的高浓度芒硝晶体的混合液输入一级离心机脱水。

5、在DCS自动化监控系统的监控以及AK液体平衡流量计的调控下将4)得到的高浓度芒硝晶体混合液输入一级离心机脱水工艺流程，形成含自由水0.5--1％的芒硝晶体。

6)、在DCS自动化监控系统的监控以及AK液体平衡流量计的调控下将5)得到含自由水为0.5-1％的芒硝晶体，输入三级螺旋式真空干燥机进行干燥，再输入流化床处理，得到含水量为0.02-0.03％的无水芒硝。

7)、在DCS自动化监控系统的监控以及AK液体平衡流量计的调控下将5)得到经过流化床处理后，输入自动化包装系统进行包装、检验、入库、销售。

8)、经过流化床处理后的无水芒硝在3-3.5年之内不结块。本发明的一种高纯度无水芒硝的制造工艺具有以下特点：

1、粘附在热交换器的内壁、结晶器内壁、稠厚器内壁的芒硝晶体少，减少了清理时间，生产效率高，节约能耗。

2、采用AK液体平衡流量计，控制调节原硝水、精制硝水的体积流量。

3、采用DCS自动化监控系统的监控以及AK液体平衡流量计的调控控制原硝水的硫酸钠浓度，以及结晶器、稠厚器内晶浆浓度。

4、采用结晶器能够在很短的时间之内晶体长大到0.7-0.8mm。

5、采用晶体稠厚器在很短的时间之内使晶浆浓度提高到50-80％，

6、采用一级离心脱水技术，提高芒硝晶体的产能。

7、采用多级螺旋式真空干燥机，简化了芒硝晶体除水工艺流程，提高芒硝产能。

8、该生产工艺流程采用闭路水循环系统，使废水的排放量降到最低的水平，有利于环境保护。

本发明采用管道过滤器的目的，一方面除去原硝水沉降池工序，另一方面也缩短了工艺流程，除去原硝水沉降池的清淤等工作，降低了生产运营成本。

本发明采用离子交换器的目的，一方面使精制芒硝水中除钠离子以外的各种金属离子含量降到最低，另一方面不加入除去钙、镁等离子以及铁、砷、铅、镉、锑等重金属离子使用的添加剂，降低运营成本，同时工艺流程缩短到以前工艺流程的50％。

采用结晶器一方面提高生产效率，另一方面降低能源消耗。因为在连续结晶系统中，必须使晶浆混合液的温度保持在8-10℃，只有这样才能使芒硝晶体的浓度保持在稳定的状态，有利于芒硝饱和液体的结晶。

为此本发明完全打破传统芒硝的生产工艺，采用连续化结晶芒硝的制造工艺流程，通过采用DCS自动化监控系统的监控以及AK液体平衡流量计的调控系统、管道过滤系统、离子交换系统、连续结晶系统、以及连续离心脱水系统、连续螺旋式真空干燥系统等工艺流程，流化床处理系统。不仅提高了芒硝的产能、而且还缩短无水芒硝生产工艺流程，同时还提高芒硝的产品纯度，降低生产运营成本。

本发明的一种高纯度无水芒硝的制造工艺，是在DCS自动化监控系统的监控以及AK液体平衡流量计的调控下将井下输送的24-30°Be浓度原硝水经一级管道过滤器除去机械杂质、十二级离子交换器精制纯化处理得到极低杂质含量的精硝水，输入连续化结晶工艺系统，在连续化结晶系统中有热交换器、结晶器和稠厚器等设备，精制硝水在热交换器中与1-3℃的冷水进行热交换，形成含有10-20％硫酸钠晶体的过饱和溶液——晶浆；晶浆从结晶器的底部输入，晶体在结晶器内长大到0.7-0.8mm，从而形成35-40％的晶浆，含硫酸钠的饱和溶液清液又返回热交换器进一步参与循环冷却，然后将35-40％的晶浆输入稠厚器，在其中继续使晶浆混合液中的芒硝晶体浓度增到50-80％其清液从稠厚器的顶部返回矿井继续使用，在稠厚器形成的高浓度芒硝晶体的混合液输入一级离心机脱水，高浓度的晶浆混合液经过一级离心机脱水后，形成含自由水形成含自由水0.5-1％的芒硝晶体，输入三级螺旋式真空干燥机进行干燥，经过流化床处理后，输入自动化包装系统进行包装、检验、入库、销售。

DCS系统是项目分散控制系统的英文缩写，是一种控制领域的“混合功能型”控制系统，可实现数据采集、过程控制、顺序控制等实时任务。之所以被成为“混合功能型”控制系统，是因为系统在进行功能设计时，除保留了常规DCS系统强大的模拟量处理和回路控制功能，还兼具快速逻辑控制功能及更高的系统实时性性能。

