CN102530995B - 一种冻硝后母液生产七水硫酸镁的工艺 - Google Patents

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Abstract

一种冻硝后母液生产七水硫酸镁的工艺，其包括以下步骤：（1）一段预热；（2）二段预热；（3）三段预热；（4）多效强制循环蒸发；（5）真空结晶；（6）料浆离心分离；（7）湿料干燥。本发明工艺流程简短，防堵塞效果好，能耗低。

Description

一种冻硝后母液生产七水硫酸镁的工艺
技术领域
本发明涉及一种生产七水硫酸镁的工艺，尤其是涉及一种冻硝后母液生产七水硫酸镁的工艺。
背景技术
现有工业级和肥料级七水硫酸镁的生产方法有以下8种：
1、硫酸法
氧化镁、氢氧化镁或碳酸镁与硫酸反应生成硫酸镁，反应式如下： 　　MgO+H2SO4+6H2O=MgSO4??7H2O 　　Mg(OH)2+H2SO4+5H2O=MgSO4??7H2O 　　MgCO3+H2SO4+6H2O=MgSO4??7H2O+CO2↑ 　　以氧化镁为例，先将硫酸和含氧化镁的矿石(如白云石、菱苦土、蛇文石)或其煅烧粉，按比例计量，在中和罐中加入水或洗水、母液，在搅拌下先徐徐加入煅烧粉等，再加入硫酸进行中和反应，控制pH=5，密度在1.370g/cm3～1.384g/cm3，将中和液保持在80℃，经叶片过滤机过滤，将清液打入结晶器，冷却至30℃以下进行离心分离(可在离心机中水洗)，将湿料送入振动流化床，于50℃～55℃干燥制得七水硫酸镁。
2、盐湖苦卤法
山西运城盐湖卤水属Na+、Mg2+//Cl-、SO4 2--H2O四元体系，生产芒硝后含MgO 150 g/L～200g/L、NaCl 65 g/L～80 g/L、MgCl2 25 g/L～45g/L的苦卤经夏秋两季自然蒸发浓缩后，放入结晶池至冬季卤温降至15℃～-5℃时，排走上层母液 即得粗制七水硫酸镁，其反应式如下： 　　Na2SO4+MgCl2+7H2O=MgSO4??7H2O+2NaCl 　　将粗七水硫酸镁于80℃～90℃下溶解为1.370g/cm3～1.384g/cm3溶液，经板框压滤机过滤或澄清分离后进行冷却结晶，析出MgSO4??7H2O，用三足式离心机分离，于50℃～55℃干燥，得七水硫酸镁。
3、苦卤复晒法
盐田苦卤法生产的氯化钠是饱和的，硫酸镁是不饱和的，当温度降低到5℃时，便开始有MgSO4??7H2O和NaCl一起析出。在工业上，先将苦卤在复晒池中复晒到相对密度为1.26～1.296，析出NaCl，再将上部苦卤排入卤坑中，借助冬季严寒使MgSO4??7H2O析出，得到粗制七水硫酸镁。其产品杂盐(NaCl)含量较高，产品质量差，采用水洗法或重结晶法提纯，可制得精制七水硫酸镁。　　
4、高温盐溶浸法 　　海水日晒苦卤，用兑卤法蒸发时产出高温盐，其组成为MgSO4 33wt%， NaCl<35wt%，MgCl2≈7wt%，KCl≈0.5wt%。用360g/L～380g/L MgCl2和淡水配制成200 g/L MgCl2溶液，在48℃左右溶浸。由于NaCl溶解得很少，而MgSO4溶解得较多，保温澄清后，溶浸液与未溶解的高温盐分离后，冷却到10℃以下即可析出七水硫酸镁。
5、震荡转化法 　　用硫酸镁饱和溶液(结晶母液)与高低温盐配成悬浊液，然后在震荡槽中震荡。氯化钠颗粒大，迅速沉降;一水硫酸镁细小，不易沉降。震荡后分离出沉降盐，给清液中加入一定量的淡水，在25℃下搅拌，一水硫酸镁转化成七水硫酸镁，离心脱水即得七水硫酸镁。
6、碳酸化法 　　将CO2通入氧化镁和石膏的悬浮液中，碳酸化后生成CaCO3沉淀，过滤后，进一步加工制得七水硫酸镁。其反应式如下： 　　MgO+CaSO4??2H2O+CO2=CaCO3↓+MgSO4+2H2O 　　MgSO4+7H2O=MgSO4??7H2O
7、二氧化硫催化法 　　将SO2通入Mg(OH)2浆液中，在催化剂作用下于50℃～60℃通入空气进行氧化，分离后得到七水硫酸镁。其反应式如下： 　　Mg(OH)2+SO2=MgSO3+H2O 　　MgSO3+O2+7H2O=MgSO4??7H2O     8、副产法 　　1)硫酸分解硼镁石生产硼酸的母液，经浓缩、冷却、分离，制得七水硫酸镁。 　　2)生产玻璃瓦时产生的废料与硫酸反应，制得七水硫酸镁。 　　3)杂卤石中提取硫酸钾，副产硫酸钙及七水硫酸镁。 　　4)生产钛白粉副产硫酸与氧化镁反应，制得七水硫酸镁。 　　5)合成氨中变催化剂（中变工段中用的催化剂）副产硫酸铵与氧化镁反应，制得七水硫酸镁。
