CN103025660A - 从生产苏打灰、碳酸氢钠和/或其他衍生物的废料固体中去除杂质 - Google Patents

Abstract

一种用于从废料固体中去除杂质，以提供用于生产结晶碳酸钠、碳酸氢盐和/或其他衍生物的工艺的至少一部分合适的结晶器原料的方法。该方法包括：将废料固体接触沥滤液以溶解至少一种杂质和溶解所生成的沥滤残渣。沥滤可包括堆渗透。沥滤液可包括一种结晶器清除液、一种工艺废料流出物、矿井水、或它们的混合物。该方法可以进一步包括在将生成的沥滤残渣溶解以去除另一种杂质期间或之后，添加镁化合物到生成的沥滤残渣。该废料固体优选包括含有这种杂质的一种池固体。该池固体可以从接收一种或多种结晶器清除液和/或一种或多种其他工艺废料流出物的池回收。该池固体可包含碳酸钠、它的任何水合物、碳酸氢钠和/或碳酸氢三钠。要去除的杂质可能包括氯化钠、硫酸钠、硅酸盐、和/或有机物。

Description

从生产苏打灰、碳酸氢钠和/或其他衍生物的废料固体中去除杂质

相关申请的交叉引用

本申请要求了2010年5月4日提交的美国临时申请号61/331,297、2010年9月3日提交的美国临时申请号61/380,123以及2010年9月3日提交的美国临时申请号61/380,126的优先权权益，出于所有的目的将这些申请的每一个的全文(包括附图)通过引用结合在此。

关于联邦资助的研究或开发的陈述

不适用。

发明的技术领域

本发明涉及一种用于从废料固体(其至少一部分是从废料池回收的)中去除杂质，以形成具有较少杂质适合用作生产包括例如碳酸钠、碳酸氢钠、亚硫酸钠、或其他衍生物的结晶产品的原料的提高价值固体的方法。该方法可以包括一个第一步骤：选择性沥滤一些杂质和一个任选的第二步骤：选择性沉淀一些杂质，在这里该杂质可包括氯化钠、硫酸钠、一种或多种硅酸盐和/或水溶性有机物。

发明背景

苏打灰或碳酸钠是由矿物天然碱制成的一种无机盐。苏打灰是在美国制造的最大量的碱类商品的其中一种。苏打灰的主要用途是在玻璃制造工业中并且用于生产小苏打、洗涤剂以及纸制品。

自20世纪40年代以来，在绿河流域附近的怀俄明州西南部的矿物天然碱的大量沉积物已被机械开采。2007年，来自怀俄明州的基于天然碱的碳酸钠包含约90％的美国总苏打灰生产。天然碱矿石是包含约70％至99％的碳酸氢三钠二水合物(Na₂CO₃·NaHCO₃·2H₂O)的一种矿物。天然碱矿石包含页岩形式的不溶性物质。该页岩包含不同的组分，如有机煤油物质(例如0.1％至1％为碳)以及白云石和硅石轴承材料(例如，约5％至15％)，如白云石、石英、长石、粘土。

通常将粗的天然碱进行纯化来去除或减少杂质，主要是页岩和其他水不溶性材料，在其有价值的钠成分可以作为以下物质出售之前：苏打灰(Na₂CO₃)、碳酸氢钠(NaHCO₃)、苛性钠(NaOH)、碳酸氢三钠(Na₂CO₃·NaHCO₃·2H₂O)、亚硫酸钠(Na₂SO₃)、一种磷酸钠(Na₅P₃O₁₀)或其他含钠的化学物。

为了回收这些有价值的碱类产品，通常使用“一水合物”商业方法来由天然碱生产苏打灰。在苏打灰的生产中，将粉碎的天然碱矿石进行煅烧(例如，加热)以使碳酸氢三钠分解成碳酸钠。

2Na₂CO₃·NaHCO₃·2H₂O→3Na₂CO₃+5H₂O(g)+CO₂(g)

这种煅烧驱逐了结晶水并且形成了粗苏打灰。在煅烧过程中，该矿石中所含的一部分带有水不溶性硅酸盐的材料被转化为可溶性硅酸盐。将煅烧的矿石溶解在水或稀碳酸钠溶液中以给出包含水溶性杂质的约30wt％Na₂CO₃(取决于该溶液的温度)的饱和液体。该水溶性杂质可包含一种或多种硅酸盐、有机物、氯化钠和硫酸钠。将不溶性材料从生成的饱和溶液中分离出。将这个澄清的含碳酸钠的溶液进料至一个蒸发结晶器。当这个溶液被加热时，发生了水的蒸发，从而完成了碳酸钠到一水碳酸钠晶体(Na₂CO₃·H₂O)的结晶。将这些一水合物晶体从其母液中去除并且随后干燥来将其转化为无水苏打灰(Na₂CO₃)。将该母液再循环返回经过一个结晶器回路中，用于进一步加工成一水碳酸钠晶体。

然而该结晶步骤浓缩了母液中的杂质。其实，通过水蒸发的完成，这些可溶性杂质如有机物、硅酸盐、氯化钠和硫酸钠，在该结晶器中被浓缩。如果允许这继续，最后这些杂质的浓缩构成一个点，在这里所生成的碳酸钠产物的品质可能会被不利地影响。诸位申请人已经发现，例如，在结晶器液体中存在的水溶性硅酸盐似乎影响结晶形态，并可能减小可销售产品的产率。此外，在结晶器液体中存在的杂质可以导致对此饱和溶液进行处理的设备表面的严重结垢，例如管线、罐、泵，以及特别是在连接到结晶器的再循环回路中处理该液体的结晶器热交换器。例如，在结晶器液体中氯化钠和/或硫酸钠(来源于粗天然碱的两种杂质)的累积可以导致复盐的形成，该复盐可能会从水合产品中结晶出来。一般在暴露的结晶器热交换器的表面上形成的含有此杂质的垢的累积要求频繁且昂贵的高压冲洗。

因此，为了保持水溶性杂质的浓度在结晶点以下，以避免晶体形状、大小和硬度被该杂质污染和变质以及防止这些杂质在结晶器中累积，一部分结晶器液体必须进行清除，并且通常称为‘清除液’。这可以导致高达约10％的苏打价值的损失。离开结晶器的清除液通常包含碳酸钠和/或碳酸氢钠，以及杂质，如水溶性有机物、氯化钠、硫酸钠和硅酸盐。离开一水合物结晶器的清除液可能包含约19％-30％的碳酸钠，0.1％-4％的碳酸氢钠，0.2％-1％的硅酸盐，高达2.7％的氯化钠，高达2.4％的硫酸钠和100ppm-1,500ppm的总有机碳(TOC)，但通常包含约23％-28％的碳酸钠和0.2％-3％的碳酸氢钠。离开碳酸氢盐结晶器的清除液可能包含约5％-25％的碳酸钠，1％-15％的碳酸氢钠，高达1％的硅酸盐，高达2.7％的氯化钠，高达2.4％的硫酸钠和100ppm-1,500ppm的TOC。

在苏打灰和/或碳酸氢钠的生产中，存储池系统已被用来容纳处理包括矿井水、结晶器清除液的设备流出物流束，以及工艺固有的其他来源的废水流出物。该流出物流束全年被输送到至少一个池。离开结晶器的清除液典型地被储存在一个或多个尾矿(废料)池中，这些池用掉了大面积的土地。池面积总体上是能够处理至少6英尺(1.83米)高的流出物，且表面积典型的是从1至100英亩(4,047m²-405,000m²)。在夏季，池中的水蒸发导致钠盐的结晶(例如，当设备流出物流束的主要来源是一水合物结晶器清除液时，主要是十水碳酸钠)，这被不同量的杂质所污染，包括硅酸盐、氯化钠、硫酸钠和有机物，在结晶的钠盐中的杂质含量(特别是当它是十水碳酸钠时)总体上是小于在池溶液中。在冬季，晶体通过冷却结晶形成，并沉积在池底部，在先前沉积的夏季沉淀之上沉积。该蒸发过程还浓缩了在池溶液中的氯化钠和其他杂质的量。在不断填补池中的上清液典型地具有氯化钠水平在夏季大于11％并且在冬季大于14％。这样的池沉积物减少了池总体积。固体深度可能会有所不同，但已经观察到固体深度约1.2米(4英尺)或更高。通常，在池沉积物上部有深约0.3-0.6米(1-2英尺)的液体。由于池沉积物总体上包含大部分的十水碳酸钠，它通常被称为‘十水合物’沉积物。然而，在苏打灰和/或碳酸氢钠的生产中，该池沉积物可能进一步包含碳酸氢钠和/或碳酸氢三钠。从而，在池中的‘十水合物’沉积物将不仅包含十水碳酸钠，也将包含碳酸氢钠和/或碳酸氢三钠；且在‘十水合物’固体中碳酸钠的含量总体上大于碳酸氢钠的含量。

在某些情况下，可以采用一系列的池，其中之一为形成沉积物的结晶池，这些沉积物中杂质较少。结晶池残留的废液(沉积物之上的上清液)可通过管线或以溢出流的形式泵送至、排至送至母液池，在其中也形成另一沉积物，此沉积物中充满杂质。

在一个特定的池内以及池与池之间，池沉积物的品质可以有很大的变化。在大多数情况下，最优质且由于其“柔软”最容易回收的该“十水合物”沉积物位于结晶池的一区段内，在这里设备流出物(包括一水碳酸钠清除液)在冬季被浸没通过冷却结晶形成十水碳酸钠。结晶池的另一区段可能含有“硬”十水合物沉积物，其通常是更低品质且更难以回收的。由于母液池一般是由一个“流放口”(runoff)从结晶池进料，母液池中的池溶液和池沉积物都有非常高的杂质含量，也就是说远高于来自结晶池中的沉积物。由于在这些沉积物中杂质水平的差异，在某些情况下，在结晶池内形成的该沉积物可被称为“贫杂质”沉积物，而在母液池内形成的其他沉积物可被称为“富杂质”沉积物。

如果池沉积物没有从池去除，它最终会填满可用的池体积直到必须增加池体积，如通过提高现有堤防、扩大现有的池或构建一个新的池。从一个或多个尾矿池回收并且使用池沉积物将是有益的，因为去除这些固体物质将释放先前在尾矿池内被填充的体积。由于回收的池沉积物包含有价值的碳酸钠含量(否则将需要被开采)，再循环该回收的池固体到用于生产苏打灰、碳酸氢钠和/或其他有价值的含钠衍生产品(如亚硫酸钠)的工艺将是有益的。

然而，观察到当一些‘十水合物’沉积物(‘贫杂质’沉积物)可能具有低含量的NaCl和/或Na₂SO₄(例如，低于2wt％)时，其他池沉积物却具有相当过量的NaCl和/或Na₂SO₄(例如，高于2wt％或甚至高于4wt％)，并且目前没有被回收以被重新利用，因为氯化钠和/或硫酸钠的含量太高，这会导致操作扰乱并可能会导致产品质量问题。

此外，诸位申请人已发现，在苏打灰产品中细粉形成的倾向甚至会更大，当‘十水合物’池固体再循环到苏打灰工艺时，如通过将其溶解在水性介质中作为一水碳酸钠结晶器的原料。可以认为苏打灰产品的退化是由于从回收的池固体携带的较高量的杂质。例如，已经发现，煅烧的天然碱液可以含有约70ppm的二氧化硅，而回收的‘十水合物’池固体可以含有约600ppm的二氧化硅。当10％的结晶器原料是来自溶解的回收的‘十水合物’池固体，其余的是溶解的煅烧天然碱时，则所生成的溶液中二氧化硅的ppm水平几乎加倍。因此，当回收的‘十水合物’池固体再循环到苏打灰设备用作结晶的原料时，杂质的影响更能体现出来。

诸位申请人已进一步观察到，在一水碳酸钠结晶器中泡沫形成的倾向是一个另外的操作问题，在从尾矿结晶池回收的‘十水合物’固体再循环到苏打灰工艺作为一水合物结晶器原料的一部分时是更突出的。怀疑此再循环中更大的起泡概率是由于从该再循环的‘十水合物’固体携带的水溶性有机物。

除了苏打灰生产工艺，其他利用饱和的或接近饱和的含碳酸钠溶液作为原料来生产衍生产品的工艺可能会受到存在于此溶液中的水溶性杂质的影响，尤其是当部分此溶液含有溶解的池固体，例如包含十水碳酸钠的回收固体。此类工艺的实例包括一种亚硫酸钠生产工艺，该工艺可以使用一种含碳酸钠溶液作为该亚硫酸盐反应器的原料，和/或一种碳酸氢钠生产工艺，该工艺可以使用一种含碳酸钠溶液作为该碳酸氢盐反应器的原料。此种工艺包括通过一种含碳酸钠溶液与二氧化硫或二氧化碳气体分别反应而形成亚硫酸钠或碳酸氢钠。亚硫酸钠晶体典型地是在一个亚硫酸盐结晶器中形成，而碳酸氢钠晶体典型地是在碳酸氢盐反应器中形成，同时与CO₂发生反应。

由于碳酸钠原料含有水溶性杂质，这些杂质在亚硫酸钠或碳酸氢钠工艺中浓缩和沉淀，这可能会对最终产品的品质产生负面影响。例如，关于无水亚硫酸钠的ISO 418摄影-化学物处理-说明(Photography-Processing chemicals-Specifications)施加了品质规定来限制光学等级的亚硫酸钠中水不溶性物质。在杂质可以污染最终的结晶亚硫酸钠产品之前将其去除将会允许该使用溶解的煅烧天然碱和/或溶解的池固体(如包含十水碳酸钠的)作为碳酸钠原料的亚硫酸钠工艺制成一种光学等级的亚硫酸钠。

因此，显然需要一种更有效的方法在一个工艺中再利用废料固体以形成最终的产品，包括碳酸钠、碳酸氢钠和/或亚硫酸钠，但其中该废料含有水溶性杂质，这可能会对产品品质和/或工艺的操作产生负面影响。存在着需要从一种不纯的原料溶液获得具有杂质含量降低的一种较不易碎的结晶无水碳酸钠产品或一种光学等级的结晶亚硫酸钠或碳酸氢钠产品，该原料溶液包含来源于回收的废料固体和/或煅烧的天然碱矿石的水溶性杂质(例如，氯化钠、硫酸钠、硅酸盐、有机物)。还存在需要通过减少暴露于杂质(由于垢的清洗)的设备维护的停机时间以最小化操作成本。还需要通过对从废料池回收的并且携带杂质的结晶含钠沉积物进行回收来最小化苏打灰价值的损失，而不影响畅销的苏打灰产品的品质和产量或其他衍生物(例如，亚硫酸钠、碳酸氢钠、碳酸氢三钠)的品质，这些衍生物是由含有碳酸钠溶液，特别是那些包含再循环的废料固体制成的。还需要减少操作问题如设备的结垢，当再循环从尾矿池和任选的二级结晶器回收的废料固体时，至少部分来自于杂质如氯化钠、硫酸钠、硅酸盐和/或有机物的再引入在一个或多个结晶器中产生的发泡。

发明概述

为了解决上述讨论的一个或多个问题，本发明包括含有水溶性杂质的废料固体的价值提高，通过使用一种在工艺中进料如此形成的提高价值的物质之前从固体中去除这些杂质中的一些(从而降低了固体中的杂质含量)的方法以形成最终产品。

本发明的第一实施方案涉及一种用于降低来源于废料固体的水溶性杂质含量的方法以使其适合用作生产包括碳酸钠、碳酸氢钠或亚硫酸钠的结晶产品的工艺的原料。

本发明的第二实施方案涉及一种用于生产包括碳酸钠、碳酸氢钠或其他衍生物的结晶产品的工艺，该工艺包括用于降低来源于废料固体的杂质含量的方法。

此种杂质去除方法通过使该废料固体作为该工艺的原料更可接受而增加了该废料固体的价值，尤其是当该废料固体中存在的这些水溶性杂质中的一些可能在工艺中不利地影响产品的品质和/或造成操作困难时。

为了减少这种池(废料)固体的杂质含量，该去除方法优选包括一种对优选包含钠价值，如以无水或水合形式的碳酸钠和/或碳酸氢钠的废料固体的沥滤法。沥滤步骤包括将废料固体接触沥滤介质或溶液，其杂质含量为约相同或低于废料固体的含量(优选杂质更少的)，该接触步骤可有效地降低沥滤残渣(固体)中至少一种水溶性杂质中的含量(例如，氯化钠、硫酸钠和/或以总有机碳测定的有机物，和任选的一种或多种硅酸盐)，以形成一种总体上富含此杂质的沥出液(液体)。该方法可包括一个两步工艺：第一步是对池(废料)固体进行沥滤步骤以降低至少第一杂质的含量并形成沥滤残渣，并且一个第二步是在沥滤残渣溶于水性介质以降低至少第二杂质的含量过程中或之后，对沥滤残渣进行镁处理。

该沥滤步骤包括将废料固体接触沥滤介质或溶液，该接触步骤可有效地降低沥滤残渣(固体)中至少一种水溶性第一杂质的含量(例如，氯化钠、硫酸钠和/或总有机碳)，并且形成一种总体上富含此第一杂质的沥出液(液体)。在该沥滤介质或溶液中，第一杂质的含量优选约相同或低于废料固体中的含量。该沥滤介质或溶液优选比废料固体更贫含第一杂质。

镁处理步骤可在沥滤残渣溶解过程中或之后对其进行以形成一种经处理液。此镁处理可以包括添加一种镁化合物至溶解有至少一部分沥滤残渣的液体中，或正在溶解至少一部分沥滤残渣的液体中。该镁处理步骤应该与选自一种或多种硅酸盐、有机物、以及它们的组合组成的组中的至少一部分第二杂质有效地形成水不溶性物质，并且从而降低该经处理液中水溶性的第二杂质的含量。

该方法可进一步包括将液体(或任选的镁处理后的该经处理液)通过至少一个分离单元以获得一个纯化的溶液。

所生成的纯化的溶液可以作为生产结晶碳酸钠、碳酸氢钠、亚硫酸钠或其他可以从碳酸(氢)钠溶液中得到的钠衍生物工艺的至少一部分原料。例如，该纯化的溶液(或其一部分)可以在适合于形成包含碳酸钠、亚硫酸钠或碳酸氢钠的结晶产物的条件下，被送至反应器和/或结晶器。

本发明的一个特定的实施方案涉及一种用于降低废料固体中的杂质含量，从而允许它被用作生产结晶碳酸钠、碳酸氢钠、亚硫酸钠或其他衍生物的工艺原料的方法，包括下面的步骤：

提供从废料池回收的包括一种池固体的废料固体物质，此池固体包括选自氯化钠、硫酸钠、一种或多种硅酸盐、有机物和它们的两个或更多个的组合组成的组中的杂质，此池固体进一步包括选自十水碳酸钠、一水碳酸钠、七水碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸氢三钠，以及它们的两个或更多个的任何组合组成的组中的一种钠化合物；

将该废料固体物质接触沥滤液以从接触的废料选择性地溶解至少一部分第一杂质到沥滤液以形成一种沥出液和一种沥滤残渣；

任选地用至少一部分的该沥出液重复该接触步骤持续达到预定量的时间，或直到沥出液中或沥滤残渣中的第一杂质的含量达到预定值；

收集该沥滤残渣；

在水性介质中溶解至少一部分沥滤残渣以形成液体；

任选地进行第二杂质去除步骤，该步骤包括进行镁处理以形成经处理液，此处理包括在该沥滤残渣的溶解过程中添加镁化合物，或在该沥滤残渣的溶解过程之后添加镁化合物到该液体或其一部分中，以便与至少一部分该第二杂质形成水不溶性物质，并且然后，将该经处理液通过至少一个分离单元以去除水不溶性物质并获得纯化的溶液；并且

其中至少一部分该液体或纯化的溶液提供了用于生产包括碳酸钠、碳酸氢钠、亚硫酸钠或其他衍生物的结晶产品的方法的工艺原料。

通过沥滤步骤去除的第一杂质，通过任选的镁处理任选地去除的第二杂质可以是相同的或不同的。废料中要去除的第一杂质优选包括氯化钠、硫酸钠，或两者。废料中要去除的第二杂质优选包括一种或多种硅酸盐。

废料固体可以包含或组成为从尾矿池回收的池沉积物和/或从结晶器回收的固体。该废料固体优选包含或组成为从尾矿池回收的池沉积物。该废料固体物质可包含或基本上组成为从废料池回收的池沉积物，或从同一废料池或不同的废料池回收的两种或更多种的固体池沉积物。

该废料固体或池固体包括选自十水碳酸钠、一水碳酸钠、碳酸氢钠、七水碳酸钠、碳酸氢三钠，和它们的两种或更多种的任何组合组成的组中的一种钠盐。该废料固体或池固体优选包括碳酸钠(优选以十水合物的形式)、碳酸氢钠、碳酸氢三钠，或它们的两个或更多个的任何组合。池固体可以包括十水碳酸钠，并且其在碳酸钠中的含量是在5wt％和38wt％之间，或可以包括碳酸氢钠的量高达约40wt％。在一些实施方案中，当废料固体物质包括从尾矿池回收的至少部分固体，该废料固体物质可以进一步包括开采的矿石(例如粉碎的天然碱矿石)、煅烧的矿石(例如煅烧的天然碱)、从结晶器中回收的固体(例如未通过质量控制和/或可能不适合出售的结晶产物)，或它们的任何组合。与沥滤液接触的废料固体物质优选不包括开采的矿石或煅烧的矿石，如天然碱矿石或煅烧的天然碱。