附图说明：

附图1为本发明工艺流程简图。

具体实施方式

下面对本发明工艺作进一步的详述。

实施例1：在DCS自动化监控系统的监控以及AK液体平衡流量计的调控下将井下输送的24°Be浓度原硝水经一级管道过滤器除去机械杂质、四级离子交换器精制纯化处理得到极低杂质含量的精硝水，输入连续化结晶工艺系统，在连续化结晶系统中有热交换器、结晶器和稠厚器等设备，精制硝水在热交换器中与1℃冷水进行热交换，形成含有20％硫酸钠晶体的过饱和溶液——晶浆；晶浆从结晶器的底部输入，晶体在结晶器内长大到平均粒径为0.5mm，从而形成35％的晶浆，其上部含硫酸钠的饱和溶液清液从溢流口又返回热交换器进一步参与循环冷却，这样就实现了芒硝晶体的连续化结晶工艺，然后将35％的晶浆输入稠厚器，在其中继续使晶浆混合液中的芒硝晶体浓度增到50％，其清液从稠厚器的顶部返回矿井继续使用，在稠厚器形成的高浓度芒硝晶体的混合液输入一级离心机脱水，形成含自由水1.0％的芒硝晶体，输入三级螺旋式真空干燥机进行干燥，干燥温度控制在150℃，再输入流化床处理后，输入自动化包装系统进行包装、检验、入库、销售。以上工艺控制指标生产得到无水芒硝的检测各种数据见表1。

实施例2：在DCS自动化监控系统的监控以及AK液体平衡流量计的调控下将井下输送的24-30°Be浓度原硝水经三级管道过滤器除去机械杂质、八级离子交换器精制纯化处理得到极低杂质含量的精硝水，输入连续化结晶工艺系统，在连续化结晶系统中有热交换器、结晶器和稠厚器等设备，精制硝水在热交换器中与3℃冷水进行热交换，形成含有20％硫酸钠晶体的过饱和溶液——晶浆混合液；晶浆从结晶器的底部输入，晶体在结晶器内长大到平均粒径为0.4mm，从而形成40％的晶浆，其上部含硫酸钠的饱和溶液清液从溢流口又返回热交换器进一步参与循环冷却，这样就实现了芒硝晶体的连续化结晶工艺，然后将40％的晶浆输入稠厚器，在其中继续使晶浆混合液中的芒硝晶体浓度增到80％其清液从稠厚器的顶部返回矿井继续使用，在稠厚器形成的高浓度芒硝晶体的混合液输入一级离心机脱水，形成含自由水0.5％的芒硝晶体，输入三级螺旋式真空干燥机进行干燥，干燥温度控制在180℃再输入流化床处理后，输入自动化包装系统进行包装、检验、入库、销售。得到无水芒硝的检测数据见表1。

实施例3：在DCS自动化监控系统的监控以及AK液体平衡流量计的调控下将井下输送的24-30°Be浓度原硝水经三级管道过滤器除去机械杂质、八级离子交换器精制纯化处理得到极低杂质含量的精硝水，输入连续化结晶工艺系统，在连续化结晶系统中有热交换器、结晶器和稠厚器等设备，精制硝水在热交换器中与3℃的冷水进行热交换，形成含有15％硫酸钠晶体的过饱和溶液——晶浆；晶浆从结晶器的底部输入，晶体在结晶器内长大到平均粒径为0.5mm，从而形成37％的晶浆，其上部含硫酸钠的饱和溶液清液从溢流口又返回热交换器进一步参与循环冷却，这样就实现了芒硝晶体的连续化结晶工艺，然后将37％的晶浆输入稠厚器，在其中继续使晶浆混合液中的芒硝晶体浓度增到60％其清液从稠厚器的顶部返回矿井继续使用，在稠厚器形成的高浓度芒硝晶体的混合液输入一级离心机脱水，形成含自由水0.7％的芒硝晶体，输入三级螺旋式真空干燥机进行干燥，干燥温度控制在200℃再输入流化床处理后，输入自动化包装系统进行包装、检验、入库、销售。得到无水芒硝的检测数据见表1。

表1

Claims

1.一种高纯度无水芒硝的制造工艺，在DCS自动化监控系统的监控以及AK液体平衡流量计的调控下将井下输送的24°Be′浓度原硝水经一级管道过滤器除去机械杂质、四级离子交换器精制纯化处理得到极低杂质含量的精硝水，输入连续化结晶工艺系统，在连续化结晶系统中有热交换器、结晶器和稠厚器设备，精制硝水在热交换器中与1℃冷水进行热交换，形成含有20％硫酸钠晶体的过饱和溶液——晶浆；晶浆从结晶器的底部输入，晶体在结晶器内长大到平均粒径为0.5mm，从而形成35％的晶浆，其上部含硫酸钠的饱和溶液清液从溢流口又返回热交换器进一步参与循环冷却，这样就实现了芒硝晶体的连续化结晶工艺，然后将35％的晶浆输入稠厚器，在其中继续使晶浆混合液中的芒硝晶体浓度增到50％，其清液从稠厚器的顶部返回矿井继续使用，在稠厚器形成的高浓度芒硝晶体的混合液输入一级离心机脱水，形成含自由水1.0％的芒硝晶体，输入三级螺旋式真空干燥机进行干燥，干燥温度控制在150℃，再输入流化床处理后，输入自动化包装系统进行包装、检验、入库、销售。