但现有技术中没有用冻硝后的母液来生产七水硫酸镁的工业化技术，母液中的镁没有得到充分利用，造成了资源的浪费。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种工艺流程简短，防堵塞效果好，能耗低的冻硝后母液生产七水硫酸镁的工艺。
本发明解决所述技术问题所采用的技术方案是，其包括以下步骤：
（1）一段预热：用35～50℃的兑卤清液分2～4级串联，将-5～0℃的冻硝后的母液(母液一般含：2～5wt%的硫酸钠、15～20wt%的硫酸镁、小于0.5wt%氯化钠)预热升温至25～30℃；    
（2）二段预热：用蒸汽冷凝水分2～3级串联，将步骤（1）所得25～30℃的冻硝后的母液预热升温至50～60℃；
（3）三段预热：用蒸发的二次蒸汽分3级，将步骤（2）所得50～60℃的冻硝后的母液预热升温至110±5℃；
（4）多效强制循环蒸发：将步骤（3）所得110±5℃的冻硝后的母液送入多效强制循环蒸发装置的一效蒸发罐，按顺流流程进行多效真空蒸发, 末效料液温度控制在70℃±2℃；
所述多效强制循环蒸发装置可为2-5效；
（5）真空结晶：从多效强制循环蒸发装置末效流出的物料进行一、二级真空结晶，一级结晶温度控制在40-45℃，控制真空度在0.006-0.008MPa(A) （此处的“A”表示绝压，下同），二级结晶终温为20～25℃，控制真空度在0.002-0.003MPa(A)；得晶浆；
（6）将晶浆离心分离，得湿料；
（7）将湿料干燥，得七水硫酸镁。
本发明之冻硝后母液生产七水硫酸镁的工艺具有下列优点：(1) 多效真空强制循环蒸发、两级真空结晶工艺过程，可连续稳定操作，延缓和解决了整个过程堵管、堵设备的问题；(2)蒸发前分三段预热，充分利用工艺物料本身低位热能分级预热，避免直接利用生蒸汽（即从锅炉房直接供工艺用的蒸汽）等高位热能，有效降低能耗；(3) 多效真空强制循环蒸发，易于控制蒸发水分和排料的浓度，同时可大大节约生蒸汽的消耗；(4)真空结晶选择2级串联，分级结晶，每级结晶都分离出固体七水硫酸镁，易于控制每级结晶器的固体浓度；(5)所使用之设备结构简单，操作、维护方便；（6）蒸发、结晶控制全过程易实现自动控制；易于实现大型工业化生产。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1
本实施例包括以下步骤：
（1） 一段预热：用40℃的兑卤清液分4级串联，将-3℃的冻硝后的母液11.5吨/小时(母液含：3.7wt%的硫酸钠、18.1wt%的硫酸镁、0.3 wt%氯化钠)，预热升温至28℃；
（2）二段预热：用蒸汽冷凝水分3级串联，将步骤（1）所得28℃的冻硝后的母液，预热升温至55℃；
（3）三段预热：用蒸发的二次蒸汽分3级，将步骤（2）所得55℃的冻硝后的母液预热升温至110℃；
（4）多效强制循环蒸发：将步骤（3）所得110℃的冻硝后的母液送入四效强制循环蒸发装置的一效蒸发罐，按顺流流程进行四效真空蒸发, 末效料液6.71吨/小时（所得料液含：6.4wt%的硫酸钠、30.1wt%的硫酸镁、0.4wt%氯化钠），末效温度控制在70℃；
（5）真空结晶：从多效强制循环蒸发装置末效流出的物料进行一、二级真空结晶，一级结晶温度控制在43±1℃，控制真空度在0.007MPa(A) （此处的“A”表示绝压，下同），二级结晶终温为23±1℃，控制真空度在0.002MPa(A)，得晶浆；
（6）晶浆离心分离，得湿料；
（7）湿料经干燥，制得七水硫酸镁2.2吨/小时。
实施例2
本实施例包括以下步骤：
（1）一段预热：用38℃的兑卤清液分3级串联，将-2℃的冻硝后的母液4.6吨/小时(母液含:3.5wt%的硫酸钠、19.0wt%的硫酸镁、0.2wt%氯化钠)预热升温至27℃；
（2）二段预热：用蒸汽冷凝水分2级串联，将步骤（1）所得27℃的冻硝后的母液，预热升温至52℃；
（3）三段预热：用蒸发的二次蒸汽分3级，将步骤（2）所得52℃的冻硝后的母液预热升温至106℃；
（4）多效强制循环蒸发：将步骤（3）所得106℃的冻硝后的母液送入四效强制循环蒸发装置的一效蒸发罐，按顺流流程进行四效真空蒸发，末效料液2.68吨/小时（所得料液含：6.2wt%的硫酸钠、31.2wt%的硫酸镁、0.3wt%氯化钠），温度控制为68℃；
（5）真空结晶：从多效强制循环蒸发装置末效流出的物料进行一、二级真空结晶，一级结晶温度控制在42±1℃，控制真空度在0.007MPa(A)，二级结晶终温为25±1℃，控制真空度在0.002MPa(A)；得晶浆；
（6）晶浆离心分离，得湿料；
（7） 湿料干燥，制得七水硫酸镁0.88吨/小时。