该废料固体物质在与沥滤液接触之前可以进行尺寸减小步骤。

该废料固体或池固体可以包括至少该第一和第二杂质。该第一和第二杂质选自由氯化钠、硫酸钠、一种或多种硅酸盐、有机物，以及它们的两个或更多个的组合组成的组。该第一和第二杂质可以是相同的，但优选是不同的。在第一步中去除的第一杂质可以包括选自氯化钠、硫酸钠、有机物、以及它们的两种或更多种的组合组成的组中的一种化合物，在任选的第二步中去除的第二杂质可以包括选自一种或多种硅酸盐、有机物、以及它们的组合组成的组中的一种化合物。在优选的实施方案中，在第一步中去除的第一杂质可以是氯化钠、硫酸钠，或两者，在任选的第二步中去除的第二杂质可以是一种或多种硅酸盐、有机物，或两者。

接触步骤可以包括选自下列组成的组中的至少一个步骤：

渗透沥滤；

将废料固体物质以颗粒形式悬浮到沥滤液中以形成浆料；

将该沥滤液向下流动通过该废料固体物质的填料床；

通过将该沥滤液向上流动穿过该废料固体物质的填料床来浸没该填料床；

逆流沥滤，其中该废料固体物质在一个方向上移动，而接触移动废料固体物质的沥滤液在另一个方向上移动；并且

这些步骤中两个或更多个的任何组合。

该接触步骤优选包括渗透沥滤。

该渗透沥滤可包括在与水平面倾斜的一个不透液性衬底上堆积废料固体物质；通过一个分配系统分散该沥滤液借此将该沥滤液喷洒到堆积物质上；并且在穿过该堆积物质渗滤后收集该沥出液。该不透液性衬底优选与水平面倾斜的角度是等于或小于废料固体物质的休止角。该分配系统可以包括选自喷嘴、摇臂式喷头、穿孔管、多孔管、开槽管、分流管组成的组中的至少一种溶液分散部件，和具有多个溶液分散部件的灌溉系统。

该渗透沥滤可包括将该废料固体物质放置到一个容器中；通过一个在容器附近或顶部的分配系统分散该沥滤液借此将该沥滤液喷洒到该废料固体物质上并由此向下穿过该废料固体物质；并且在通过该废料固体物质渗滤后在该容器底部收集该沥出液。

该沥滤液优选具有待去除的(第一)杂质的含量等于或小于废料固体物质的(第一)杂质的含量。

该沥滤液可包括一种离开碳酸氢钠结晶器的清除液、离开一水碳酸钠结晶器的清除液、矿井水、稀液、以及它们的任何组合。

其中溶解有沥滤残渣以形成液体的水性介质可以是一种离开碳酸氢钠结晶器的清除液，而且其中该溶液(或者如果进行镁处理时，为纯化的溶液)被用作采用碳酸氢钠结晶器的碳酸氢钠设备的原料。

沥滤残渣的溶解可形成不饱和的碳酸钠液体，其包含小于20％的碳酸钠。

该方法可以进一步包括将该液体通过至少一个分离单元以去除水不溶性物质并且获得纯化的溶液。分离步骤可包括将液体通过一个分离单元，该分离单元选自分级器、增稠器、过滤器、它们的任何多个、以及它们的任何组合组成的组。该分离步骤优选包括将该液体通过分级器以去除一些水不溶性物质并用于回收分级器溢出流；将该分级器溢出流进料至一个增稠器以去除额外的水不溶性物质；并将增稠器溢出流在过滤单元过滤以提供纯化的溶液。

该方法可以进一步包括在溶解该沥滤残渣后在液体中溶解煅烧的天然碱，或可以进一步包括在溶解沥滤残渣过程中溶解煅烧的天然碱。当该第二杂质去除步骤进行时，煅烧的天然碱的溶解可在添加镁化合物之前或之后进行；并且优选煅烧的天然碱的溶解在从经处理液中分离去除一些水不溶性物质之前进行。在此实施方案中，所生成的液体或纯化的溶液可以用作采用一水碳酸钠结晶器的苏打灰设备的原料。

在一些实施方案中，进行第二杂质去除步骤，并且该第二杂质去除步骤包括在溶解过程中或在溶解后的液体中或其一部分添加镁化合物，以便形成具有至少一部分第二杂质的水不溶性物质，然后将该经处理液通过至少一个分离单元以去除水不溶性物质并且获得纯化的溶液。镁化合物包含或基本上组成为一种或多种水溶性镁盐。该镁化合物可以包含或基本上组成为氯化镁。在此实施方案中，该方法包括一个分离步骤，该分离步骤包括将该经处理液通过分级器、增稠器、过滤器、它们的任何多个、以及它们的任何组合用于去除一些水不溶性物质，以提供纯化的溶液。该分离步骤优选包括将该经处理液通过分级器以去除一些水不溶性物质并用于回收分级器溢出流；将分级器溢出流进料至增稠器以去除额外的水不溶性物质；并将增稠器溢出流在过滤单元过滤以提供纯化的溶液。

该方法可进一步包括在废料池形成一种池沉积物并回收至少一部分该池沉积物以提供至少一部分该废料固体物质。池固体的回收废料可以是来源于一个工艺的液体废料的结晶材料并且在废料固体进行此杂质去除方法后被再循环到相同的工艺。

作为替代方案，该废料固体可以是来源于第一工艺的液体废料的结晶材料，在进行根据本发明的杂质去除方法后，它被引导至第二工艺使得提高价值的物质为第二工艺可接受的原料。例如，从接收苏打灰设备流出物的池回收的并且进行根据本发明的杂质去除方法的废料固体可以用作同一苏打灰设备的原料，或可用作生产碳酸氢钠、碳酸氢三钠或亚硫酸钠的另一工艺的原料。从接收自从共同生产设备(例如，共同生产苏打灰/碳酸氢钠，或者苏打灰/亚硫酸钠，或者苏打灰/碳酸氢钠/亚硫酸钠)的废料流出物的池回收的，并进行根据本发明的杂质去除方法的废料固体可用作生产苏打灰、碳酸氢钠、碳酸氢三钠和/或亚硫酸钠的任何的或所有的工艺的原料。

为了可以更好地理解以下本发明的详细说明，以上内容已经相当概括地指出了本发明的特征和技术优点。下文中将对本发明的另外的特征和优点进行说明，这形成了本发明的权利要求的主题。为了实现本发明的相同目的，本领域的普通技术人员应该理解的是，所披露的概念和具体实施方案可以作为基础容易地用于修改或设计其他结构。本领域的普通技术人员还应该意识到此类等效的构造并不偏离如在所附权利要求书中列出的本发明的精神和范围。

附图简要说明

为了对本发明优选实施方案的详细说明，将参考以下附图，其中：

图1展示了沥滤法的系统，该方法包括任选的干燥步骤和任选的根据本发明的沥出液再循环；

图2a展示了沥滤法的系统，该方法采用将堆积的池(废料)固体放置在倾斜地面上的不透液性衬底上，并采用根据本发明的第一实施方案的溶液分配系统将沥滤液喷洒在废料的顶部；

图2b展示了沥滤法的系统，该方法采用将堆积的池(废料)固体放置在与水平面倾斜的不透液性衬底上，该衬底通过挡壁挡住一侧以保持堆积物质在适当的位置，并进一步采用根据本发明的第二实施方案的沥滤液分配系统；

图2c展示了沥滤法的系统，该方法采用将池(废料)固体的填料床放置在非搅拌的容器中，并采用根据本发明的第三实施方案的沥滤液分配系统；

图2d展示了沥滤法的系统，该方法采用将池(废料)固体的浸没填料床放置在非搅拌的容器中，并采用根据本发明的第四实施方案的通过填料床向上流动的沥滤液分配系统；

图2e展示了沥滤法的系统，该方法采用根据本发明的第五实施方案将一种移动池(废料)固体物质与沥滤液的流动成逆流方式；

图2f展示了沥滤法的系统，该方法采用根据本发明的第六实施方案将池(废料)固体物质的浆料分散在沥滤液中，该浆料被放置在搅拌容器中，并且通过放置在搅拌容器内的液/固分离器收集沥出液；

图2g展示了沥滤法的系统，该方法采用根据本发明的第七实施方案将池(废料)固体物质的浆料分散在沥滤液中，该浆料被放置在搅拌容器中，通过放置在搅拌容器外的液/固分离器收集沥出液；

图2h展示了沥滤法的系统，该方法采用根据本发明的第八实施方案将传送带上的一种移动池(废料)固体物质用沥滤液喷洒；

图2i展示了沥滤法的系统，该方法采用根据本发明的第九实施方案池(废料)固体堆和在堆顶部的喷洒沥滤液的喷洒系统，其中固体堆的第一部分具有朝着污水池向下的倾斜的顶表面，可作为不透液性衬底的支撑，且其中固体堆的第二部分被放置到不透液性衬底上，并使用沥滤液喷洒；

图3展示了根据本发明的第十实施方案中苏打灰设备的工艺流程图，其中池(废料)固体物质沉积物在池中形成，废料从池中回收并进行沥滤为了沥滤残渣可在苏打灰设备中再利用以生产一水碳酸钠；

图4展示了根据本发明的第十一实施方案中共同生产碳酸钠和碳酸氢钠工艺的工艺流程图，此工艺再循环了固体物质的沥滤残渣，该固体物质回收自苏打灰工艺的尾矿池中的沉积物；

图5展示了根据本发明的第十二实施方案中共同生产碳酸钠和碳酸氢钠的另一种工艺，此工艺再循环了固体物质的沥滤残渣，该固体物质回收自碳酸氢钠工艺的尾矿池中的沉积物；

图6展示了Na₂CO₃-NaHCO₃-H₂O相图，代表根据本发明的一个实施方案中池(废料)固体中碳酸氢钠和碳酸钠、沥滤(固体)残渣、沥滤液和(液体)沥出液的含量；

图7展示了由于在苏打灰工艺中对沉积在尾矿池中并且从中收集的十水碳酸钠进行回收时用MgCl₂处理一个含碳酸钠溶液而得到的苏打灰最终产品中改进的品质；

图8展示了在两个“十水合物”再循环季(recycle seasons)期间所观察到的苏打灰最终产品中的细粉含量，此时从尾矿池中收集了一种十水碳酸钠沉积物并将其再循环到该苏打灰工艺中，第一再循环季是不经MgCl₂处理的并且第二再循环季是用MgCl₂进行处理的；

图9展示了在两个“十水合物”再循环季期间所观察到的一水碳酸钠结晶器中的起泡概率，其中一个是不经MgCl₂处理的并且另一个是用MgCl₂进行处理的；并且

图10展示了在两个“十水合物”再循环季期间的一水碳酸钠结晶器中的消泡剂使用，其中一个是不经MgCl₂处理的并且另一个是用MgCl₂进行处理的。

定义及术语

为了本披露的目的，某些术语旨在具有以下含义。

术语“溶解性”是指一种化合物在一种水性溶液(solution)或液体(liquor)中的水溶解性。

术语“回收的固体”或“收复的固体”(例如回收的十水碳酸钠)可以互换使用，并且二者均是指从尾矿池中挖出的或者从一个机械结晶器(例如一个十水合物或碳酸氢盐结晶器)中回收的一种固体。

术语“回收的十水合物”或“收复的十水合物”可以互换使用，并且二者均是指一种包含十水碳酸钠并且从尾矿池中挖出的或者从一个机械结晶器中回收的一种固体。

在本申请中的术语“十水合物沉积物”是指包括十水碳酸钠且是从尾矿(废料)池挖出的固体沉积物。此“十水合物沉积物”可进一步包括其他的钠盐，如碳酸氢钠和/或碳酸氢三钠。

在本申请中的术语“池沉积物”是指在尾矿(废料)池中的沉积物。这种“池沉积物”可以包括十水碳酸钠、碳酸氢钠和/或碳酸氢三钠。

如在此使用的术语“TA”或“总碱”是指溶液中的碳酸钠和/或碳酸氢钠(后者常规地是以其当量的碳酸钠含量的方式表示)的重量百分比。例如，含17重量百分比Na₂CO₃以及4重量百分比NaHCO₃的一个溶液将具有19.5％的TA。

优选实施方案的详细说明

本发明的一个目的是通过两步法减少废料中的杂质含量，该两步法采用对废料固体进行沥滤步骤以产生沥滤残渣并对沥滤残渣进行镁处理步骤以得到纯化的溶液，该溶液可用作结晶原料和/或一种反应物以生产包含碳酸钠、亚硫酸钠、碳酸氢钠或其他衍生物的一种或多种结晶产品。

其他目的包括通过改善结晶条件来改进产品品质，以及由于更少的操作问题、水垢形成和/或一些杂质含量过高引起的发泡来提高结晶的正常运行时间。

应理解根据本发明的两种杂质去除步骤的任一的或它们的组合的一个实施方案的情况下，在本说明书中所述的任何设备或步骤或流束可以在另一个实施方案的情况下使用或互换，除非另有明确规定。

本发明优选的实施方案涉及一种用于生产结晶碳酸钠、碳酸氢钠、亚硫酸钠、其他衍生物或它们的两个或更多个组合的系统和工艺，其中对包含池固体的废料固体进行沥滤法，为了去除(至少部分地)来源于池固体的水溶性杂质。此池固体的来源可以是含有至少一种钠化合物的池沉积物，该钠化合物再循环到工艺中用于生产结晶碳酸钠、碳酸氢钠、亚硫酸钠、其他衍生物、或它们的两个或更多个的组合。该水溶性杂质可以是氯化钠、硫酸钠、一种或多种硅酸盐、和/或多种有机物。

形成池固体或沉积物可包括向废料池进料一种设备流出物(通常被认为是一种液体废料)。该废料池可以是结晶尾矿池或如前所述的母液池。该设备流出物(液体废料)总体上包括选自碳酸钠、它的任何水合物、碳酸氢钠、碳酸氢三钠、以及它们的两个或更多个的任何组合组成的组中的一种钠化合物。该设备流出物(液体废料)通常包含水溶性杂质(通常是与废料固体和池固体/沉积物中相同的水溶性杂质)，并且进一步包括碳酸钠和/或碳酸氢钠。进料至废料池的该设备流出物可能包含或可能组成为一种或多种清除液；矿井水(例如长壁水)；锅炉洗涤水、和/或需要处理的任何其他设备流出物；或可能包含或可能组成为一种包括两个或更多个这样的流束的混合物。清除液优选离开结晶器(例如，一水碳酸钠、十水碳酸钠结晶器、碳酸氢钠反应器/结晶器、亚硫酸钠结晶器)。所谓‘矿井水’应理解为当水被直接注入天然碱矿床中时而由此在与水接触后一些矿石溶解在水中而形成该矿井水时所形成的水溶液。当采矿技术采用了一种长壁技术时，该矿井水可被称为‘长壁水’。

为了形成结晶池沉积物，废料池总体上是在合适的结晶条件下操作，用于生产选自十水碳酸钠、一水合碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸氢三钠、七水碳酸钠、以及它们的两种或更多种的组合组成的组中的至少一种结晶钠盐，优选用于生产选自十水碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸氢三钠、以及它们的组合组成的组中的至少一种结晶钠盐。不溶性物质在池底部沉积以形成池沉积物，且这样形成的结晶钠盐通常提供池沉积物的块体。形成并沉淀在池中的沉积物可包括选自十水碳酸钠、一水碳酸钠、七水碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸氢三钠、以及它们的两种或更多种的任何组合组成的组中的一种钠盐，但优选包括选自十水碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸氢三钠、以及它们的任何组合组成的组中的一种钠盐。

池固体可以使用能够打破和/或刮去部分池沉积物并将疏松废料挖出进行沥滤的挖掘机或其他机械挖掘以从尾矿池回收。池固体的挖掘优选(但不一定)在从池排出上清液后进行。池固体的回收废料能够以一个或更多整齐或不整齐的堆存放在未挖掘的池沉积物的上面，在池岸和/或池边。池固体的回收废料在开始沥滤法之前可能被闲置，以便过量的池液体排到池里。

池固体的回收废料可能被风化，也就是说，它会受到降水渗滤(雨、雪、冰雹)而溶解一些杂质，在池固体的回收废料使用包含碳酸钠和/或碳酸氢钠的沥滤液进行沥滤步骤之前或之后。在一些实施方案中，沥滤步骤可以包含或组成为降水渗滤来溶解一些杂质以提供沥滤残渣。

含有池固体的废料固体可以进一步包括从结晶器中，如机械十水合物结晶器回收的固体。一种苏打灰设备可以包括一个机械式十水合物回收系统以允许回收一种将以其他方式沉积在池中的十水碳酸钠固体的至少一部分。一旦十水碳酸钠固体从机械十水合物回收系统中回收，此‘十水合物’固体物质可以进行两步杂质去除方法，如在储仓，在罐(搅拌或不搅拌)，或在整齐或不整齐的堆，在再循环之前，或者它可以被存储，如在储仓，罐或整齐(pile)或不整齐的堆(heap)(在进行两步杂质去除方法之前)并且然后再循环到生产苏打灰和/或钠碳酸氢钠的设备。

废料固体中的固体(还可包括水溶性杂质)的另一个来源可以是矿石(例如天然碱、苏打石)或煅烧的矿石，它以溶解的形式，可以提供用于生产苏打灰、碳酸氢钠或其他衍生产品的工艺原料。进行沥滤的废料固体物质优选含有按重量计小于25％或按重量计小于10％的开采的或煅烧的矿石。在一些实施方案中，当废料固体物质中含有天然碱矿石或煅烧的天然碱，废料固体物质的大多数是从废料池回收的至少一种池固体。然而，废料固体物质优选不包括开采的矿石，如天然碱矿石。可替代地或另外地，废料固体物质不包括煅烧的矿石，如煅烧的天然碱。进行沥滤的废料固体物质更优选不包括开采的天然碱和煅烧的天然碱。

废料固体或池固体可以包含碳酸钠、任何水合物、碳酸氢三钠、碳酸氢钠或它们的混合物。废料固体物质优选包含十水碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸氢三钠、以及它们的任何混合物。废料固体或池固体更优选包含十水碳酸钠、碳酸氢钠、或它们的任何混合物。在一些实施方案中，废料固体或池固体包含十水碳酸钠，以及任选的选自一水碳酸钠、七水碳酸钠、碳酸氢三钠、碳酸氢钠、以及它们的组合组成的组中的一种钠化合物。在其他实施方案中，废料固体或池固体包含碳酸氢钠和/或碳酸氢三钠，和任选的选自一水碳酸钠、七水碳酸钠、十水碳酸钠、以及它们的组合组成的组中的一种钠化合物。

废料固体或池固体可以包含选自氯化钠、硫酸钠、有机物(以TOC测定)、一种或多种硅酸盐、以及它们的组合组成的组中的一种杂质。

废料固体或池固体可包含平均至少2wt％的NaCl，或平均至少4wt％的NaCl。废料固体物质中的NaCl含量可高达16wt％。

废料固体或池固体可包含平均至少1.5wt％的Na₂SO₄，或至少2wt％的Na₂SO₄。废料固体物质中的Na₂SO₄含量可高达5wt％。

废料固体或池固体可包含平均至少500ppm的TOC，或至少700ppm的TOC。废料固体物质中的TOC含量可高达2,000ppm。

废料固体或池固体可包含平均至少200ppm的Si(以二氧化硅计)，或平均至少250ppm的Si。池(废料)固体物质中的Si含量可高达2800ppm的Si。

废料固体或池固体可包含至少5wt％的Na₂CO₃，或至少10wt％的Na₂CO₃。池(废料)固体物质可包含平均从5wt％至40wt％的Na₂CO₃。池(废料)固体物质优选包含平均从14wt％至38wt％的Na₂CO₃，或可能包含平均从5wt％至15wt％的Na₂CO₃。

废料固体或池固体可包含高达40wt％的NaHCO₃，或高达20wt％的NaHCO₃，或平均高达15wt％的NaHCO₃，或平均高达10wt％的NaHCO₃。池(或废料)固体物质优选包含平均高达6wt％的NaHCO₃或平均高达5wt％的NaHCO₃。池(或废料)固体物质可包含至少2wt％的NaHCO₃。

废料固体或池固体可包含至少5wt％的合并的Na₂CO₃和NaHCO₃。废料固体或池固体可包含最多50wt％的Na₂CO₃和NaHCO₃之和。废料或池固体可能包含平均从5wt％至45wt％的合并的Na₂CO₃和NaHCO₃。废料固体或池固体优选包含平均从14wt％至44wt％的合并的Na₂CO₃和NaHCO₃或平均从5wt％至22wt％的合并的Na₂CO₃和NaHCO₃。

废料固体物质在与沥滤液接触之前，可以进行尺寸减小步骤。废料固体物质通常是以颗粒形式(例如块体或不规则形状的片)。尺寸减小可包括湿法研磨或磨碎或粉碎。在一些实施方案中，废料固体物质是具有5厘米(约2英寸)或更小的平均粒径，或2.5厘米(约1英寸)或更小的平均粒径的颗粒形式。颗粒状废料固体的粒径越小，提供的用于沥滤的表面积越大。相同粒径的减小步骤适用于回收池沉积物的废料固体和其他来源的废料，并可以对单独每个来源或在它们组合之后进行，以提供废料固体物质。