Claims (3)

1. 一种冻硝后母液生产七水硫酸镁的工艺，其特征在于，包括以下步骤：
（1）一段预热：用35～50℃的兑卤清液分2～4级串联，将-5～0℃的冻硝后的母液预热升温至25～30℃；    
（2）二段预热：用蒸汽冷凝水分2～3级串联，将步骤（1）所得25～30℃的冻硝后的母液，预热升温至50～60℃；
（3）三段预热：用蒸发的二次蒸汽分3级，将步骤（2）所得50～60℃的冻硝后的母液预热升温至110±5℃；
（4）多效强制循环蒸发：将步骤（3）所得110±5℃的冻硝后的母液送入多效强制循环蒸发装置的一效蒸发罐，按顺流流程进行多效真空蒸发, 末效料液温度控制在70℃±2℃；
（5）真空结晶：将多效强制循环蒸发装置末效流出的物料进行一、二级真空结晶，一级结晶温度控制在40-45℃，控制真空度在0.006-0.008MPa，二级结晶终温为20～25℃，控制真空度在0.002-0.003MPa；得晶浆；
（6）将晶浆离心分离，得湿料；
（7）将湿料干燥，得七水硫酸镁。
2.根据权利要求1所述的冻硝后母液生产七水硫酸镁的工艺，其特征在于，步骤（1）中，所述冻硝后的母液中，含2～5wt%的硫酸钠、15～20wt%的硫酸镁、小于0.5wt%的氯化钠。
3.根据权利要求1或2所述的冻硝后母液生产七水硫酸镁的工艺，其特征在于，步骤（4）中，所述多效强制循环蒸发装置为2-5效。
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