在本发明的任何一个或所有的实施方案中，沥滤液优选第一杂质(被去除)的含量等于或小于废料固体或池沉积物中的杂质含量。

在本发明的任何一个或所有的实施方案中，沥滤液可以包括或基本上组成为选自离开结晶器的清除液、矿井水(例如长壁水)、锅炉洗涤水、其他来源的设备流出物、新鲜水、雨水、以及它们的两种或更多种的任何组合组成的组中的一种来源，其中其他的设备流出物来源是用于生产碳酸钠、碳酸氢盐、亚硫酸盐或它们的组合的设备固有的。清除液可离开生产碳酸钠、它的任何水合物(优选一水合物)或碳酸氢钠的结晶器。清除液可离开两个或更多个结晶器中，至少有一个生产碳酸钠或它的水合物(优选一水合物)的结晶器和另一个生产碳酸氢钠的结晶器。前述的沥滤液来源的任何一种可以从该列表中排除。该沥滤液可包括或基本上组成为离开一水碳酸钠结晶器的清除液。或者，该沥滤液可包括或基本上组成为离开碳酸氢钠结晶器的清除液。从实用角度来看，该沥滤液可包括或基本上组成为用于生产苏打灰、碳酸氢钠、碳酸氢三钠和/或亚硫酸钠的设备的一种流出物，该设备流出物包括至少两种以下流出物的混合物：离开一个或多个结晶器的一种或多种清除液、矿井水和/或锅炉洗涤水。

接触步骤可能包括渗透沥滤，其中沥滤液以向下的方式通过废料固体物质。接触步骤可以附加地或可替代地包括在浆料中沥滤，其中废料固体物质被包装、分散或悬浮或浸没在沥滤液中。

当接触步骤包括堆渗透沥滤，接触可以通过渗滤进行，其中沥滤液通过一个固体堆。沥滤液总体上分散(例如喷或洒)在废料固体物质的(不)整齐的堆上并通过重力驱使向下流过堆。该方法可包括向不透液性衬底上堆积废料固体物质，该衬底是与水平面倾斜(或者放置在自然倾斜的地面上，或者放置在一个人为倾斜的结构上)；通过一个分配系统分散沥滤液借此将沥滤液喷洒到该堆积物质上；并在通过该堆积物质渗滤后在倾斜衬底的底部或附近收集沥出液。该不透液性衬底优选以等于或小于废料固体物质的休止角的一个角度□与水平面倾斜，或□最多45度，或最多30度。该分配系统优选包括选自喷嘴、喷头、穿孔管、多孔管、开槽管、分流管、以及它们的任何组合组成的组中的至少一个溶液分散部件。该分配系统可包括具有多个溶液分散部件的灌溉或喷洒系统。

作为替代方案，渗透沥滤可包括放置废料固体到一个容器中以形成一个填料床；通过一个分配系统分散沥滤液在容器内部的上方或在填料床的顶部借以将沥滤液喷洒到废料上并向下移动通过填料床，当至少一种杂质溶解到溶液中，它逐步富集这种杂质；并在通过填料床渗滤后在容器底部收集沥出液。该分配系统可包括选自喷嘴、喷头、穿孔管、多孔管、开槽管、以及它们的任何组合组成的组中的至少一个溶液分散部件。

沥滤法中的接触可以通过浸没一个回收固体物质的填料床进行，其中沥滤液向上流动通过填料床。

沥滤法中的接触可以通过逆流沥滤进行，其中废料固体物质在一个方向上移动，而接触该移动废料固体物质的沥滤液在另一个方向上(通常是，但不一定是在相反的方向上)移动。

沥滤法中的接触可以通过浆料的形成进行，其中废料固体的分离粒子被分散在沥滤液中。在浆料中，废料固体物质优选平均粒径小于2.5cm(约1英寸)的颗粒形式。

沥滤法中的接触可以是一个只有一次的过程或一个重复的过程，其中至少一部分沥出液再循环并和回收的固体物质接触。

渗滤方法可以批处理模式进行，在该模式下，废料固体物质首先被放置在容器中或不透液性衬底的顶部；然后在填料床或堆中与沥滤介质接触，排出沥出液，最终从容器或不透液性衬底去除，以为一批新的废料固体让出空间。

在任何一个或所有的实施方案中，沥滤法可以在0℃至40℃之间的温度下进行。沥滤法应进行至少30分钟，或可以进行至少1小时。沥滤法应进行2天或更少。

沥滤法可以有效的方式进行，以选择性地溶解选自氯化钠、硫酸钠、有机物(以总有机碳测定)，以及它们的两个或更多个的组合组成的组中的至少一个第一杂质。沥滤法可有效地提供具有TOC、氯化钠或硫酸钠相对接触之前的废料固体物质中的含量至少减少40％的沥滤残渣。另外地或可替代地，该方法可有效地提供至少80％的氯化钠含量和/或硫酸钠的含量的降低。

在任何一个或所有的实施方案中，沥滤法可有效地将沥滤残渣中的NaCl和/或Na₂SO₄含量降低至少40％、或至少50％、或至少80％、或至少90％。沥滤法可有效地将沥滤残渣中的NaCl和/或Na₂SO₄含量降低小于99％、或95％或更低。例如，在沥滤残渣中NaCl含量的降低可能会从约50％至约95％变化。在沥滤残渣中Na₂SO₄含量的降低可能会从约50％至约90％变化。

其他杂质，例如硅酸盐的含量也可以通过沥滤而降低，尽管比氯化钠和硫酸钠效率较低。当沥滤液中的Si含量是等于或优选小于进行沥滤的废料固体(池沉积物)含量时，通常可以得到在沥滤残渣中硅酸盐含量的降低(当硅酸盐是第一杂质时)。例如，通过沥滤去除一种或多种硅酸盐的合适方案是：a)当沥滤液中Si含量相当少时，通常具有低于80ppm的Si含量(例如长壁或矿井水、雨水)，或b)当进行本沥滤法的废料固体(池沉积物)是从结晶池(通常具有的Si含量为600ppm Si或以上)回收的池固体。

沥滤残渣优选在沥滤前具有比废料固体更低的NaCl含量。沥滤残渣可包含平均至多4wt％的NaCl、或平均至多2.7wt％的NaCl、或平均至多2wt％的NaCl、或平均至多1wt％的NaCl。沥滤残渣中的NaCl含量可以低至0.1wt％。

沥滤残渣还优选在沥滤前具有比废料固体更低的Na₂SO₄含量。沥滤残渣可包含平均至多2.4wt％的Na₂SO₄、或平均至多2wt％的Na₂SO₄、或平均至多1.5％wt％的Na₂SO₄、或平均至多1wt％的Na₂SO₄。沥滤残渣中的Na₂SO₄含量可以低至0.1wt％。

沥滤残渣还优选在沥滤前具有比废料固体更低的TOC含量。沥滤残渣可包含平均至多1400ppm的TOC，或至多1100ppm的TOC。沥滤残渣中的TOC含量可低至500ppm，且通常为至少150ppm。

沥滤残渣可包含平均从10wt％至38wt％的Na₂CO₃，并且优选包含平均从14wt％至38wt％的Na₂CO₃。

沥滤残渣可包含平均高达40wt％的NaHCO₃或平均高达20wt％的NaHCO₃。沥滤残渣优选包含平均从3wt％至18wt％的NaHCO₃，更优选包含平均从5wt％至15wt％的NaHCO₃。

沥滤残渣可包含平均至少10wt％的合并的Na₂CO₃和NaHCO₃。沥滤残渣可包含平均至多58wt％的合并的Na₂CO₃和NaHCO₃。沥滤残渣优选包含平均从13wt％至43wt％的合并的Na₂CO₃和NaHCO₃。

该方法可包括收集沥滤残渣。

该方法可进一步包括在水性介质中溶解至少一部分沥滤残渣以形成一种液体。溶解有沥滤残渣的水性介质可以是不饱和的含碳酸钠溶液，例如稀液或饱和的或接近饱和的含碳酸钠溶液，例如溶解有煅烧的天然碱的结晶器清除液或液体。在水性介质中至少一部分沥滤残渣的溶解与煅烧的天然碱的溶解可以在同一时间或同一溶液中进行。在优选的实施方案中，沥滤残渣或其一部分首先溶解以形成液体，然后将煅烧的天然碱溶解在所生成的液体中。

溶解后得到的生成液体可以是碳酸钠饱和的或接近饱和的，即包括超过20％，或超过25％的碳酸钠。包含至少一部分溶解的沥滤残渣的饱和的或接近饱和的液体可能还含有溶解的煅烧天然碱。

溶解该沥滤残渣后得到的生成溶液可以是不饱和的含碳酸钠溶液，该溶液包含小于20％的碳酸钠，或在5％至15％之间的碳酸钠。

任选地，用于去除杂质的方法可以进一步包括进行第二步以额外去除杂质。此任选的第二步优选包括镁处理以形成一种经处理液。该镁处理可在溶解沥滤残渣的过程中进行，或者可在含有该溶解的沥滤残渣的液体中(溶解后)进行。该镁处理包括添加镁化合物到正在溶解或已溶解的沥滤残渣以形成具有至少部分第二杂质的水不溶性物质。

该方法可进一步包括将该经处理液通过至少一个分离单元以去除水不溶性物质，并得到纯化的溶液。在该方法中的分离步骤可能会产生提供至少一部分水性介质的稀液流束，沥滤残渣可溶于该水性介质以形成液体，然后对齐用镁处理。分离步骤优选包括将该经处理液通过一个分级器用于去除一些水不溶性物质并且回收分级器溢出流；将分级器溢出流进料至增稠器以去除额外的水不溶性物质；并过滤该增稠器溢出流以提供纯化的溶液。

至少一部分纯化的溶液可提供生产包括碳酸钠、亚硫酸钠或碳酸氢钠的结晶产物工艺的至少一部分结晶器原料。

当进行第二步时，镁处理步骤总体上可有效地去除至少一部分该第二杂质，这与通过沥滤步骤去除的第一杂质可以是不同或相同的。

这两种杂质去除步骤都可以有效地降低有机物的含量，在这种情况下，通过相同的方法去除第二杂质和第一杂质(有机物)。

该方法可以进一步包括使用该含有沥滤残渣或其一部分的液体溶解煅烧的天然碱，在任选的镁处理之前或期间或之后，但在分离步骤之前。

当水性介质(用于溶解沥滤残渣)是一种不饱和的含碳酸钠溶液，例如稀液时，在此实施方案中纯化的溶液可以用作采用一水碳酸钠结晶器的苏打灰设备的原料。

当水性介质(用于溶解该沥滤残渣)是离开一水碳酸钠结晶器的清除液时，在此实施方案中纯化的溶液可以用作一种碳酸氢钠结晶器的原料。

当包含碳酸氢钠的沥滤残渣溶解到一种水性介质中时，所生成的液体可以提供碳酸氢钠反应器/结晶器的原料。

该液体可以进一步包括溶解的煅烧天然碱，其中煅烧天然碱在水性介质中的溶解在任选的镁处理之前或期间发生；或其中煅烧天然碱的溶解在至少一部分该经处理液中在任选的镁处理之后发生。

使用镁化合物任选的处理可以在液体中进行，该液体是碳酸钠不饱和的并包含小于20％的碳酸钠。可替代地或另外地，使用镁化合物任选的处理可以在液体中进行，该液体是不饱和的或接近饱和的碳酸钠溶液并包含20％或更多的碳酸钠。

在本发明的任何一个或所有的实施方案中，任选的镁处理可以在生产一水碳酸钠、碳酸氢钠或亚硫酸钠的结晶器的一个单一的加入点上游进行；或者镁处理可以在用于生产结晶碳酸钠、碳酸氢钠或亚硫酸钠工艺的此结晶器上游的两个或更多个点的进行。

当该方法包括通过添加镁化合物到包含溶解的沥滤残渣或其一部分的第一液体中进行镁处理步骤时，该方法可以进一步包括通过添加补充的镁化合物到第二液体进行补充镁处理步骤，其中与用于处理第一溶液的镁化合物相比，补充的镁化合物可以是相同的或不同的。第一液体可以是碳酸钠不饱和的，而第二液体可以是碳酸钠饱和的或接近饱和的。

在本发明的任何一个或所有的实施方案中，当进行第二步时，镁化合物的添加可以与相对于存在于正在被处理的液体中的Si有效量的镁来进行以形成水不溶性的硅酸镁。有效量可以是以化学计量或亚化学计量或超化学计量的镁的量，相对于存在于正在被处理的液体中的Si的量。

在任何一个或所有的实施方案中，当进行第二步时，该使用镁化合物的处理可以在20℃至90℃之间的温度下进行。该使用镁化合物的处理应该进行至少5分钟、或者可以进行至少20分钟。该使用镁化合物的处理进行的方式可以是有效地将该镁化合物分散到该液体中，如通过搅拌。

在任何一个或所有的实施方案中，当第二杂质去除步骤进行时，该使用镁化合物的处理可以有效地将Si含量降低至少4％，或至少10％或至少15％或至少20％。该使用镁化合物的处理可以有效地将Si含量降低小于100％、95％或更小。例如，该经处理液中Si的降低可以从约20％至约95％而变化。

在一些实施方案中，当第二杂质去除步骤进行时，该使用镁的处理可以有效地实现在该经处理液中或在进入结晶器和/或反应器中的原料中含量小于100ppm的Si，或90ppm的Si或更小，或75ppm的Si或更小，或甚至50ppm的Si或更小。

在替代实施方案中，当第二杂质去除步骤进行时，该使用镁的处理可以有效地实现用于碳酸氢钠结晶器的原料的含量为至少100ppm的Si(以二氧化硅计)，优选至少250ppm，或者至少500ppm。虽然此结晶器进料可以含有不超过1500ppm的Si，优选不超过1000ppm的Si，或更优选不超过700ppm的Si。

用于第二杂质去除步骤的镁化合物可包括或基本上组成为一种或多种水溶性镁盐，优选包含或基本上组成为氯化镁和/或硫酸镁。可替代地，该镁化合物可以包括或基本上组成为一种或多种水不溶性的镁化合物，例如包括或基本上组成为氢氧化镁、氧化镁、碳酸镁、和/或它们的多种组合。适当的(但非限制性的)镁化合物包括氧化镁、氢氧化镁、硝酸镁、硫酸镁、亚硫酸镁、硫化镁、碳酸镁、氯酸镁、高氯酸镁、氯化镁、其任何无水或含水形式、或它们的两种或更多种的任何组合。可以从这个清单中排除以上镁化合物中的任何一种。在该方法的某些实施方案中，该镁化合物可以排除氧化镁。在优选的实施方案中，该镁化合物包括至少氯化镁和任选的其他。在更优选的实施方案中，该镁化合物是氯化镁。

在该方法的某些实施方案中，该使用镁化合物的处理优选地是用至少部分溶解或完全溶解在水中的镁化合物进行。在该镁处理中可以使用多于一种的镁化合物。当该镁处理采用两种或更多种镁化合物时，这些镁化合物中至少一种是水溶性的并且在该镁处理过程中添加时被溶解在水中。当对该处理使用两种或更多种镁化合物时，它们可以在相同的添加点使用或者可以在两个或更多个添加点使用。在优选的实施方案中，该镁化合物是以氯化镁溶液的形式加入。

该使用镁化合物的处理可以通过添加至少一种处于干微粒形式或被溶解、分散、或浆化在水中的镁化合物。

该镁处理可以包括选自下组的以下步骤中的至少一个，该组由以下各项组成：

将该镁化合物加入一个导管，包含溶解的沥滤残渣的液体流动通过该导管；

将该镁化合物加入一个溶解器中，该溶解器被用于熔化和/或溶解该沥滤残渣；

将该镁化合物加入一个包含溶解的沥滤残渣的增稠器，或离开增稠器的溢出流；

将该镁化合物加入一个稀液流束中，该流束包含溶解的沥滤残渣；

将该镁化合物加入一个稀液罐中，该稀液罐包含溶解的沥滤残渣和一个离开增稠器的稀液；

将该镁化合物加入一个沥滤罐中，该沥滤罐被用于溶解煅烧的天然碱与包含溶解的沥滤残渣的至少一部分液体；

将该镁化合物加入一个包含溶解的沥滤残渣和溶解的煅烧天然碱的饱和的或接近饱和的液体；

将该镁化合物加入一个分级器或离开分级器的溢出流；

将该镁化合物加入一个包含溶解的沥滤残渣的碳酸氢盐清除液；

将该镁化合物加入从一个一水碳酸钠结晶器中抽出的并且与晶体分离的滤清液(centrate liquor)中；以及

这些步骤中两个或更多个的任何组合。

虽然该镁处理可能包括将镁化合物加入一种含有溶解的沥滤残渣的滤清液中并直接引导入一水合物结晶器，此步骤不是优选的，因为镁会加入最终产物中并可能导致水不溶物的形成，它们将严重损害结晶器热交换器。如果该镁处理包括将该镁化合物加入一种滤清液中，则可以在将该生成的纯化的滤清液进料至该一水合物结晶器之前对该处理过的滤清液流束进行一个分离步骤(如过滤)以去除产生自该镁处理的水不溶物。

在一些实施方案中，该镁处理优选不包括将该镁化合物加入一水碳酸钠结晶器，为了去除杂质如硅酸盐和/或存在于结晶器原料的有机物造成的发泡。

根据一个只有第一杂质去除步骤进行的实施方案，该方法包括在水性介质中溶解沥滤残渣或其一部分以形成第一液体，它是碳酸钠不饱和的，以及通过溶解煅烧的天然碱到至少一部分第一溶液以形成第二液体，此第二液体为碳酸钠饱和的或接近饱和的。该方法可以进一步包括进行一下结晶步骤中的至少一个：

使包含该第二液体的至少一部分的一个第一结晶器原料穿过一个处于促进结晶的条件下的一水碳酸钠结晶器以形成一水碳酸钠晶体；

将包含碳酸钠的该第二液体的至少一部分送至一个亚硫酸钠设备，在此处碳酸钠与二氧化硫反应而形成一个含亚硫酸钠的流束，并接着使包含该含亚硫酸钠的流束的至少一部分的一个第二结晶器原料穿过一个处于促进结晶的条件下的亚硫酸钠结晶器以适合于形成亚硫酸钠晶体；

使包含该第二液体的至少一部分和/或包含碳酸钠的清除液的至少一部分的一个第三结晶器原料穿过一个处于促进结晶的条件下的碳酸氢钠结晶器，包括通入二氧化碳而形成碳酸氢钠晶体，任选地该清除液或母液离开一个一水碳酸钠结晶器。

根据两步杂质去除的一个实施方案，该方法包括在水性介质中溶解沥滤残渣或其一部分以形成第一液体，其是碳酸钠不饱和的，通过溶解煅烧的天然碱到至少一部分第一液体以形成第二液体，此第二液体为碳酸钠饱和的或接近饱和的；通过将镁化合物加入该第一液体的至少一部分或该第二液体的至少一部分或两者都进行镁处理以形成水不溶性物质(沉淀物和/或复合物)与该第二杂质(优选一种或多种硅酸盐)的至少一部分；并且然后将该第二液体(饱和的或接近饱和的)，使用镁处理的至少一部分，穿过至少一个分离单元以去除水不溶性物质，并获得纯化的溶液。该方法可以进一步包括进行结晶步骤中的至少一个：

使包含该纯化的溶液的至少一部分的一个第一结晶器原料穿过一个处于促进结晶的条件下的一水碳酸钠结晶器以形成一水碳酸钠晶体；

将包含碳酸钠的该纯化的溶液的至少一部分送至一个亚硫酸钠设备，在此处碳酸钠与二氧化硫反应以形成一个含亚硫酸钠的流束，并接着使包含该含亚硫酸钠的流束的至少一部分的一个第二结晶器原料穿过一个处于促进结晶的条件下的亚硫酸钠结晶器以适合于形成亚硫酸钠晶体；

使包含该纯化的溶液的至少一部分和/或一种含碳酸钠的清除液的至少一部分的一个第三结晶器原料穿过一个处于促进结晶的条件下的碳酸氢钠结晶器，包括通入二氧化碳而形成碳酸氢钠晶体，任选地该清除液或母液离开一个一水碳酸钠结晶器。

该方法可以进一步包括回收并且干燥该包含碳酸钠、或包含亚硫酸钠或包含碳酸氢钠的晶体以形成一种最终产品。

对于一个苏打灰设备，本方法可用于最小化设备的(特别是该结晶器热交换器)的维修。

当将一般由一个池或十水合物结晶器中的结晶器清除流束形成的、包含结晶十水碳酸钠的一种收复的固体再循环到该苏打灰设备中用于生产额外的合格产品而不牺牲产品品质时，本发明特别有利于最小化苏打灰产品的脆性。减小苏打灰的脆性不仅有益于产品尺寸改变(sizing)和用户，而且它增大了生产能力，因为这些破碎的晶体(细粉)中的一些作为溶液或作为晶体被再循环回到该结晶器中。如果将细粉从最终产品中去除并且溶解在水或一种稀液溶液中，它们需要重结晶和干燥，这两个步骤均造成容量的减小；或者如果将细粉以晶体形式再循环，则它们将再水合并且需要进行干燥，从而造成容量的减小。

对于亚硫酸钠的生产，本发明也有利于生产一种具有降低的杂质含量的结晶亚硫酸钠产品，从而得到改进的品质。

在用于生产结晶亚硫酸钠工艺的一些实施方案中，该方法可包括该溶解有沥滤残渣的液体或纯化的溶液(分离之后)的至少一部分与二氧化硫反应以形成亚硫酸钠流束；该亚硫酸钠流束穿过一个处于促进结晶的条件下的结晶器以适合于形成亚硫酸钠晶体；并且干燥该晶体以形成一种结晶的亚硫酸钠最终产品。该结晶的亚硫酸钠最终产品优选地满足光学等级的规格。

在本发明的可替代的或者另外的生产结晶亚硫酸钠的实施方案中，一个任选的镁处理可以对于在亚硫酸钠结晶之前包括亚硫酸钠的水溶液中进行，其中该含亚硫酸钠的水溶液是通过碳酸钠与二氧化硫的反应形成的。或者该任选的镁处理可以在反应步骤之前进行，例如包含至少一部分溶解的沥滤残渣的含碳酸钠溶液，以提供处理过的含碳酸钠溶液，然后将其纯化以对亚硫酸钠工艺提供至少一部分碳酸钠反应物。

对于碳酸氢钠的生产，本发明也有利于生产一种具有降低的杂质含量的结晶碳酸氢钠产品。

在本发明的生产结晶碳酸氢钠的一些实施方案中，碳酸氢钠可以通过碳酸钠和二氧化碳的反应形成。包含碳酸钠的至少一部分液体(具有溶解的沥滤残渣)可与二氧化碳反应以提供结晶碳酸氢钠。当进行第二杂质去除步骤时，镁化合物的加入可以在反应步骤之前进行，例如通过将纯化的溶液的至少一部分与二氧化碳反应以提供含碳酸氢钠的结晶原料的至少一部分。

在一些实施方案中，一水合物清除液流离开一水碳酸钠结晶器，并且该方法可进一步包括一水合物清除液流的至少一部分进料至尾矿池，借此通过蒸发和/或冷却结晶形成晶体导致沉积物被水溶性杂质污染，该水溶性杂质包括氯化钠、硫酸钠、一种或多种硅酸盐和/或有机物；回收此沉积物的至少一部分以提供一种回收的固体；将该回收的固体进行沥滤法以得到沥滤残渣；并且然后任选地将包含溶解的沥滤残渣或其一部分的液体进行镁处理，并且然后分离以形成纯化的溶液，它可提供至少一种生成碳酸钠工艺的原料。该回收的沉积物优选包含十水碳酸钠。

在可替代的或另外的实施方案中，碳酸氢盐清除液流离开碳酸氢钠结晶器，并且该方法可进一步包括将碳酸氢盐清除液流的至少一部分存放在尾矿池，借此通过蒸发和/或冷却结晶形成晶体导致沉积物被水溶性杂质污染，该水溶性杂质包括氯化钠、硫酸钠、一种或多种硅酸盐和/或有机物；回收此沉积物的至少一部分以提供一种回收的固体；并且将该回收的固体进行沥滤法以得到沥滤残渣；然后任选地将包含溶解的沥滤残渣或其一部分的液体进行镁处理，并且然后分离以形成纯化的溶液，其可提供至少一种生成碳酸氢钠工艺的原料。该回收的沉积物优选包含碳酸氢钠、碳酸氢三钠和/或它们的组合。

在用于共同生产碳酸钠和碳酸氢钠的其他实施方案中，一个第一清除液体流束离开一个一水碳酸钠结晶器并且被送至一个处于结晶条件下的碳酸氢盐结晶器(或反应器)以形成碳酸氢盐晶体并且形成一个含水溶性杂质的第二清除液体流束。离开碳酸氢钠结晶器的第二清除液流然后在结晶条件下通过一个尾矿池以形成一种池沉积物，该池沉积物包含碳酸氢钠、十水碳酸钠、和/或碳酸氢三钠以及含有这些水溶性杂质，此池沉积物的至少一部分被回收并进行沥滤法，并且然后根据本发明任选的镁处理以降低其杂质(如氯化钠、硫酸钠、一种或多种硅酸盐和/或以TOC测定的有机物)的含量。沥滤步骤后得到的沥滤残渣或任选的镁处理后得到的纯化的溶液最终在共同生产工艺中再循环，例如作为一水碳酸钠结晶器的原料，或碳酸氢盐结晶器的原料，或两者。在一些实施方案中，沥滤残渣可以在任何任选的镁处理前被分成两部分，一部分旨在提供一个结晶器的原料，而另一部分旨在提供另一个结晶器的原料。在这种情况下，镁处理可以在这些部分中的一个省略，因为Si的含量经沥滤步骤可以足够低对于结晶器之一是可接受的，因此就不需要进行镁处理步骤以去除一种或多种硅酸盐。

本发明的另一个实施方案包括一种降低在一水碳酸钠结晶器内的起泡概率的方法，该方法通过一种包含溶解的沥滤残渣的原料进料，该沥滤残渣中的杂质含量已通过沥滤法降低。

然而，本发明的另一个实施方案包括一种降低在一水碳酸钠结晶器内的起泡概率的方法，该方法是通过一种包含一种含碳酸钠的纯化的溶液的原料进料，该纯化的溶液含有溶解的废料固体其中杂质含量已通过沥滤步骤和镁处理步骤降低。

在一些实施方案中，当沥滤残渣包括碳酸氢钠且沥滤残渣旨在进料至一水碳酸钠结晶器或亚硫酸钠反应器时，根据本发明的方法还可以进一步包括将碳酸氢钠的至少一部分转化为碳酸钠，例如，在任何任选的镁处理之前或当没有进行镁处理时，通过将碱(例如氢氧化物)加入含有溶解的沥滤残渣(废料或池固体沥滤后得到的)的液体；或者将碱加入纯化的溶液(废料或池固体沥滤和镁处理后得到的)。以这种方式，更强碱性的纯化的溶液可以作为一水碳酸钠结晶器的原料，因为它在一水合物结晶器的操作温度下含有的碳酸氢钠比碳酸氢钠饱和点更少。优选将碳酸氢钠转化为碳酸钠是在溶于液体的沥滤残渣进行镁处理之后进行。

然而，在生产晶体碳酸氢钠的设备的其他可替代的或另外的实施方案中，当包含碳酸氢钠的沥滤残渣旨在进料到碳酸氢钠反应器/结晶器而没有进一步通过镁处理去除杂质时，优选在含有沥滤残渣的液体中(溶解后得到的)不将碳酸氢钠转化为碳酸钠。

然而，在生产晶体碳酸氢钠的设备的其他可替代的或另外的实施方案中，当沥滤残渣包含的碳酸氢钠然后进行镁处理和分离以形成纯化的包含碳酸氢钠的溶液，旨在进料到碳酸氢钠反应器/结晶器，则优选在含有沥滤残渣的液体中(溶解后得到的)或纯化的溶液中(镁处理后得到的)不将碳酸氢钠转化为碳酸钠。

现在将参考附图对本发明进行说明。

图1展示了用于根据本发明的沥滤法的系统10，可包括固/液分离和沥出液再循环。该系统10包括一个沥滤单元15和一个任选的固/液分离单元25。废料固体物质20和沥滤液30被进料到沥滤单元15。沥滤(固体)残渣40和沥出液(液体)流束60离开沥滤单元15。该沥滤残渣40可以被送至任选的固/液分离单元25(也称为“残渣/沥出液分离器”)，其中将过量的沥出液从湿残渣中去除以形成干固体，在其用作生产碳酸钠、碳酸氢钠或其他衍生产品的设备原料之前。

该废料固体物质20可以包括选自碳酸钠、它的任何水合物、碳酸氢三钠、碳酸氢钠、以及它们的两个或更多个混合物组成的组中的至少一种钠盐。该废料固体物质20优选包括十水碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸氢三钠或它们的任何混合物。

该废料固体物质20可以包含或组成为从尾矿(废料)池回收的池固体、从结晶器(例如除一水碳酸钠结晶器以外的)回收的固体、大量的煅烧天然碱，大量的矿物天然碱以及它们的组合。该废料固体物质20优选包括从废料池回收的池固体，和任选的上面列出的其他来源的固体。接触沥滤液30的该废料固体物质20优选不包括开采的矿石，如天然碱矿石。可替代地或另外地，接触沥滤液30的该废料固体物质20不包括煅烧的矿石，如煅烧的天然碱。然而，在一些实施方案中，该废料固体物质20可能包含天然碱矿石或煅烧的天然碱，只要该废料固体物质20的大多数是回收的池固体。

固体(结晶)池沉积物可通过将设备流出物(液体废料)送至尾矿池在池的底部形成，这是在促进选自十水碳酸钠、一水碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸氢三钠、七水碳酸钠、以及它们的两个或更多个的组合组成的组中的至少一种钠盐结晶的合适的条件下。从尾矿池回收的该废料固体物质20可以使用能够打破和/或刮去部分池沉积物并将疏松废料挖出进行沥滤的挖掘机或其他机械挖掘。池固体的挖掘优选(但不一定)在从池排出上清液后进行。回收的该废料20能够以一个或更多整齐或不整齐的堆存放在未挖掘的池沉积物的上面，在池岸和/或池边。回收的该废料20在开始沥滤法之前可能被闲置，以便过量的池液体排到池里。

回收的该废料20可能被风化，也就是说，它会进行沉淀通过降水渗滤(雨、雪、冰雹)而溶解一些杂质，在该废料20使用含有碳酸钠的沥滤液进行沥滤步骤之前或之后。该废料固体物质20在接触沥滤液30之前，可以进行尺寸减小步骤。尺寸减小可包括湿法研磨或磨碎或粉碎。

本文在整个说明书中所描述的关于废料固体和池固体/沉积物的任何实施方案都适用于该废料固体物质20，除非另有特别说明。

该沥滤液30优选具有通过沥滤去除的较低含量的(第一种)杂质，与接触的该废料20的含量相比。

此外，优选在该沥滤液30中，通过沥滤去除的(第一种)杂质的浓度低于其饱和点。

该沥滤液30可以包括一个结晶器清除液或其一部分(例如如图1中展示的流束103、图3和4中流束103b、图5中流束136b所示)，可以包括一个滑流或所有的沥出液流束60，可以包括矿井水(例如长壁水)或新鲜水或雨水(图中未示出)，和/或可以包括任何其他含水的设备流出物。任何单个流束或这些流束的任何组合可以用作该沥滤液30。实际上，一个设备不能用这么多管线提供该沥滤液30。因此，在实践中，该沥滤液30将最有可能包含上面列出的多于一个的流束，例如离开一个或多个结晶器的一种或多种清除液的一种混合物、矿井水、来自一个或多个锅炉洗涤器的废水、以及该工艺所固有的任何其他设备流出物，其中，该混合物可以从接收这些来自整个设备的大部分或所有的流束的缓冲罐或贮水罐中抽出。这些流束中的一些典型的组合物如表1中所示。

表1：沥滤液的多种来源的典型组合物。

该沥滤液30可以是当量碳酸钠接近饱和的或饱和的，或可以是当量碳酸钠不饱和的。该沥滤液30越接近饱和，有价值的碳酸(氢)钠盐将越不可能溶于沥出液。此外，该沥滤液30中至少一种杂质(被去除的)的浓度应比与它接触的固体物质低。杂质的浓度梯度将有利于沥滤过程。

沥滤液30可能具有一个非常低的碳酸钠含量(小于2％)，但其用于去除废料固体中的杂质将会导致碳酸钠的高度溶解，且碳酸钠在沥滤残渣中的含量会减少。

如果该沥滤液30是当量碳酸钠不饱和的，可以预想到添加苏打灰产品。事实上，苏打灰产品可能由于未能通过质量控制测试而被撤回从而不能出售。一个例子可以是当苏打灰产品过于精细而不能通过最小颗粒大小的规定。滞销的苏打灰产品通常再循环到苏打灰设备，在这里普遍与煅烧的天然碱再溶解。然而，溶解滞销的苏打灰产品的至少一部分到该沥滤液30以增加其碳酸钠的含量接近或达到饱和的碳酸钠是有可能的。这种饱和的沥滤液在用于洗涤废料固体物质前应通过溶解到沥出液减小碳酸钠损失的风险。

本文在整个说明书中所描述的关于沥滤液的任何实施方案都适用于该沥滤液30，除非另有特别说明。

因此，该沥出液流束60或可再循环或回流到沥滤单元15的该沥出液流束60的一部分70还提供该沥滤液30的至少一部分。以这种方式，该沥出液将重复接触该固体物质，该固体物质将溶解越来越多的杂质到沥出液，该沥出液变得越来越富含这种杂质。在此情况下，该沥滤法以循环模式操作。沥出液再循环可进行一段预定的时间(例如至少一小时，或高达一天或两天)或可进行直到沥出液中的杂质浓度达到一个预定值，它可以是一个亚饱和度值，或者可以是在沥滤的操作温度下的杂质饱和点。可替代地，该沥出液再循环可以进行直到沥滤残渣中的杂质浓度达到一个预定值，该预定值为已知的再循环沥滤残渣可接受的作为生产碳酸钠、碳酸氢钠和/或亚硫酸钠的设备原料。

当固体物质同时包含非常高的NaCl和Na₂SO₄含量(例如具有高于4wt％的NaCl含量和高于3wt％的Na₂SO₄含量)，沥出液再循环可以进行直到沥滤残渣中两种杂质的含量处于或低于它们各自的预定值，该预定值为提供一种沥滤残渣可接受的作为生产碳酸钠、碳酸氢钠和/或亚硫酸钠的设备原料所已知的。

NaCl在沥滤残渣中的预定值的范围可以从4wt％至1.5wt％。例如，当沥滤残渣中的氯化钠含量降低到等于或小于4wt％的水平、或等于或小于3wt％、或甚至等于或小于2.7wt％、或者甚至优选等于或小于1.5wt％，此水平将使得沥滤残渣作为可接受的原料来生产碳酸钠和/或碳酸氢钠。例如，具有高于4wt％的NaCl含量的粗(未沥滤的)池固体预期具有有害影响，具有处于或低于预定值2.7wt％的沥滤残渣预期不具有有害影响。获得的NaCl含量在0.3wt％和1.5wt％之间的多种沥滤残渣将被认为是可接受的原料来生产碳酸钠和/或碳酸氢钠。

Na₂SO₄在沥滤残渣中的预定值的范围可以从3wt％至1wt％。例如，当沥滤残渣中的硫酸钠含量降低到等于或小于3wt％的水平、或等于或小于2.4wt％、或甚至等于或小于2wt％，此Na₂SO₄含量将使得沥滤残渣作为可接受的再用作原料来生产碳酸钠和/或碳酸氢钠。例如，具有高于3wt％的硫酸钠含量的粗(未沥滤的)池固体预期具有有害影响，具有处于或低于预定值2.4wt％的沥滤残渣预期不具有有害影响。获得的硫酸钠含量在0.2wt％和2.05wt％之间的多种沥滤残渣将被认为是可接受的原料来生产碳酸钠和/或碳酸氢钠。

在实例中，当该沥出液流束60未被再循环到沥滤单元15时，该沥滤法以一次通过模式操作，且该沥滤液30接触该废料固体20只有一次。

该沥滤单元15在一次通过模式或在循环模式下的操作可以取决于该沥滤液30相对于碳酸(氢)钠的饱和水平。例如，当该沥滤液30可以是当量碳酸钠接近饱和的或饱和的(以下称为“饱和”的溶液)，该沥滤液包括至少20％的当量碳酸钠或至少25％的当量碳酸钠，存在更小的通过溶解到沥出液损失有价值的碳酸钠的风险。因此，在循环模式下操作优选当该沥滤液30是当量碳酸钠接近饱和的或饱和的时进行，因为与使用不饱和的沥出液溶液重复暴露相比，将饱和的沥出液溶液重复暴露于废料与不会造成废料20的碳酸钠损失。

在单元15中的沥滤步骤也可以在环境温度在0℃至40℃之间(在32℉至104℉之间)进行，或优选在0℃至30℃之间(在32℉至86℉之间)进行。该沥滤法应进行至少30分钟，或可以进行至少120分钟。该沥滤法应进行至多48小时，或优选至多16小时。

该沥滤法可以进行的方式为有效地选择性地溶解选自氯化钠、硫酸钠、一种或多种硅酸盐、有机物(以‘总有机碳’测定)，或它们的两个或更多个的组合组成的组中的至少一种水溶性杂质。该沥滤法优选进行的方式为有效地选择性地溶解选自氯化钠(NaCl)和/或硫酸钠(Na₂SO₄)，和任选的溶解一种或多种硅酸盐、有机物(以‘总有机碳’测定)，或它们的两个或更多个的组合。某些金属元素(如镁、钙、铁、铝)也可以被去除，虽然在粗固体物质中NaCl和Na₂SO₄的初始含量已经低于2wt％时，他们通过沥滤从固体物质中的去除似乎更有效。

该沥滤法可以有效地将该沥滤残渣40中的NaCl含量降低至少40％、至少50％、或至少60％或至少80％或至少90％。该沥滤法可以有效地将该沥滤残渣中的NaCl含量降低小于99％，或95％或更小。例如，降低该沥滤残渣中的NaCl含量可以从约60％至约95％变化，当粗固体中的初始NaCl浓度高于2wt％时。

该沥滤法可以有效地将该沥滤残渣40中的Na₂SO₄含量降低至少40％、或至少50％、或至少60％或至少70％。该沥滤法可以有效地将该沥滤残渣中的Na₂SO₄含量降低小于95％，或90％或更小。例如，降低该沥滤残渣中的Na₂SO₄含量可以从约40％至约85％变化，当粗固体中的初始Na₂SO₄浓度高于1wt％时。

该沥滤法可以有效地将该沥滤残渣40中的硅酸盐含量降低至少30％，或至少40％。该沥滤法可以有效地将该沥滤残渣中的硅酸盐含量降低小于90％，或85％或更小。例如，降低该沥滤残渣中的硅酸盐含量可以从约5％至约50％变化，尤其是当粗固体中的初始NaCl浓度低于2wt％时。

该沥滤法可以有效地将该沥滤残渣40中的总有机碳(TOC)含量降低至少20％，或至少30％。该沥滤法可以有效地将该沥滤残渣中的TOC含量降低小于90％，或85％或更小。例如，TOC含量在沥滤残渣中比在粗固体中低从约20％至约85％。

可用在沥滤单元15的化学沥滤法的多种实施方案可包括，例如桶沥滤、Pachuca(空气搅拌)罐沥滤和/或堆沥滤。这些沥滤技术的任何组合也可以在沥滤单元15中使用。虽然只有一个沥滤单元15在图1示出，应理解在沥滤单元15中可以使用一个以上的容器、桶或堆，如此该沥滤步骤可以使用两个或更多个容器、桶或堆串联操作、平行操作或以交替的顺序轮流操作。

图2a-2i展示了一些可以根据本发明的沥滤法进行的实施方案。应理解在本沥滤法的一个实施方案的情况下所披露的任何设备或步骤或流束可以在另一沥滤实施方案的情况下使用或互换，除非另有明确说明。

图2a、2b和2i展示了沥滤法的多种系统，根据本发明该沥滤法采用放置废料固体堆22在一个倾斜的不透液性衬底45上和采用一个溶液分配系统35(a、b、e)来喷洒该沥滤液30在堆积物质22的上方。该不透液性衬底45优选与水平面倾斜角度□。该角度□可以等于或小于放置在衬底45上方的废料固体的休止角。该角度□可以是等于或小于45度，或者等于或小于30度。图2b和2i的系统通过管线70从一个沥出液收集区55到溶液分配系统35b或35e实现沥出液再循环。

在如图2i展示的一些实施方案中，第一固体废料可以堆在地面上靠近或相邻一个收集区(例如一个沟槽)；柔性衬底45可以放置在堆的斜坡上，且第二固体废料可以放置在该柔性衬底45的上方。当该固体是从已排出液体上清液的废料池的一部分盐沉积物回收的时，这将运行得非常好。在池的排水部分中沉积物厚度可以是从0.3至6米深(从1至20英尺)，而沉积物的表面可以是硬到足以承受挖掘固体的重型设备的重量。挖出的固体可以在沉积物的表面上堆积。以那种方式，要沥滤的固体的一部分可以用作衬底45的支撑。在这种情况下，至少用于沥滤的那一部分池位置必须排干以去除池液体上清液来释放沉积物的表面。该沥出液可在池中的收集区收集，在这里它可以再循环用于更多的沥滤和/或可以被引导到未排水的池的另一部分或接近沥滤位置的另一个池。

该不透液性衬底45可以是柔性的，如一个不透水的防水布或衬垫，其能够放置在具有一个斜坡角度□(如图2a中所示)的倾斜的地面上，或可以放置在具有一个斜坡角度□(如图2i中所示)的倾斜的固体堆上。

可替换地，该不透液性衬底45可以是刚性的，以便承受被沥滤的固体物质的重量，且该刚性衬底45将被放置为与水平面倾斜的角度□。刚性衬底的一个例子可以是一个混凝土衬垫或一个刚性的塑料内衬。如图2b中所示，该衬底45(为刚性的)的一端通过支撑墙可以保持在较高的高度以保持衬底45在适当的位置。如图2i中所示，该衬底45，其可以是刚性的，可以放置在具有一个角度□的倾斜的固体堆上。

该不透液性衬底45可以由无孔材料制成。该不透液性衬底45可以包括聚烯烃材料如聚丙烯和/或聚乙烯。该不透液性衬底45的一种合适的材料是由聚乙烯制成的塑料衬垫或薄片，例如由聚乙烯制成的(例如Visqueen^TM)，这通常是在0.1至0.25毫米之间的厚度，并通常用作临时防水布、混凝土保护层、画的罩单、装饰池内衬和控制杂草的地面覆盖物。

该衬底45可以具有平坦的表面。该衬底45可以具有波浪形的表面具有规则或不规则图案的脊和/或凹槽。该衬底45可以包括凹槽(例如在其暴露于堆的上表面)，以有利于沥出液从堆的上方向下流动到沥出液收集区55。这些凹槽可以从高处到低处平行运行。或者，在该衬底45上的凹槽能以一个扇形的布局放置，每个运行都从高处到低处，沥出液被引导至朝向集中的位置朝向收集区55。该衬底45的低处边缘可以伸到沥出液收集区55。

在该衬底45的低处边缘可以是一个透液性防护装置(未示出)，以防止固体从堆22落入收集区55。该透液性防护装置允许沥出液通过。

在图2a中，该沥滤液30通过一个泵(未示出)从溶液缓冲池或储存池(未示出)可以通过分配管线的网格35a，通常是塑料管(部署在穿过该废料固体20的堆积物质22的上方)。在不同的时间间隔以连接在分配管线网的一个或多个喷头、喷嘴或孑孓管喷洒沥滤液30到堆22。喷洒对于分散该沥滤液到堆22的整个顶部是必要的。优选向下喷洒(但不要求)以最小化通过蒸发和/或刮风造成的溶液损失。

通过堆22渗出的富含物质的沥滤液，积累在该不透液性衬底45上，并流入在堆22底端的收集区55。该收集区55被设置成接收富含杂质的充满式(pregnant)沥滤液。沥出液流束60可以通过沥出液泵65从收集区55泵送。在该图中，箭头表示该沥滤液的流动方向。

堆沥滤呈现了许多优点，如简单的设备和操作、低的投资和运营成本以及可接受的产量。另一方面，必须认识到这样的操作可能会受到一定的局限性；堆积的材料可能是非常不均匀的，在实用性上，没有接近的工艺控制可以应用，除了可能的间歇性的pH值调节和如果有必要的话加入一些酸/碱到该沥滤液30以有利于至少一种杂质的选择性溶解。此外，在此露天设置水的蒸发和刮风的比率高，且可能需要长时间操作以达到足够的沥滤产率。

出于这些原因，有可能修改该沥滤法的系统10，该方法允许克服这些缺点中的一些。例如，如图2b中所示，滴沥管线的一个分配系统35b可以放置在堆22之上。该滴沥管线的分配系统35b的组成为多孔的、微孔的、开槽的、分支的或类似构造的管道或管材，为了实现将该沥滤液30施加到堆22。不透液体的覆盖物52(例如一个不透液性的塑料片材)，优选柔性的，可以遍布和覆盖该滴沥管线的分配系统35b、其下的堆22、和任选的收集区55。该沥滤液30进入该滴沥管线的分配系统35b，并且被施加到堆22。充满式沥滤液通过堆22渗滤，在衬底45上积累，并流入收集区55。在堆沥滤中这样的系统设置会最小化由蒸发和刮风造成水的损失，并防止降水(例如雨、雪、冰雹)稀释沥滤液和/或沥出液。

如图2b中所示(虽然这将同样适用于图2a)，该沥出液流束60的一部分70通过沥滤液30再循环到沥滤单元15。在本实施方案中，该沥滤液30可以包括该沥出液流束60或其一部分70和/或清除液103(或其一部分)，如将在图3和4的情况下稍后讨论的。然而，该沥出液流束60的一部分70可直接再循环到沥滤单元15与沥滤液30分开，使得该沥滤液30和该沥出液流束60的一部分70在被进料到沥滤单元15之前不会混合。

如图2i中所示，该堆包括由该不透液性衬底45分开的两个堆区22a，22b组成，该堆的底部区22a作为该堆的顶部区22b的支持物或载体。该不透液性衬底45可以是刚性或柔性的。该系统可以由该衬底45上首先放置第一堆(区22a)，使得该衬底45位于由第一堆区22a创建的与水平面上成角度□的斜坡。然后，池(废料)固体的另一堆放在倾斜衬底45的顶部以形成第二堆。该衬底45以角度□的倾斜应该有利于沥出液(其通过堆区22b渗透)向该沥出液收集区55流动。

再循环的或回流的沥出液(及任选的包含清除液103的补充沥滤液30’)通过分配系统35e喷洒在堆22上，以便液体在堆区22b接触固体。在本实施方案中，在堆区22a的固体位于该不透液性衬底45的下面，它提供了一个可将该衬底45置于其上的倾斜的表面并且不与喷洒液(沥滤液和/或沥出液)接触。

该沥滤液分配系统35e可包括用在中枢灌溉系统的任何喷头/喷嘴类型，如一个高压或低压摇臂式喷头、它们的多个、一个具有固定的、旋转的或振荡的偏转衬垫的低压喷嘴或喷头、它们的多个、或它们的任何组合物。‘摇臂式喷头’通常是一个配备有一个或两个喷嘴和一个摇臂的水施用设备以引起喷头旋转和水流分散。这种设计的一个例子是Rain Bird^TM摇臂式喷头。‘喷嘴’通常是一个配备有固定的偏转衬垫(当被离开喷嘴的水流影响时不移动)、旋转的偏转衬垫(当被离开喷嘴的水流影响时以360度的圆圈旋转)，或振荡的偏转衬垫(当被离开喷嘴的水流影响时振荡)用于在180至360度的圆圈内分散水的水分配装置。可以购买具有喷洒喷嘴或非圆形喷嘴的摇臂式喷头以进行液滴分散并提供更均匀的溶液至堆表面。通常情况下，摇臂式喷头可在比低压喷嘴更宽的压力范围内操作。例如，高压摇臂式喷头适合于在从40psi至80psi的范围，而振荡的低压喷嘴将适合在10psi和40psi之间的压力。应当指出，安装一个低压喷嘴太接近土壤表面将减少液体喷雾的润湿直径，因为当它们穿过空气时重力迫使液滴朝向堆表面。润湿直径由离开一个特定的喷嘴的液体速度以及液体流和堆表面之间的距离控制，一个低压喷雾喷嘴可以安装在枢转管道下方的下降管或上升管上，以增加润湿性能。这可以通过安装喷雾喷嘴到上升管的顶部或安装具有刚性的鹅颈弯管和柔性的软管的组合到堆22b表面的一定距离来完成。该喷洒系统35e在操作中可以是柔性的，例如允许液体喷雾360度覆盖或液体喷雾部分圆形只覆盖润湿堆的部分表面。

然而，图2c展示了根据本发明的第三实施方案中的沥滤法的备用系统，其采用在非搅拌容器25内将废料固体20放置在填料床24并且采用沥滤液分配系统35c。

在图2c的系统中进行的渗透沥滤法可以包括将该废料固体20放置到该非搅拌容器25中以形成该填料床24；在该容器25内通过分配系统35c将该沥滤液30分散在该填料床24的上方或顶部。该喷雾的沥滤液30通过该填料床24向下流动，至少一种杂质溶于溶液使其逐步富集这种杂质；并且通过填料床渗滤后该沥出液流束60在该容器25的底部去除。如图2c中所示，该沥出液流束60的一部分70可以再循环到该沥滤容器25，例如，通过该沥滤液30以便该沥滤液30包括该沥出液60或其一部分70(如图所示)。

该渗透沥滤法可以在图2c中示出的系统中以批处理模式进行。该废料固体物质首先在容器25中被放置作为填料床24，该填料床24然后经由分配系统35c与沥滤介质30接触；该沥滤液30的流动停止，并从容器25中排出沥出液。润湿的沥滤残渣从容器25去除以放置一批新的废料固体在容器25内进行新一轮的沥滤。

图2d的系统与图2c的系统相似，采用在非搅拌容器26中将废料固体物质20放置在填料床24a，除了将该沥滤液30进料到填料床24a的底部。虽然该沥滤液30通过填料床24a向上流动，因此，浸没该填料床24a和在填料床24a的顶部形成一池沥出液。该沥滤液使至少一种杂质溶解到溶液中，并逐渐富集这种杂质，因为它从该容器26的底部到顶部移动。在通过填料床24a向上‘渗滤’后，汇集的沥出液溢出流至容器26的顶部的坝(weir)31，且该沥出液流束60通过一个与坝31流体连通的沥出液泵65而从坝31去除。如图2d中所示，该沥出液流束60的至少一部分70可通过该沥滤液30再循环到该沥滤容器26，因此，该沥滤液30包括该沥出液流束60或其一部分70(如图所示)。

该沥滤法可在如图2d中所示的系统以批处理模式进行；该废料固体物质20首先在容器26中被放置作为填料床24a，该填料床24a与从底部向上的沥滤介质30接触；该沥滤液从容器26中排出从坝31从容器26的顶部。该沥滤液30的流动停止；在容器26中的沥滤残渣被排空液体，润湿的沥滤残渣从容器26去除以放置一批新的废料固体在容器26内进行新一轮的沥滤。

图2e中展示了采用根据本发明的第五实施方案中的一种移动废料固体物质的沥滤法的系统。

图2e的系统中沥滤的接触步骤可包括放置废料固体20与该沥滤液30在一个搅拌的浆料容器71内以形成浆料，并进一步将所形成的浆料进料至一个洗涤塔72。进入该洗涤塔72中的该浆料在该洗涤塔72的悬浮区‘A’向下流动，在放置于该洗涤塔72中的内管73的外侧。该悬浮区A，在水平‘a’，变为增稠区‘B’。在这水平‘a’下面是固体结晶颗粒的填料床。虽然固体结晶颗粒的填料床正在该洗涤塔72的增稠区B形成，该沥滤液30溶解了来自固体物质20的至少一些杂质。沥出液的排出使用沥出液泵65从增稠区‘B’通过包含管73的过滤器74沿管73向上流动形成离开洗涤塔72的沥出液流束60。要允许沥出液从增稠区‘B’渗透进管73，管73位于过滤器74位置下方的那部分管壁最好是由允许液体渗透但将固体保留在管73外的材料制成。管73位于过滤器74位置上方的另一部分管壁，可以由将固体保留在管73外同时不允许液体渗透或允许液体渗透的材料制成。沥出液流束60的一部分70可以再循环回到塔72的顶部。可替代地或另外地，沥出液的另一部70a可以再循环回到搅拌的浆料容器71，以提供浆料中的至少一部分液体来自此容器71。在放置于塔72底部的刮削刀的帮助下，颗粒状固体材料被刮掉。因此该固体颗粒离开塔72以形成沥滤残渣40。在沥滤残渣40离开塔72时，更多固体废料物质20进入搅拌的浆料容器71，所以在此方法中固体被连续替换。

图2f和图2g展示了根据本发明的第六和第七实施方案的沥滤法系统中使用固体废料固体物质20分散于沥滤液30形成的浆料27，该浆料被放置在搅拌容器28中。

在图2f和图2g系统中沥滤的接触步骤可以包括放置固体废料物质20与沥滤液30在搅拌容器28中形成浆料27；使用搅拌装置在搅拌容器28中将固体物质20混合于沥滤液30，如搅拌叶轮(如图所示)，或气体分布器，例如空气和/或蒸汽喷射器(图中未示出)，在混合过程中，至少一种杂质溶解到浆料的溶液中，杂质逐步富集，并且通过一个固/液分离单元(75或78)收集沥出液流束60。

在图2f中，该固/液分离单元75可以是放置在容器28内的一个或多个过滤器以允许液体渗透过过滤器而将固体颗粒保留在容器28内。

在图2g中，该固/液分离单元78可以是放置在容器28外的一个或多个水力旋流器来产生富含固体的流束和可以离开该系统的(液体)沥出液流束60。沥出液流束60的一部分70可以引导回容器28。该富含固体的流束通常再循环回容器28，虽然固体流束(图中未示出)中的滑流可被去除以提供如前面关于图1所描述的沥滤残渣50。

如图2c-2g所示，沥出液流束60的一部分70可以通过沥滤液30再循环到沥滤容器(25、26、28)，所以该沥滤液30包含沥出液60或其一部分70(如图所示)。或者，该沥出液60或其一部分70可以从沥滤液30(图中未示出)分别再循环到沥滤容器(25、26、28)。

关于图2c、2d和2f的系统中进行的沥滤法，沥滤步骤能以批处理的模式进行，在该模式下废料固体物质20首先放置于容器25、26或28内，然后，在填料床24或浆料27中与沥滤介质30接触，排出沥出液，最终从非搅拌容器25、26或搅拌容器28中移除，以让出空间使一批新的废料固体加入到容器25、26或28内并进行相同的沥滤技术。

图2h展示了根据本发明的另一个实施方案的一种沥滤法的系统，该方法采用将废料固体的堆22放置在一个倾斜的传送带48并采用溶液分配系统35d在该堆积物质22上喷洒沥滤液30。该倾斜的传送带48优选是不渗透液体的，尽管它可能是可渗透液体的。可以使用多楔带。该传送带48优选与水平面倾斜一定的角度□。该角度□可以等于或小于放置在带48上的废料固体的休止角。该角度□可以等于或小于45度，或者等于或小于30度。设置收集区域55来接收充满式沥滤液。

在图2h中，沥滤液30可用泵65强迫从溶液缓冲(surge)或储存池(图中未示出)通过分配管线的网格35d(通常是塑料管，遍及废料固体20的堆积物质22上方布置)。在不同的时间间隔以管道将分配管线网中的喷头、喷嘴或孑孓管喷洒沥滤液30连接到堆22上。优选向下方喷洒以最小化通过蒸发和/或刮风造成的溶液损失。

在与喷洒其上的沥滤液接触的同时，堆积物质22在传送带48上向上移动。随着接触固体向上移动，其杂质的一部分选择性地溶解到通过该运动固体物质渗透的沥出液中。这导致了形成湿的沥滤残渣50。当接触的固体物质22到达传送带48的顶部，形成的沥滤残渣50跌落(重力驱使下)进入罐49中，等待再循环至生产苏打灰、碳酸氢三钠，碳酸氢钠和/或亚硫酸钠的设备。此罐49可以是一个溶解器，在其中准备回收作为设备原料的沥滤残渣溶解到水性介质中，或者可以是一个储存容器。当沥滤残渣50在顶部离开传送带28时，新鲜固体(尚未进行沥滤)可以装载在传送带48的底部。

当传送带48是不渗透液体的时，充满式沥滤液，通过堆22渗出，积聚在不渗透液体的传送带48上并向下流动(与此同时在其向下的过程中接触更多的固体)到位于传送带48底端的沥出液收集区55。沥出液流束60可以通过泵65从收集区55泵送引导至分配系统35d和/或引导至废料池。

在另一个实施方案(图中未示出)中，传送带48是可渗透液体的，充满式沥滤液，通过堆22渗出，流过透液性的传送带48至放置在传送带48正下方的一个大的沥出液收集区55(例如沟槽)。

在图2h中的沥滤法的操作对于固体可以是一次通过系统，其中在传送带上固体停留的时间足够使所得的沥滤残渣中至少一种不希望的杂质的含量(优选为氯化钠、硫酸钠、和/或水溶性有机物)减少。然而，有可能积累在罐49的沥滤残渣的一部分可被送到传送带48，用于额外的沥滤。此循环可以重复进行，直到存在于罐49中的沥滤残渣中杂质的含量达到一个预定的平均值，该值使沥滤残渣对于再循环至设备是可接受的。

图3展示了一个从天然碱矿石生产结晶碳酸钠的设备，也称为苏打灰设备的方框工艺流程图，其中该设备使用根据本发明的从废料固体去除一些杂质以形成沥滤残渣的沥滤法，和一个任选的第二杂质去除方法(镁处理)以形成一个含碳酸钠的纯化的溶液，该沥滤残渣和/或含碳酸钠的纯化的溶液适合用作苏打灰设备的原料。

在苏打灰的生产过程中，天然碱矿石106被粉碎并在煅烧炉108中煅烧。煅烧产物具有的最终温度是约从257℉至482℉(或从125℃至250℃)、或约从300℉至375℉(或从150℃至190℃)、或约从300℉至330℉(150℃至166℃)在煅烧炉108的出口处(也被称为‘溢出’温度)。该煅烧操作条件应该是有效地将碳酸氢三钠分解成碳酸钠。煅烧过程中，该天然碱矿中所含的一部分含硅杂质被转化为水溶性硅酸盐。生成的煅烧的产物中的碳酸氢盐含量也受到煅烧条件的影响，即，温度和停留时间(并且因此煅烧完成率)越大，生成的煅烧的产物中存在的碳酸氢钠的量就越小。该天然碱煅烧的优点之一是，煅烧过的天然碱比原天然碱溶解得更快。另一个优点是，煅烧过的天然碱可以产生更浓的含碳酸钠溶液，其浓度可以达到约30％，而溶解的粗的天然碱获得的溶液只具有约16％碳酸钠加10％碳酸氢钠。

接下来将煅烧后的天然碱矿石溶解在水或稀液，也即碳酸钠不饱和的水溶液(例如离开稀液罐116的稀液流束115，其将在后面描述)位于沥滤罐110内得到饱和的或接近饱和的具有约30％碳酸钠并含有水溶性杂质的溶液或液体111，其包括一种或多种硅酸盐、有机物、氯化物和硫酸盐。在下文中，液体111可以被称为饱和的或接近饱和的溶液111。事实上，天然碱矿石中存在的硅酸盐在煅烧炉108中的煅烧步骤增加了溶解性。煅烧的天然碱在沥滤罐110中溶解总体上在170℉至200℉之间(或在77.5℃至93℃之间)的温度下发生。这种溶解一般在大气压下进行。沥滤罐110中的停留时间一般为至少15分钟，并且可以高达60分钟。虽然图3中仅展示了一个沥滤罐110，但为了实用，该沥滤罐110可以包括两个或更多个串联运行(在其中发生若干个溶解阶段)和/或并联运行的容器。即，在最上游的容器中，仅发生煅烧的天然碱的部分溶解，而在最下游的容器中，完成了碳酸钠的溶解而形成该饱和的或接近饱和的溶液111。

根据本发明沥滤发生在沥滤罐110是不同的方法。在沥滤罐110中，期望完全溶解碳酸钠价值，然而在通过本沥滤法的杂质去除方法中，一些杂质选择性溶解而最初存在于池(废料)固体的碳酸钠价值至少有70％或更多被保留在沥滤残渣中(也就是说，小于30％的碳酸钠价值溶解于沥出液)。

在沥滤罐110中煅烧的天然碱被溶解在其中的水或水性介质可以是新鲜水。然而，用于煅烧的天然碱溶解的水或水性介质可以包含一种或多种再循环的已经包含碱洗涤剂(来自苏打灰工艺或其他工艺)的水溶液。该水或水性介质可以包括在该工艺的下游产生的母液(结晶水)，例如当碳酸钠、十水碳酸钠和/或碳酸氢钠被结晶时。该水或水性介质可以包括矿井水。沥滤罐110中的煅烧的天然碱的溶解一般是用至少一部分稀液流束115而发生。

沥滤罐110也可以用作一种或多种任选处理的一个容器，如任选的镁处理以去除水溶性的一种或多种硅酸盐和/或有机物(特别是那些具有发泡倾向的)，或其他特定的化学处理，或pH调节以去除碳酸氢钠，或者连续或同时使用这些处理。

在煅烧的天然碱溶解之后得到的并且离开沥滤罐110的该饱和的或接近饱和的溶液或液体111典型地在分离系统中被纯化。该纯化通常包括沉淀和过滤步骤，以去除来自天然碱矿石的水不溶性杂质，以及去除可能通过任选的镁处理形成的不溶物。分级器一般是固体去除的第一阶段。它去除了快速沉降的大固体。接着使用一个增稠器并且该增稠器具有长得多的停留时间并且在一种絮凝剂的辅助下去除了更小的固体。一个或多个过滤器通过去除在该分级器或增稠器中未沉降的非常小的固体而完成了这种纯化。这种纯化还可涉及多种试剂的使用，以便协助沉降和/或除去该纯化过的水溶液中仍然包含的有机物。此类试剂的例子是活性炭和/或絮凝剂。

离开该沥滤罐110的饱和的或接近饱和的溶液111优选穿过分级器112在这里大尺寸的不溶性物质被去除并被送至二级溶解器，然后送至尾矿，并且一个分级器溢出流118离开分级器112。该饱和的或接近饱和的溶液111的分级一般发生在170℉至190℉(77℃-88℃)之间的温度下，并且在大气压力下。

该分级器溢出流118被进料至两个或更多个增稠阶段的一个系列中的第一增稠器113。在该第一存储器113中，发生了更小尺寸的不溶物质的沉降，这种沉降一般是通过添加絮凝剂来辅助。增稠器113一般在160℉与180℉(71℃-82℃)之间的温度和大气压下进行。增稠器113中的停留时间一般为至少12小时，更优选在18与24小时之间。

该第一增稠器113也可以用作一种或多种任选处理的一个容器，如镁处理以去除水溶性的一种或多种硅酸盐和/或有机物(特别是那些具有发泡倾向的)，或pH调节以转化碳酸氢钠为碳酸钠，或者连续或同时使用这些处理。

关于一个后续增稠阶段，该第一增稠器113底部的不溶物质被送至另一个增稠器113a以稀释该用来将这些不溶物质运输至尾矿的含碳酸钠溶液。通过沉降分离生成了被去除的不溶性流束和被送至稀液罐116的上清液124。此上清液124是一种不饱和的含碳酸钠溶液，包含小于20％的碳酸钠。该上清液124中的碳酸钠含量可以在3％至15％之间变化、但是优选在5％至15％之间、或者甚至在5％至10％之间、或者甚至在3％至5％之间。离开稀液罐116的一个稀液流束115被送回沥滤罐110以提供在该沥滤罐110中煅烧的天然碱被溶解于其中的该水性介质的至少一部分(或全部)。

该稀液罐116基本上是一个提供以恒定流量的稀液流束115至沥滤罐110的存储罐。该稀液罐116中的温度一般是110℉至160℉之间(在43.3℃至71℃之间)，优选在120℉至155℉之间(在48.9℃至68.3℃之间)，或更优选在150℉至160℉之间(在66℃至71℃之间)。稀液罐116中的操作压力一般是大气压。稀液罐116中的不饱和液的停留时间一般为至少10分钟，典型地是约180分钟。

稀液流束115是碳酸钠不饱和的并且一般包含小于20％的碳酸钠。稀液流束115可以包含从3％至15％的碳酸钠、或可以包含从5％至10％的碳酸钠、或可以包含从6％至9％的碳酸钠。此流束15的TA含量一般在3％与10％TA之间、优选为约4％-7％TA、或约5％-6％TA。

回到第一增稠器113的操作，即使在分级器112和第一增稠器113中已经从该饱和的或接近饱和的苏打灰溶液中去除了大部分不溶物质，但仍有一些非常小的不溶物质需要去除。因此使第一增稠器113的溢出流穿过一个过滤单元114以产生一个纯化的饱和的或接近饱和的含碳酸钠溶液，该溶液作为滤液127离开该过滤单元114。

在使该溶液穿过该过滤单元114之前，可以使该溶液(例如，增稠器113的溢出流)与活性炭接触以去除该溶液中存在的一些有机物。

虽然在图3中未示出，一部分纯化的溶液(滤液127)可作为生产碳酸氢钠工艺的反应物与二氧化碳反应，或作为生产亚硫酸钠工艺的反应物与二氧化硫反应。

回到图3中所示的碳酸钠的生产，滤液127(纯化的溶液)用作结晶器原料101的至少一部分到达结晶器102(典型地是一个蒸发结晶器)。

该纯化的饱和的或接近饱和的溶液被引入其中的结晶器102必须能够使碳酸钠结晶。该结晶的碳酸钠可以是处于多种不同的水合形式：一水合物、十水合物、七水合物、或者可以是无水的。

在优选实施方案中，结晶器102中产生的碳酸钠晶体是处于一水合物形式。因此结晶器102是常被称为“一水合物过程”的部分。随着该饱和的或接近饱和的溶液在结晶器102中被加热，发生了水的蒸发，从而完成了碳酸钠到一水碳酸钠晶体(Na₂CO₃·H₂O)的结晶。结晶器102中的典型温度可以是从160℉至230℉(或从71℃至110℃)。

这些一水合物晶体通过一个离心分离器128而从母液中去除并且接着在一个干燥器中干燥以将其转化为无水苏打灰产物109，该产物被储存在筒仓中并装载到铁路汽车或海运容器中用于输送至客户。

一个液体流束通过一个再循环回路被再循环至结晶器102中，该再循环回路包括一个结晶器热交换器107用于进一步加工成一水碳酸钠晶体。当穿过该结晶器热交换器107时，该母液的温度升高。

为了避免这些杂质如硅酸盐的污染和对晶体形状和硬度的损害并且防止这些杂质在该结晶器中累积并且最小化该热交换器的暴露于母液中的表面上垢的形成，必须对该结晶器液体的一部分进行清洗。从结晶器102抽出清除液流103。此清除液流103的TA含量总体上是在25％至31％TA之间，取决于进入系统的可溶性杂质的水平。该清除液流103或其一部分(103a)可以被引导至尾矿池104(如图3中所示)或一个机械的十水碳酸钠回收系统(图中未示出)，或被引导至如图4所示的碳酸氢盐工艺。

含有一水碳酸钠晶体和水溶性杂质(包括硅酸盐)的母液从结晶器102中抽出，并可被送至离心式分离器128以收集一水合物晶体，而滤清液流束129被送至滤清液罐119。该滤清液罐119不仅可以用作再循环滤清液的一个缓冲罐，也可以用作一种或多种滤清液任选处理的一个容器，如一个特定的化学处理以去除一种或多种水溶性硅酸盐和/或有机物(特别是那些具有发泡倾向的)，或pH调节以去除碳酸氢钠、或者连续或同时使用这些处理。

离开滤清液罐119的该滤清液流束121被进料至结晶器102，或者是与离开过滤单元114的滤液127相结合而形成该结晶器原料101(如所示的)、或是单独地进料至结晶器102(未示出)。

在如图3所示的系统进行的工艺中，该稀液或清除液可包括选自氯化钠、硫酸钠、一种或多种硅酸盐、水溶性有机物、以及它们的任何组合组成的组中的水溶性杂质，并且可包括选自碳酸钠、碳酸氢钠、以及它们的两个或更多个的任何组合组成的组中的一种钠化合物。

在图3的苏打灰设备进行的工艺中，该碳酸钠的生产工艺进一步包括再循环从在尾矿池104中形成的结晶沉积物105(包含十水碳酸钠)回收的废料固体。事实上，该清除液(通过流束103a)被送至尾矿池104蒸发和/或冷却导致十水碳酸钠的结晶被不同量的杂质污染。这种十水碳酸钠沉积物105(也称为“十水合物”沉积物)的至少一部分被挖出并且收集用于在该苏打灰设备中进一步处理。该“十水合物”沉积物包括但并不限于，水溶性氯化钠、硫酸钠、一种或多种硅酸盐、有机物(其中一些是发泡剂)，还可以含有从0.1％到10％的碳酸氢钠或高达6％的碳酸氢钠。

这种“十水合物”沉积物的循环具有若干优点：1)减小这个沉积物所占据的尾矿池104的体积，因此减缓了对于昂贵的太高堤坝或建筑另一个尾矿池的需要；2)通过减小碳酸钠生产所要求的天然碱矿的当量量值而增大了天然碱矿山的寿命；并且3)减小了碳酸钠生产的成本，因为这种十水碳酸钠收复比开采天然碱矿石更便宜。

根据本发明，对从尾矿池104和/或从除一水合物结晶器102以外的一个结晶器回收的固体物质进行沥滤。

清除液流103的一部分(103b)被引导用作沥滤液30或其在沥滤系统10中的一部分进行沥滤，如图1中展示的和前面描述的。该沥滤单元可以包括如图2a-2i具体展示的任何沥滤单元，无论是单独地或以任何组合。因此，沥滤系统10中使用的沥滤法可以包括前面所描述的关于图2a-2i的任何步骤或技术，无论是单独进行，或以任何组合进行。用作沥滤系统10的固体原料20的废料固体包括或组成为从池104回收的沉积物105的至少一部分。离开沥滤系统10的沥出液60可以通过管线70(进一步沥滤)和/或池104(处理)被引导到该沥滤系统10。进料至沥滤系统10的该沥滤液30可包括离开结晶器102的一水合物清除液的一部分(103b)、或矿井水、或设备流出物(如锅炉洗涤水、亚硫酸盐清除液、碳酸氢盐清除液，......)。离开沥滤系统10的该沥滤残渣50可以被引导至溶解器117，在这里将使用水性介质(优选稀液122)溶解以再利用其碳酸钠价值来生产苏打灰。

在如图3所示的系统进行的工艺中，包含碳酸钠价值的该沥滤残渣50可被添加(一般以溶解的形式)到在该工艺中的一个或多个位置，以便提高此固体的价值，而不是作为废料将其处理。该回收的沥滤残渣可能还包括选自氯化钠、硫酸钠、一种或多种硅酸盐、水溶性有机物、以及它们的组合组成的组中的水溶性杂质，并且可能包括选自十水碳酸钠、一水碳酸钠、七水碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸氢三钠、和它们的两个或更多个的任何组合组成的组中的一种钠盐。该回收的沥滤残渣还可以进一步包括含有选自镁、钙、铁、铝、以及它们的组合组成的组中的一种元素的一种杂质。

该沥滤残渣优选地是以溶解的形式加入，例如溶解在水中或在一种含碱价值的水性溶液中(如稀液)。当该沥滤残余物再循环到苏打灰设备，它可以在苏打灰设备的任何点加入，优选位于过滤单元114的上游的位置。它可以添加到不饱和的、饱和的或接近饱和的碳酸钠溶液，如添加到稀液流束115、稀液罐116、或二级增稠器113a，或者可以添加到初级增稠器113、分级器112或其溢出流118，或沥滤罐110。

该沥滤残渣50优选首先被送至溶解器117(也称为‘熔化器’)。离开稀液罐116的稀液的一部分122可提供在溶解器117中溶解沥滤残渣的必要的水性介质。该沥滤残渣一般在溶液中溶解更快，当它被加热时。由于例如‘十水合物’在水中的溶解是吸热的，对热的需求通过进入溶解器117的稀液部分122提供，因为在罐116中的稀液是在比溶解温度更高的温度下。溶解器117中的温度一般是在90℉与120℉之间(32.2℃-48.9℃)、或大于100℉(37.8℃)。溶解器117中的操作压力一般是大气压。溶解器117中的沥滤残渣的停留时间一般为至少10分钟，并且可以高达60分钟。稀液罐116或二级增稠器(如图所示的第二增稠器113a)作为稀液流束115的存储罐。该离开稀液罐116的稀液流束115被进料至沥滤罐110。

离开溶解器117的溶解的沥滤残渣的一部分或全部(流束123)可以作为溶液被送至离开稀液罐116(如所示出的)的该稀液流束115中或者可以被引导至该稀液罐116(未示出)。因为来自溶解器117的碳酸钠被进料至稀液流束115(离开该稀液罐116的)或者被进料至该稀液罐116，所以此流束115的TA含量通常从典型的约6％(没有‘池固体’再循环的)增大至一般的在8％与15％之间、优选地约11％-13％TA。含有溶解的沥滤残渣的流束123可以被添加到在溶解器117和沥滤罐110之间的任何加入点的稀液流束115。

可替代地或另外地，可以将离开溶解器117的该溶解的沥滤残渣(流束123’)的一部分或全部送至一个增稠器，如这一系列增稠器中的第二增稠器113a，如在图3中用虚线示出的。

被送至沥滤罐110的该稀液流束115用于溶解粉碎的煅烧天然碱，以形成饱和的或接近饱和的溶液或液体111。在溶解煅烧的天然碱并离开沥滤罐110后得到的该饱和的或接近饱和的溶液或液体111通常进行纯化。在下文中，液体111可以被称为饱和的或接近饱和的溶液111。纯化通常包括沉淀和过滤步骤以去除水不溶性杂质。饱和的或接近饱和的溶液111中的水不溶性物质可来自煅烧的天然碱矿石，并可能导致一种或多种任选的化学处理，它们产生水不溶性的沉淀物和/或具有一些水溶性杂质的配合物，如一种或多种硅酸盐和/或有机物。这种纯化还可涉及多种试剂的使用，以便协助沉降和/或除去该纯化过的水溶液中仍然包含的有机物。活性炭和/或絮凝剂是此类试剂的例子。

如图3中所示，包含溶解的沥滤残渣的该液体111通常进料至下面的分离单元：分级器112、增稠器(包括串联操作的初级增稠器113和二级增稠器113a)和过滤单元114。液体111中溶解的固体可能来源于池沉积物105固体和/或来源于一个结晶器中，优选除一水合物结晶102以外的。

液体111中溶解的沥滤残渣的组分可以是从1％至约15％，可以是从1％至10％，或者可以是10％或以上，其余部分来自溶解的煅烧天然碱。因为池沉积物105可以包含比煅烧的天然碱高出数倍的量的一种或多种水溶性硅酸盐和碳酸氢钠(例如，ppm Si也许高达10倍)，甚至在溶液111中一小部分溶解的池沉积物可以产生液体111的水溶性硅酸盐含量的一个显着的增加，尤其是如果该废料固体(包括池固体)还没有进行沥滤法和镁处理。因此，在液体111中溶解的废料固体的组分越大，在其进入结晶器102之前通过沥滤和镁处理去除废料中的杂质的需要就越大。

在实例中，当该沥滤残渣含有比煅烧的天然碱更高量的可溶性碳酸氢钠时，在液体111中添加溶解的沥滤残渣将增加液体111中的碳酸氢钠含量。随着液体111中沥滤残渣组分的增加，从而将需要转化碳酸氢钠为碳酸钠。该转化可以通过热煅烧该沥滤残渣例如在该沥滤残渣在溶解器117中溶解之前，或通过化学转化与碱(例如石灰、氢氧化钠)反应进行。碳酸氢钠到碳酸钠的转化可以发生在设备之间在溶解器117和结晶器102之间的任何位置，例如在稀液罐116中、在沥滤罐110中、在滤清液罐119中、在罐110的一个容器中，和/或在第一增稠器113中。

另外，该废料或池固体可能含有有机杂质，其中一些可能具有发泡倾向。要加入液体111的沥滤残渣的组分越大，在液体进入结晶器102之前使用镁处理通过沥滤和/或选择性地沉淀部分以选择性地溶解一些有机杂质的需要就越大。

根据在图3中进行的本发明的一个实施方案，可以进行一个任选的镁处理，以至少部分地去除在沥滤残渣中残留的一些杂质，如一种或多种硅酸盐和/或发泡有机物。

例如，镁化合物也可以加入到包含至少一部分沥滤残渣的液体以影响水溶性硅酸盐和/或一种或多种有机杂质的去除(至少部分地)。

镁化合物的添加可以在不饱和液如稀液115(例如加入点125)，或在第一增稠器113的底部出口和沥滤罐110之间的任何位置进行，包括在第二增稠器113a(例如在加入点113’)、在上清液124、在稀液罐116、和/或在溶解器117(例如在加入点117’)。例如，镁处理可以通过在第二增稠器113a中添加镁化合物进行，其通过包含离开溶解器117的溶解的沥滤残渣的部分123’进料。例如，镁化合物(例如以溶解或形成浆料或分散或悬浮的形式)可与包含溶解的沥滤残渣的部分123’混合，在该部分123’进入二级增稠器113a或可分别加入到二级增稠器113a(如加入点113’所示)之前。

使用镁化合物的一种可替代的或另外的处理可以在饱和的或接近饱和的含碳酸钠的液体中进行。作为一个例子，可将镁化合物加入包含至少一部分该沥滤残渣和溶解的煅烧天然碱的一种液体中以形成一种硅酸盐沉淀，从而进行一种或多种水溶性硅酸盐杂质的去除。该加入可以在沥滤罐110、在分级器112、在分级器溢出流118(例如加入点126)、在初级增稠器113、或在沥滤罐110和初级增稠器113之间的任何位置进行。

该镁化合物添加的位置被选择为提供足够的时间值而允许在该经处理液中通过形成不溶性硅酸盐来实现所希望的硅酸盐去除。形成沉淀物所必须的时间应该为最少5分钟、但优选至少20分钟、更优选在20与60分钟之间、但也可以长达24小时。

由于稀液流束115被进料到溶解煅烧的天然碱的沥滤罐110，镁可以化学计量的量被添加以形成硅酸镁，该化学计量不仅是基于存在于进入罐110的稀液中的硅酸盐含量，还基于进入罐110的煅烧的天然碱中的硅酸盐含量。作为替代方案，镁化合物可以亚化学计量的或超化学计量的数量添加，从而实现所希望的部分或完全地去除沥滤罐110中包含的在溶液中存在的水溶性硅酸盐。如果在稀液流束115中仍然有残留的以非硅酸盐形式存在的镁被携带到沥滤罐110，有可能需要额外去除被溶解在沥滤罐110中来自煅烧的天然碱的可溶性硅酸盐，例如，通过随后转化比硅酸镁更水溶性的镁化合物。

尽管图3被描述为利用来自池104的回收的池沉积物105再循环来进行苏打灰的生产，但在此设想此回收的池固体的再循环可以在一种生产碳酸氢钠的工艺中进行，在该工艺中尾矿池104可以在有利于碳酸氢钠和/或碳酸氢三钠结晶的条件下运行。在此情况下，在该池中形成的固体沉积物可能包括结晶碳酸氢钠和/或碳酸氢三钠，并且这种固体沉积物将还包含水溶性杂质。当至少一部分此沉积物被挖出和再循环到碳酸氢钠工艺和/或苏打灰工艺中时，对碳酸氢钠固体如前面所述进行或者根据本发明一步杂质去除方法(沥滤法)，或者根据本发明两步杂质去除方法(沥滤法然后镁处理)，以减少减少杂质含量。

一种用于碳酸氢钠的工艺的实例可以在Davoine等人的授权前公布的美国专利申请US 2009/0291038中找到，将其通过引用结合在此。

在其中共同生产碳酸钠和碳酸氢钠的一种工艺的另一个实例在图4中示出，该图展示了本发明的又另一个实施方案。在图4中，在煅烧炉108中天然碱煅烧的操作、在沥滤罐110中煅烧天然碱的溶解、在分离系统中(如单元112、113、113a、114)从饱和的或接近饱和的液体中不溶物的分离、在一水合物结晶系统中的操作(在结晶器102中结晶、通过热交换器107回流溶液、使用图3中的离心分离机128抽出和分离滤清液129)如图3中先前描述的进行。

然而，在图4的设备中进行的工艺与图3的工艺有如下不同。该一水合物清除液103的至少一部分(103c)被送至碳酸氢盐工艺。任选的一部分母液129或滤清液121进一步可以被送至相同的碳酸氢盐工艺而不是被再循环到结晶器102中。该一水合物清除液103的另一部分(103a)可以送至池104a，而该一水合物清除液103的另一部分(103b)被引导到沥滤单元10以提供至少一部分沥滤液30。

图4进一步包括形成一种第二清除液，该第二清除液离开碳酸氢盐工艺被送至尾矿池104a在这里形成一种新的池沉积物105a。此池沉积物105a的至少一部分通过两步杂质去除方法被回收、纯化，并被引导用于在共同生产设备中进行进一步的处理。该回收的池固体可以包含选自氯化钠、硫酸钠、一种或多种硅酸盐、有机物、以及它们的组合组成的组中的水溶性杂质。该回收的池固体可以进一步包含选自镁、钙、铁、铝、以及它们的组合组成的组中的一种杂质。这种回收的池固体还包含一种选自十水碳酸钠、一水碳酸钠、七水碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸氢三钠、以及它们的两种或更多种的组合组成的组中的钠化合物。

这种回收的池固体在沥滤单元10中进行如前面在图1中描述的根据本发明的一个实施方案的第一杂质去除步骤(即沥滤法)或通过关于图2a-2i描述的任何沥滤法。

其中包含至少一部分溶解的沥滤残渣的液体可随后进行第二杂质去除步骤(即镁处理)。

根据图4中工艺的操作，天然碱矿石106在煅烧炉108中被粉碎和煅烧。粉碎的煅烧天然碱和稀液流束115a被引入到沥滤罐110。所生成的液体111a含有水不溶物并在至少一个分离单元150纯化以形成纯化的水溶液127。分离单元150可以包括一个分级器、一个或多个增稠器、和/或一个过滤系统，如分级器112、增稠器113和113a、和过滤器114，它们先前在图3的情况下描述。包括滤液127和再循环的母液129的至少一个滤清液部分121的结晶器原料101被引入到一水合物结晶器102，其中包含一水合物碳酸钠晶体的悬浮液130产生。一种包含这些一水合物晶体的结晶的最终产物109在一个分离器(如之前在图3的情况下描述的离心机128)从该悬浮液130中被分离出来，而所生成的母液129的至少一个滤清液部分121被送回结晶器102中。

在图4的某些实施方案中，来自该一水合物工艺未被再循环至结晶器102的母液129的部分121a可以被送至一个反应器131，在这里通过碳酸钠与CO₂的反应而形成碳酸氢钠。

包括离开结晶器102的一水合物清除流束103的一部分和/或母液129的部分121a的第二结晶器原料103c被进料到反应器131。存在于该第二结晶器原料103c的碳酸钠与CO₂反应以形成结晶的碳酸氢钠。在某些实施方案中，该包含碳酸钠的第二结晶器原料103c包含至少175g/kg的碳酸钠，并且该二氧化碳原料132包含至少90％的CO₂。进料至反应器131的CO₂可以是来自一个二氧化碳原料132和/或来自在该共同生产设备中产生的含CO₂的流出物139和140(之后进行描述)。

该第二结晶器原料103c可能基本上组成为离开一水合物结晶器102的清除液流103，或可能基本上组成为母液129的部分121a。该第二结晶器原料103c可能包含至少175g/kg、优选至少190g/kg，更优选至少205g/kg、最优选至少220g/kg的碳酸钠。该第二结晶器原料103c可以包含不大于250g/kg、优选不大于240g/kg的碳酸钠。该第二结晶器原料103c可以包含不大于30g/kg、优选不大于20g/kg、更优选不大于15g/kg、最优选不大于10g/kg的碳酸钠。该第二结晶器原料103c包含水溶性杂质，如氯化钠(NaCl)、硫酸钠(Na₂SO₄)、一种或多种硅酸盐、和/或有机物。该第二结晶器原料103c可以包含至少0.1g/kg、优选至少0.5g/kg的Si(以二氧化硅计)。该第二结晶器原料103c可以包含不大于1.5g/kg的二氧化硅，优选不大于1g/kg的二氧化硅。还推荐该第二结晶器原料103c不包含大于60g/kg、优选不大于50g/kg的氯化钠，和/或不包含大于20g/kg的硫酸钠、更优选不大于15g/kg的硫酸钠。

如果在该第二结晶器原料103c中的水溶性杂质(一种或多种硅酸盐和/或有机物)的含量超过了可以是可接受的，那么该第二结晶器原料103c可以进行任选的杂质去除处理例如镁处理(这形成水不溶性物质与至少一部分水溶性杂质)，并且然后在被引导到反应器131之前分离。

反应器131用作碳酸钠与二氧化碳(CO₂)进行转换的一个反应区、以及用于制造结晶的碳酸氢钠的结晶器。反应器131一般包括一个气-液接触器，如一个很好地搅拌的气-液反应器，包含一个能够将气体均匀地分布到反应器中的气体注射器。有利的是，该液体在反应器131内构成连续相，该气体被注射进其底部并且向上移动。该反应器131优选地包括冷却装置，用以抵消该反应的放热。在该反应器131内的温度可以是在60℃至80℃之间，更优选在65℃至75℃之间。当它被进料至反应器131时，该第二结晶器原料103c(部分一水合物清除液流103和/或母液129的部分121a)的温度通常是在更高的温度下，优选在80℃至95℃之间。为了获得一种合适的包含碳酸氢钠晶体的悬浮液水溶液，在反应器131中的停留时间可以是大于10分钟，优选大于20分钟。

进料至该反应器131的二氧化碳必须与从反应器131的第二结晶器原料中的碳酸钠有效地反应。为此，推荐二氧化碳的合并源如原料132和/或含CO₂的流出物139和140包括按重量计至少20％、或至少40％、或至少60％、或优选至少80％的二氧化碳。特别有效的是使用纯的(100％)CO₂，但并不要求。

进料到反应器131的CO₂可以有不同的来源。在某些实施方案中，该CO₂原料132可以来自一个天然气设备，此前曾经被浓缩过，例如通过一种胺方法。该CO₂原料优选来自一水合物苏打灰设备，例如可包括用于煅烧天然碱从煅烧炉108的含CO₂的流出物140和/或从一个任选的CO₂提取单元138的含CO₂的流出物139。在如图4所示的共同生产碳酸钠和碳酸氢钠晶体的工艺中，进料到反应器131的二氧化碳原料可以通过间接煅烧组合物并在煅烧过程中释放CO₂而生产，优选包含碱性碳酸氢盐的组合物、更优选包含碳酸氢三钠或天然碱的组合物。天然碱的煅烧有利的是在从140℃至180℃之间操作。所谓间接煅烧是指煅烧，其中有待煅烧的组合物不与被用于加热煅烧炉的热源直接接触。这确实是在常规的煅烧炉中的情形，其中该组合物是与燃料产生的燃烧气体直接相接触的。在此实施方案中，可以使用蒸汽加热的煅烧炉，其中该蒸汽流通进入管道，并且该组合物(优选为天然碱)通过与这些管道的外表面接触被加热。该蒸汽有利地是通过热电联产而产生的。当图4中的煅烧炉108是一种蒸汽加热的煅烧炉时，它产生了该包括CO₂的煅烧炉流出物140，在适当的干燥例如通过一个冷凝步骤之后，使得该煅烧炉流出物140具有提升的CO₂浓度，典型地是按体积计大于80％、优选大于90％、最优选大于95％。因此，以此方式产生的包含CO₂的煅烧炉流出物140尤其适合作为反应器131的二氧化碳原料的一部分用于由碳酸钠生产碳酸氢钠。

使在反应器131中产生的悬浮液133经受分离。将这些晶体从该悬浮液中分离，可以通过任何适当的机械分离手段进行，例如通过沉降、通过离心、通过过滤或通过这三种分离手段的一个组合。这些碳酸氢钠晶体优选地在一个分离系统135(优选包括一个过滤器)中进行分离、干燥并包装而形成一种碳酸氢钠产品134。

第二液体流束136离开该分离系统135。此第二液体流束136至少部分可直接被送到尾矿池104a。可替代地或另外地，该第二液体可以被引导(至少部分)到一个任选的CO₂提取单元138。此第二液体流束136或其一部分与单元138中的蒸汽137(或‘脱碳酸氢盐’)反应以从碳酸氢盐释放CO₂，并且然后离开该单元138，该脱碳酸氢盐的液体流束136a被送至尾矿池104a。

该含二氧化碳的流出流束139离开该任选的CO₂提取单元138并且可以再循环至反应器131，因为这个含CO₂的流出物139可以作为该CO₂原料的一部分与碳酸钠进行反应。

因此，该尾矿池104a可接收离开该分离系统135的第二液体流束136(或其一部分)，该脱碳酸氢盐的液体流束136a离开该单元138，和/或该清除液103的至少一部分103a离开该一水合物结晶器102。在尾矿池104a中，蒸发和/或冷却结晶发生导致选自碳酸氢钠、碳酸氢三钠、钠十水合物、钠七水合物、钠一水合物、以及它们的组合组成的组中的至少一种钠化合物晶体的形成，这些晶体累积在池沉积物105a中。该池沉积物105a优选地包含选自碳酸氢钠、碳酸氢三钠、十水碳酸钠、以及它们的组合组成的组中至少一种钠盐的晶体，或更优选地包含选自碳酸氢钠、碳酸氢三钠、以及它们的组合组成的组中至少一种钠化合物的晶体。该池沉积物105a一般被水溶性杂质，包含氯化钠、硫酸钠、一种或多种硅酸盐和/或有机物(其中一些可能是发泡剂)污染。回收此池沉积物105a的至少一部分用于在设备中再循环。

该回收的池固体到该设备的再循环如下进行。

回收的池固体105a和该沥滤液30(水性介质)的该废料20被送到沥滤单元10。在沥滤过程中，从固体到该溶液中选择性地溶解一些水溶性杂质，以形成(液体)沥出液流束60和(固体)沥滤残渣50，该残渣具有减小的水溶性杂质含量。该沥出液流束60可被引导回池104a中和/或可被引导回沥滤单元10以与该池固体物质20进行额外的接触。

然后，该沥滤残渣50被送到溶解器117a。来自稀液罐116中的稀液的一部分122可以提供该用于在溶解器117a中溶解该收复固体的水性介质。由于沥滤残渣50在水中的溶解可能是吸热的，进入溶解器117a的稀液的一部分122可以提供溶解必要的热量，因为一部分122的温度是高于溶解温度。溶解器117a中的温度一般大于约90℉(32℃)、或大于约100℉(38℃)、并且最大约140℉(60℃)或最大约120℉(49℃)。溶解器117a中的操作压力一般是大气压。溶解器117a中的停留时间一般为至少10分钟，并且可以高达60分钟。如图4所示的该稀液罐116或在分离单元150(如在图3中描述的增稠器113a)中使用的二级增稠器(未示出)，用作将要返回到该沥滤罐110的稀液流束115a的存储罐，如先对于图3的稀液流束115前所述的。

离开溶解器117a的一部分或全部流束123(包括溶解的沥滤残渣)可以与离开稀液罐116(如图所示)的稀液流束115a混合，或可被引导至稀液罐116(未示出)。进料至沥滤罐110的该稀液流束115a用于溶解粉碎的煅烧天然碱。该饱和的或接近饱和的溶液或液体111a离开该沥滤罐110，并且被引导至该分离单元150。

根据本发明，进料至沥滤系统10的该废料固体的物质(mass)20包括或基本上组成为从池104a回收的至少一部分的池沉积物105a。进行沥滤的该固体物质20优选由从尾矿池104a回收的一部分池沉积物105a组成。然而，当该固体物质20包含从尾矿池104a回收的一部分池沉积物105a时，它可以进一步包含粉碎的开采天然碱、煅烧的天然碱、滞销部分的苏打灰109、滞销部分的碳酸氢钠产品134、和/或来源于除一水合物结晶器102(图中未示出)以外的结晶器的一种固体。在优选的实施方案中，该废料固体的物质20不包含粉碎的天然碱或煅烧的天然碱。在可替代的或另外的实施方案中，该废料固体的物质20不包含苏打灰产品109或碳酸氢钠产品134。

该沥滤系统10可以包括任何沥滤单元，例如在图2a-2i中示出的那些，无论是单独地或以任何组合。因此，沥滤系统10中使用的该沥滤法可以包括前面关于图2a-2i所描述的任何步骤或技术，无论是单独进行，或在任何组合中进行。

一般如图1中所示的和前面描述的在该沥滤系统10中要使用的该沥滤液30可以包括离开该一水合物结晶器102的该一水合物清除液流103的部分(103b)。另外地或可选地，该沥滤液30可包括离开该碳酸氢钠结晶系统的另一种清除液的至少一部分，例如离开该分离系统135的第二液体流束136的至少一部分和/或离开该任选的CO₂提取单元138的脱碳酸氢盐的液体流束136a的至少一部分。该沥滤液30可以另外包括矿井水或另一种设备流出物(例如分级器的溢出流、增稠器的上清液、二级增稠器的溢流物......)。

离开该沥滤系统10的该沥滤残渣50可被引导至溶解器117a，在这里将被溶解到水性介质中(优选稀液122)再利用以生产苏打灰。

离开该沥滤系统10的该沥出液流束60可被引导至池104a和/或被引导至该沥滤单元10与该固体额外接触。

在图4中未示出的一个可替代的或另外的实施方案中，代替通过流束115a引导溶解的沥滤残渣(在流束123中)至该沥滤罐110，离开该溶解器117a的一部分或全部的溶解的沥滤残渣(流束123)可以被送至在分离单元150中使用的二级增稠器(未示出)(如在图3中所示的一系列增稠器中的第二增稠器113a)。

根据在图4进行的本发明的一个实施方案，进行第二杂质去除步骤(镁处理)以去除至少部分在沥滤残渣中残留的一些杂质，如一种或多种硅酸盐和/或发泡有机物。例如，可以将镁化合物加入到包含至少一部分沥滤残渣的液体以实现水溶性硅酸盐和/或有机物杂质的去除(至少部分地)。

镁化合物的添加可以在不饱和液体中进行，例如在稀液115a中(例如加入点125)或在稀液罐116中，和/或在溶解器117a中或在分离单元150中使用的二级增稠器中，如图3中所示的增稠器113a(例如加入点113’)。例如，该镁化合物(例如以溶解的或形成浆料或分散或悬浮的形式)还可以与包含溶解的沥滤残渣的稀液115a混合(在该稀液115a进入罐110之前)。

使用镁化合物的一种可替代的或另外的处理可以在饱和的或接近饱和的含碳酸钠的液体中进行。作为一个例子，可将镁化合物加入包含至少一部分该沥滤残渣和溶解的煅烧天然碱的一种液体中以形成不溶物，从而进行一些硅酸盐和/或有机物杂质的去除。该加入可以在沥滤罐110、在分离单元150中使用的一个分级器中进行，例如在图3中所示的分级器112，或它的分级器溢出流(例如加入点126)。

此外，虽然图中未示出，如果进料到反应器131中的碳酸氢盐原料103c(包括一部分该一水合物清除液103)中的杂质(硅酸盐和/或有机物)的含量超过了可以是用于形成结晶碳酸氢钠可接受的，那么该原料103c可进行镁处理，然后在被引导到反应器131之前分离。

在其中共同生产碳酸钠和碳酸氢钠的一种工艺的另一个实例在图5中示出，该图展示了本发明的又另一个实施方案。在煅烧炉108中天然碱煅烧的操作、在沥滤罐110中煅烧天然碱的溶解、在分离系统中(如单元112、113、113a、114)从饱和的或接近饱和的溶液中不溶物的分离、在一水合物结晶系统中的操作(在结晶器102中结晶、通过热交换器107再循环液体、使用图3中的离心分离机128抽出和分离滤清液129)如图3中先前描述的进行。同样地对于图4，至少一部分一水合物清除液103通过原料103c被送至碳酸氢盐工艺，包括反应器131、单元135、和任选的单元138。任选的一部分母液129或滤清液121也可以被送至相同的碳酸氢盐工艺而不是被再循环到结晶器102中。

然而，在图5的设备中进行的工艺与图4的工艺有如下不同。该一水合物清除液103没有被送到尾矿池104b中。虽然原料103c中的该一水合物清除液103的一部分被送至反应器131用于转化碳酸钠为碳酸氢钠，该一水合物清除液103的另一部分(103d)被送至溶解器117a，在这里离开该沥滤单元10的沥滤残渣50被溶解。离开该溶解器117a的一部分或全部的流束123(包括溶解的沥滤残渣)被引导至反应器131。对于离开碳酸氢盐工艺的第二(碳酸氢盐)清除液136，其在管线136a中的一部分被送至尾矿池104b，在这里形成一种新的池沉积物105b，而在管线136b中的另一部分作为沥滤单元10中的沥滤液30的至少一部分。

根据在图5中进行的本发明的一个实施方案，进行镁处理为了去除(至少部分地)沥滤残渣中残留的一些杂质，如硅酸盐和/或发泡有机物。镁化合物的加入可以在离开该溶解器117a(例如加入点125’)的流束123(包含溶解的沥滤残渣)，或在接收此流束123(图中未示出)的罐中进行。例如，镁化合物可以在流束123中混合，然后经处理液进入二级分离单元150a，在其中去除形成的不溶物以形成纯化的流束，然后将该纯化的流束进料至碳酸氢盐反应器131中。

在一些实施方案中，如果在碳酸氢盐反应器131的原料103c中的水溶性杂质(硅酸盐和/或有机物)的含量超过了可以是用于形成晶体碳酸氢钠可接受的，那么它可以进行镁处理，并且然后在被引导到反应器131之前分离。如图所示，在镁化合物的Mg加入点125’之前，原料103c的一部分103e与离开该溶解器117a的流束123混合，然后该处理的合并流束进入二级分离单元150a以形成纯化的溶液，然后将其引导至反应器131。

然而，根据本发明的另一个未展示的实施方案，这是适用于图3-5中展示的工艺，该方法可以进一步包括转化碳酸氢钠为碳酸钠，例如通过加入碱(例如氢氧化钠、石灰)。本步骤可以在无论沥滤残渣中杂质是否发生减少时进行。诸位申请人发现在结晶器原料101(饱和的或接近饱和的溶液)中碳酸氢钠的存在不利地影响了结晶器102中一水碳酸钠的结晶，尤其是如果允许结晶器102中的碳酸氢钠超过其饱和点从1.5％至3.5％而变化时(该范围取决于该结晶器温度)。该产生自溶解的煅烧的天然碱的饱和的或接近饱和的液体中的碳酸氢盐含量典型地由该煅烧条件的适当选择而决定。因此，总体上，该碳酸氢盐含量被有意地维持在亚饱和水平。然而，当沥滤残渣50(包含十水碳酸钠、碳酸氢盐、和/或倍半碳酸盐)再循环到苏打灰生产或苏打灰/碳酸氢盐共同生产设备时，它可能会带来显着量的碳酸氢钠，在这种情况下，对结晶器原料101至一水合物结晶器102中的碳酸氢盐含量的常规控制并没有效。

将碳酸氢盐转化为碳酸盐的碱加入或pH调节优选在单元10中的沥滤法后进行，但也可以在苏打灰或合作生产设备中的不同点进行。该pH调节一般是通过添加至少一种碱性化合物而进行，优选以可溶性形式，如氢氧化钠或碱的溶液，以实现约11.5的最终溶液pH。调节pH可以在稀液罐16、沥滤罐110、增稠器113或滤清液罐119中进行，如在图3所示。调节pH优选在沥滤罐110中进行。正如前面所解释的，为了实用性，该沥滤罐110可包括两个或更多个串联操作的容器，其中几个溶解阶段发生。在这样的情况下，该pH调节可以在最下游容器中进行，以便在pH调节至转化碳酸氢钠为碳酸钠之前，有足够的时间通过一种或多种任选的化学处理形成水不溶性物质，以去除一些水溶性杂质(如一种或多种硅酸盐)。

尽管在图3-5中未展示，但稀液罐116、或溶解器117或117a或滤清液罐119可以配备有用于搅拌的装置，如叶轮、搅拌器、混合器、高流量再循环回路、气体鼓泡搅拌器、以及类似物。该搅拌将快速混合在稀液罐116中的溶解固体。如果该沥滤残渣50被添加在一个导管中(例如稀液流束115或115a流动通过该导管)，以溶解的形式或不以溶解的形式，则该沥滤残渣50的添加应以这样一种方式提供良好的混合，用于将该沥滤残渣50很好地分散在流经导管的液体中。

虽然图中未示出，亚硫酸钠可以通过二氧化硫气体与钠碱溶液在反应器中的反应产生。该钠碱溶液可以是氢氧化钠溶液或含碳酸钠的溶液。含碳酸钠的溶液可以通过煅烧并且溶解碳酸氢三钠(天然碱矿石)制备，如在图3的情况下说明的。例如，在图3-5中所示的饱和的或接近饱和的含碳酸钠溶液为纯化的溶液或滤液127，将是用于亚硫酸钠工艺的一种合适的含碳酸钠的原料。通过本两步法的杂质的减少最有可能导致更高的亚硫酸钠产品品质，特别是当废料固体(包括或组成为池固体)沥滤并在它用作生产含碳酸钠的原料之前使用镁处理时。

除了更高的亚硫酸钠产品品质之外，通过在该工艺中尽可能早地使用本两步法而总体降低的杂质含量进一步通过降低需要清洁该结晶器热交换器的频率而产生了增加的运行时间以及更低的生产成本。

根据本发明的本一步或两步去除杂质的方法的进行应具有一个或多个以下优点：通过减小结晶碳酸钠产品的脆性而改善了产品品质或改善了结晶亚硫酸钠产品的光化学特性；通过减小此溶液中的水溶性杂质而减小了暴露于含杂质溶液中的设备(特别是结晶器热交换器)的垢形成倾向，因此减小了对该结晶器热交换器进行昂贵的高压清洗的频率；并且允许包含十水碳酸钠和/或碳酸氢钠的池沉积物(是从结晶器清除液中沉淀的并且沉积在尾矿池中)再循环至碳酸钠的生产中，因此减小了这种沉积物所占据的体积并且增大了尾矿池以及矿储存池的寿命并且降低了生产成本。

根据本发明的本一步或两步去除杂质的方法的进行应提供了一个额外的或可替代的优点：当从尾矿池回收包括十水碳酸钠和/或碳酸氢钠的池固体再循环时，通过减小或消除一水碳酸钠结晶器中由于发泡剂的存在的起泡概率，该发泡剂经由再循环的池固体和/或从煅烧的碱矿石携带到工艺中。本两步法可能会导致这些发泡剂含量的减少，这降低了一水合物结晶器和/或与一水合物结晶器关联的外围单元的发泡倾向。

已经对本发明概括地进行了说明，作为本发明的具体实施方案并且为了证实其实施和优点而给出了以下实例。应理解的是该实例是以说明的方式给出而不旨在以任何方式限制本说明书或之后跟随的权利要求书。

实例

实例1-6：沥滤步骤

实例1

沥滤试验对用于接收结晶池溢出流的母液池内的池沉积物中回收的固体样品进行。该回收的样品具有高含量的氯化钠和硫酸钠。该沉积物的组成在下面的表2中列出。

总有机碳(T.O.C)使用Tekmar-Dohrmann Phoenix 8000 TOC分析仪通过红外检测在紫外线增强下利用过硫酸钠氧化为二氧化碳后来进行测定。硫酸钠的含量通过以下方法测定。硫酸根离子的沉淀在乙酸(HC₂H₃O₂)缓冲溶液中(pH＝4)进行，与氯化钡(BaCl₂)形成大小均匀的硫酸钡(BaSO₄)晶体。测定BaSO₄悬浮液的浊度，并且硫酸根离子浓度通过与标准曲线比较来确定。氯化物使用特定的氯离子电极和标准加入技术来进行电位滴定测定。碳酸钠和碳酸氢钠含量用酸进行酸/碱双终点滴定来确定。其他无机化合物(Ca、Ma、Fe、Si、Al)的含量使用电感耦合等离子体(ICP)测定。

回收的池沉淀物样品为具有不同颜色的两层。泥状层为黄颜色并因此在表2中被记作“黄色层”。棕色的顶层较之坚硬许多，在表2中被记作“上层”。该两层的平均组成在表2中记作‘平均’。两个‘十水合物’层在一个沥滤容器(桶)中混合在一起。池固体中氯化钠的平均含量非常高，为9.8wt％，池固体中碳酸氢钠的平均含量也非常高，为5.15wt％。

该沥滤试验设置如下。一个小的2.5加仑(9.46升)的塑料桶作为沥滤容器。在桶盖和桶底钻孔。大块池固体样品置于小桶内100目(0.15mm)的筛上形成床，该筛使池固体不堵塞桶底的孔。小桶安装在一个大的5加仑(18.9升)的塑料桶上面，其中该大塑料桶含有沥滤液。

表2：池样品的两层和平均组成

沥滤液从大桶泵至小桶的桶盖上，使溶液通过桶盖上的孔进入到小桶。桶盖上的多个孔允许溶液“洒”在固体物质上以便“洗涤”池固体样品。溶液渗透过固体物质通过桶底的孔离开小桶，该充满式的溶液排入大桶。在这种方式中，在试验期间沥滤液在池固体样品上再循环，夜间除外。

离开一水碳酸钠结晶器的清除液用作沥滤液。约1859g池固体在小桶内室温下使用约8453g清除液沥滤。使用蠕动泵将清除液从大桶流至小桶桶盖，以使小桶桶盖上保持恒定的液面。测得的流速为0.15ml/min。该试验共进行两天，但在夜间将泵关闭。在试验结束后对清除液和池固体样品进行称量。最终的固体重量约963g。最终的清除液重量约7856g。清除液的起始密度为1.18g/ml，最终的比重为1.13g/ml。

清除液样品的提取贯穿整个沥滤试验(共1416g)。剩余的固体样品(沥滤残渣)被溶解在热的去离子水(最终溶液重量约3181g)静置过夜，并且然后过滤(通过布氏漏斗上的过滤纸)。对起始清除液、起始固体样品、多种液体样品、最终液体以及溶解的沥滤残渣进行碳酸钠、碳酸氢钠、氯化钠、硫酸钠、TOC分析和多种无机化合物的电感耦合等离子体(ICP)分析。随时间推移的液体的组成在表3中列出，固体的初始和最终组成在下面的表4中列出。

当溶液沥滤十水合物固体时，回收的清除液在约17％的碳酸钠溶液中饱和。沥滤固体的氯化物减少81％、硫酸盐减少62％、TOC减少21％。通过在固体上再循环清除液，池固体样品的氯化物、硫酸盐和TOC显著减少。结果进一步表明，在清除液沥滤十水合物固体时，少量的水蒸发。在清除液循环时，确实有一些蒸发使清除液在如图6所示的Na₂CO₃-NaHCO₃-H₂O相图中转移到倍半碳酸盐区域。当清除液达到过饱和，碳酸氢三钠从固体中析出。因此，最终的固体分析含有16wt％的碳酸氢钠。

表3：随沥滤时间推移的回收清除液的组成

表4：使用再循环清除液沥滤前后的固体组成

实例2

按照与实例1相同的步骤进行了类似的沥滤试验，不同的是使用母液池的池固体同时使用长壁水作为沥滤液。该池固体使用挖掘机回收，并在取出样品进行试验前存放在池岸3个月。风化的固体与初始回收的固体的分析对比如表6所示。

约5697g风化池固体样品被放置于小桶中并且在室温下用约4315g长壁水沥滤。使用蠕动泵将长壁水从大桶泵送至小桶桶盖，以使小桶桶盖上保持恒定的液面。沥滤试验共进行两天，但在夜间将泵关闭。在试验结束对长壁水和池固体样品进行称量。最终的固体重量约3590g。最终的溶液重量约6045g。

溶液样品的提取贯穿整个沥滤试验(共370g)。剩余的固体样品(沥滤残渣)被溶解在热的去离子水中允许静置过夜，并且然后过滤(通过布氏漏斗上的过滤纸)。对起始长壁水、起始固体样品、多种溶液样品、最终液体以及溶解的沥滤残渣进行碳酸钠、碳酸氢钠、氯化钠、硫酸钠、TOC分析和多种无机化合物的电感耦合等离子体(ICP)分析。溶液的组成在表5中列出，粗固体、风化固体和沥滤固体的组成在下面的表6中列出。

表5：沥滤过程中随时间推移的长壁水的组成

表6：当使用再循环的长壁水沥滤时，起始(粗)固体、风化固体、沥滤固体的组成

当溶液沥滤十水合物固体时，回收的长壁水在约17％的碳酸钠溶液中饱和。

可以观察到经自然风化Na₂SO₄和NaCl在固体中的含量从9.8wt％和3.15wt％均下降至1.84wt％(Na₂SO₄减少了41％，NaCl减少了81％)。通过风化，Na₂CO₃在固体中的含量从25.4wt％下降至23.3wt％，而NaHCO₃在固体中的含量从5.15wt％上升至7.1wt％。

沥滤进一步减少了Na₂SO₄和NaCl在固体中的含量(Na₂SO₄减少了58％，NaCl减少了30％)，经风化和沥滤Na₂SO₄和NaCl含量的总减少量分别为76％和87％。

经风化和沥滤，碳酸氢钠在固体中的含量加倍。

经风化硅酸盐在固体中的含量下降了39％，并在沥滤后进一步下降了额外10％，硅酸盐在固体中的含量的总减少量为45％。

实例3

对从一个结晶尾矿池中回收的‘十水合物’固体的样品进行另一沥滤试验。清除液作为沥滤液通过填充有粗十水合物池固体的一个大量筒。塔的底部有一个40目(0.425mm)的筛，无需真空来使液体流过。在液体流过前后对该固体进行分析。对一些在彻夜风干的起始固体以及塔中的最终结晶分析其组成。

在整个试验过程中提取了三个液体样品。对起始清除液、多种液体样品、起始固体样品以及沥滤残渣进行碳酸钠、碳酸氢钠、氯化钠、硫酸钠分析和多种无机化合物的ICP分析。液体的组成在表7中列出，固体的起始和最终组成在下面的表8中列出。

实例3的起始(粗)十水合物固体中NaCl和Na₂SO₄的含量已经较低。由于这些水平低于1wt％，该十水合物固体可接受的‘依原样’(也就是未经沥滤处理)使用作为生产苏打灰和/或碳酸氢钠的原料。经过此沥滤，NaCl和Na₂SO₄的含量分别从0.01wt％增加至0.33wt％以及从0.1wt％增加至0.22wt％，但所得的沥滤固体中的NaCl和Na₂SO₄的仍远低于1wt％。然而可以观察到该沥滤使硅酸盐在沥滤固体中的含量水平从840ppm有效降低至285-566ppm(减少了32％-66％)。

表7：沥滤过程中清除液的组成

表8：使用清除液沥滤前后池固体的组成

实例4

按照与实例3相同的步骤进行了类似的沥滤试验，不同的是使用来自结晶尾矿池的池固体。两个风干的固体样品，通过将20g样品溶解在200ml的去离子水，为每个试验称取起始样品时直接等量提取。液体的组成在表9中列出，使用再循环的清除液沥滤前后的起始和最终固体的组成在下面的表10中列出。

表9：沥滤前后再循环的清除液的组成

实例4的起始(粗)十水合物固体中NaCl和Na₂SO₄的含量已经较低。由于这些水平约1wt％或更少，该十水合物固体可接受的‘依原样’(也就是未经沥滤处理)使用作为生产苏打灰和/或碳酸氢钠的原料。与风干的样品分析对比，经过该沥滤，NaCl和Na₂SO₄含量均略有下降，分别从0.50wt％降至0.48wt％以及从0.69wt％降至0.60wt％，并不显着。然而可以观察到该沥滤使硅酸盐在沥滤固体中的含量从2666ppm有效降低至1957ppm(减少了26％)。该沥滤同样有效减少固体中Ca(减少33％)、Mg(减少58％)、Fe(减少16％)和Al(减少40％)的含量。

表10：使用再循环的清除液沥滤前后固体的组成

实例5

按照与实例1相同的步骤进行了另一沥滤试验，不同的是使用来自母液池的不同池固体以及使用共同生产设备流出物作为沥滤液。母液池接收一水合物清除液。部分池沉积物使用挖掘机回收自该池，并在取出样品进行试验前存放在池岸数个月。该共同生产设备从煅烧的天然碱生产一水碳酸钠，并且也从至少一部分一水合物清除液来生产碳酸氢钠。因此，用作沥滤液的该共同生产设备流出物中含有碳酸氢钠清除液。

约4021g池固体置于小桶内并且在室温下使用约3191g共同生产设备流出物沥滤。使用蠕动泵将共同生产设备流出物从大桶泵送至小桶桶盖，以使小桶桶盖上保持恒定的液面。沥滤试验共进行两天，但在夜间将泵关闭。剩余的固体样品(沥滤残渣)被溶解在热的去离子水中允许静置过夜，并且然后过滤(通过布氏漏斗上的过滤纸)。

对起始共同生产设备流出物、沥出液、起始池固体样品以及沥滤残渣进行碳酸钠、碳酸氢钠、氯化钠、硫酸钠、总有机碳分析和多种无机化合物的ICP分析。液体的组成在表11中列出，固体的组成在下面的表12中列出。

表11：在沥滤过程中使用共同生产设备流出物时沥滤液/沥出液的组成

表12：起始(粗)固体和在使用共同生产设备流出物沥滤后沥滤固体的组成

再循环该共同生产设备流出物以洗涤池固体，一些碳酸钠从被洗涤固体溶解至沥出液，该沥出液饱和在约16％的碳酸钠溶液。

可以观察到经再循环的共同生产设备流出物沥滤后，Na₂SO₄和NaCl在固体中的含量均下降，分别从1.78wt％和1.44wt％下降至0.6wt％和0.75wt％(Na₂SO₄减少66％，NaCl减少48％)。经再循环的共同生产设备流出物沥滤后，固体的总有机碳(TOC，ppm)也从271ppm减少至178ppm(相当于TOC减少34％)。经过沥滤，Na₂CO₃在固体中的含量从19.32wt％下降至18.28wt％，而NaHCO₃在固体中的含量从6.25wt％上升至7.94wt％。

实例6

使用类似如图2i所示的沥滤系统进行了大型沥滤试验。衬垫45约50英尺乘以50英尺，建造了一个平缓的斜坡(大约为15至25度角)朝向沥出液收集区55(污水池)并内衬有Visqueen^TM(不透液性内衬)，以捕捉和导向沥出液到达衬垫流入收集区55。收集区55约5英尺宽10英尺长7英尺深，并部分地填充有来源于纯碱操作过程的含碳酸钠设备流出液，在该过程中对一水碳酸钠结晶操作。因此该设备流出物含有一水碳酸钠清除液并用作沥滤液。

质量约50吨的池‘十水合物’固体从母液池(接收结晶池流出的溢出流)中回收，并被堆在内衬Visqueen^TM的衬垫上形成堆22b。

为了防止50吨的堆22b流失到收集区55，50吨的废料被允许在挖出后并在放置在衬垫和内衬上之前排掉。池固体堆放置了大约两天。用泵(Godwin HL80)将溶液从收集区55泵至Rain Bird摇臂式喷头35e。喷洒系统将溶液喷洒至堆22b上方来进行沥滤步骤。沥出液流经堆22b至衬垫45，以向下的方式流向区55，在这里该沥出液沿管线70再循环以对堆22b进行额外的‘洗涤’。试验运行了约7.7小时，在环境温度40℉(4.4℃)的室外进行。在试验过程中风速约为5英里每小时。在该过程中有很少量的水的蒸发损失，因此无需在区55中补充沥滤液(图2i标示为30)。

沥滤试验停止后，从堆22b中的不同位置提取了三个沥滤残渣样品，其中之一是位于堆22b的中心(以下称为“中心”样品)约10cm(4英寸)，而其他称为“核心”样品。

初始、中间和最终测试时间溶液组成，对起始固体样品(在放置时间后试验开始前提取)和沥滤残渣样品(从处理后的堆的三个不同的位置提取)进行碳酸钠、碳酸氢钠、氯化钠、硫酸钠、总有机碳和多种无机化合物分析。溶液/沥出液的组成在表13中列出，并且固体的初始和最终组成在以下的表14中列出。

表13：再循环的设备流出物在污水池作为沥滤介质时，其沥滤之前、期间和之后的组成

表14：在沥滤前后池固体的组成

通过使用循环设备流出物作为沥滤液流过固体堆，池固体中氯化钠、硫酸钠和TOC在沥滤残渣中的含量减少。按重量计，从起始池固体到沥滤残渣，氯化钠减少40％至73％(平均减少约61％)，硫酸钠减少38％至48％(平均减少约43％)，TOC减少27％至41％(平均减少约34％)。然而，沥滤残渣中硅酸盐含量有21％至43％的明显增加(平均增加约31％)。

另一方面，沥出液中氯化钠、硫酸钠和TOC均增多，相对其设备流出物中的初始含量分别增加137％、42％和49％。沥出液中硅酸盐含量同时有49％的减少。

在实例1-6中，可以注意到通过这种沥滤法硅酸盐含量可能是增加也可能是减少。然而，可以观察到沥滤残渣中硅酸盐含量一般会降低，当以下条件之一发生时：a/当沥滤液具有非常低的Si含量时(见使用长壁水的实例2，在沥滤过程中沥滤液长壁水中的Si含量为23ppm，可能在风化过程雨水中含量更低)；或b/当池固体来自结晶池的时(见使用一水合物清除液洗涤的实施例3和4)，并且其杂质如氯化钠和硫酸钠的含量已经较低(约1wt％或更少)，这将使它们可接受的作为碳酸(氢)钠设备的原料，但具有高的Si含量700ppm或更多。另一方面，当以下条件发生时，在沥滤残渣中的硅酸盐含量一般会增加：c/当池固体来自具有高的氯化钠和硫酸钠含量(硫酸钠1.78％至3.2％，氯化钠1.44wt％至9.8wt％)的母液池中时，和d/当沥滤液中Si含量约179至560ppm时。

实例7-14：镁处理步骤

实例7

将一个十水碳酸钠(“十水合物”)样品加入苏打灰工艺的稀液中以将该样品的按碳酸钠计的总碱度(TA)增大至约13％。在添加该十水合物不久之后通过电感耦合氩等离子体(ICP)对该样品进行硅分析(结果约300ppm；这是结果为试剂浓度的一半的一种半定量试验)。对这个溶液的多个等分部分添加不同的镁化合物以去除可溶性硅酸盐。添加镁盐的多个等分部分的目的是去除一半的硅酸盐以及全部的硅酸盐。将该混合物搅拌5分钟并接着滤过一个5微米过滤器。以13.5％的浆料添加氧化镁、以15％的溶液添加氯化镁并且以15％的浆料添加碳酸镁。不添加Mg而过滤该起始溶液的一部分。通过ICP分析最终滤液的TA、水不溶性物质(不溶物)以及金属。结果呈现在表15中。

实例10

一份十水碳酸钠(‘十水合物’)样品的溶解在水中形成具有约13％的TA的Na₂CO₃溶液。将该溶液加热至约150℉并过滤(通过两个大的纸过滤器和一个小的5微米过滤器)。分析滤液的Si。两个样品使用＞100％摩尔当量的MgCl₂和MgCO₃处理以沉淀十水合物中存在的硅酸盐。该混合物然后被过滤并分析其TA、不溶物以及通过ICP分析金属。一份苏打灰结晶器清除液的样品被稀释至25％，以防止冷却时出现碳酸钠结晶，加热至约150℉并随后进行与上述相同的步骤。可以注意到过滤处理后的清除液比过滤处理后的十水合物溶液慢得多，其中的不溶物似乎比处理后的十水合物溶液中的不溶物“更黏”。溶液在整个试验中维持在约150℉，并在沉淀过程中加入Mg化合物时搅拌。所有使用镁处理的样品在过滤前在150℉下搅拌30分钟。

结果呈现在表18中。试验表明，在150℉下硅酸盐的去除使用碳酸镁和氯化镁均成功。30分钟的搅拌时间似乎改善了硅酸盐去除。氯化镁比碳酸镁更容易去除硅酸盐。然而，与不饱和十水合物溶液相比，在饱和的或接近饱和的清除液中使用碳酸镁有更多的硅酸盐去除。

实例11

亚硫酸钠清除液样品过滤并使用ICP分析硅。该溶液使用30％的氯化镁溶液处理以除去硅酸盐。使用不同重量的MgCl₂溶液重复此试验，然后附加部分的亚硫酸钠溶液使用两个不同重量的30％的硫酸镁溶液处理。将每份溶液混合5分钟后静置几分钟，然后过滤。对得到的滤液分析不溶物以及通过ICP分析金属。可以注意到过滤使用MgCl₂处理的样品比过滤使用MgSO₄处理的样品慢得多。结果呈现在表19中。该试验表明加入硫酸镁和氯化镁均形成沉淀，而且加入氯化镁和硫酸镁时溶液中硅酸盐的含量均降低。当加入氯化镁时形成的沉淀物呈胶状。加入氯化镁的液体更难以过滤相对于加入硫酸镁的液体的水平。

表19：加入氯化镁或硫酸镁在室温条件下对亚硫酸钠清除液进行硅酸盐去除

实例12

亚硫酸钠清除液样品过滤并使用ICP(电感耦合氩等离子体)分析硅。该溶液使用30％的氯化镁溶液处理以除去硅酸盐。将溶液混合5、30和60分钟后静置几分钟，然后过滤。对得到的滤液分析不溶物以及通过ICP分析金属。亚硫酸盐清除液样品的初始温度是167℉，使用MgCl2处理前冷却至149℉。搅拌超过5分钟的液体的温度被加热回初始溶液温度167℉，其最终温度在过滤样品之前测定。结果呈现在表20中。当把氯化镁溶液加入到亚硫酸盐清除液时，一个大的“雪花”状结晶形成。随着溶液搅拌，颗粒变得更细更具胶状。当加入氯化镁溶液，液体中硅酸盐的含量减少。硅酸盐的减少量30分钟后增加至大约去除89％。混合物搅拌至60分钟，硅酸盐去除量仍然大致相同。

表20：加入氯化镁在工艺条件下从亚硫酸钠清除液中去除硅酸盐

实例13

在类似图3中所示的苏打灰设备进行镁处理试验，只是没有再循环池固体105，在这里27wt％的氯化镁(MgCl₂)溶液加入到耙式分级器溢出流118离开分级器112。该分级器溢出流118约在180℉(82.2℃)的温度下，并含有溶解的煅烧天然碱以及来源于煅烧天然碱包括硅酸盐在内的杂质。氯化镁直接注入到分级器溢出流118，流入一个小的缓冲罐(图中未示出)吸入泵内然后泵至增稠器(第一增稠器113)在约170℉(76.7℃)的温度下操作。从氯化镁加入点到增稠器13中央井的保留时间约为10分钟。基于增稠器的容量及产物流速，增稠器的停留时间约为24小时。

在试验中调整27wt％的氯化镁溶液的流速，该调整基于设备产物和流速分级器溢出流流速以及在硅酸盐浓度的历史平均值在流速分级器溢出流中约80ppm以Si计，以便加入相对于Si化学计量过量的Mg使得理论上沉淀分级器溢出流中115％的硅酸盐。例如，对于一个特定的分级器溢出流流速3589gpm，含有80ppmSi，从而得到一个特定的硅流0.287gpm Si，当量Mg流速为0.287/1.15＝0.249gpm Mg得到27％的MgCl₂溶液的流速为4.2gpm。

实例14

从尾矿池中回收十水碳酸钠固体，在夏季(季节号1)的几个月内再循环进入类似于图3所示的苏打灰设备，除了沥滤所在的单元10被省略。再循环到该设备的‘十水合物’的量是碳酸钠总量的约4％。回收的十水碳酸钠的固体被熔化和/或溶解在溶解器117中，与增稠器上清液124混合，以形成被再循环到沥滤罐110的稀液流束115，在该罐中煅烧的天然碱被溶解。因此，分级器溢出流118是饱和或接近饱和的含碳酸钠盐水溶液，含有溶解的煅烧天然碱和溶解的收复十水碳酸钠以及杂质，该杂质包括可溶性硅酸盐和由收复的十水碳酸钠带来的有机物以及来源于煅烧的天然碱的可溶性硅酸盐。不溶物在第一增稠器113被去除。增稠器溢出流通过过滤单元114生成饱和的或接近饱和的碳酸钠溶液，其中至少一部分碳酸钠来自溶解的收复十水合物。该饱和的或接近饱和的碳酸钠液进料至结晶器102，以形成一水碳酸钠晶体，将其干燥，以形成最终的苏打灰产品109。

在此十水合物再循环的季节(No.1)，最终苏打灰产品更易碎，形成更多的细粉影响苏打灰品质。此外，在这个季节，经验性地苏打灰设备使结晶体中的泡沫增加了。消泡剂被更加频繁地添加，设备操作员注意到这个过程更加难以控制更具操作复杂性。

苏打灰品质的显着下降由细粉含量的增加以及一水碳酸钠结晶器中起泡概率的升高所造成，与从尾矿池回收的十水碳酸钠再循环相关。由于再循环‘十水合物’比煅烧天然碱具有高得多的硅酸盐含量，可以猜测，由再循环的十水合物带来的可溶性硅酸盐可能使可溶性硅酸盐的含量增加至影响结晶器的水平，至少在一部分上，影响结晶过程。虽然不希望被理论所束缚，可以相信当结晶器原料中可溶性硅酸盐含量高于一定阈值水平时，此过量可溶性硅酸盐含量可能会干扰晶体生长以及影响碳酸钠晶体的形状，例如通过形成更容易破损的细长晶体导致产生更脆的苏打灰产品。

在实验室中进行了添加多种镁化合物来去除一些可溶性硅酸盐的几个试验，如在实例7-10所示。这些试验表明MgCl₂在降低可溶性硅酸盐含量方面最有效。从尾矿池回收的十水碳酸钠在苏打灰设备中继续再循环，在第二再循环季节(No.2)同时开始进行氯化镁处理。可以观察到当碳酸钠含有经MgCl₂处理的再循环‘十水合物’时苏打灰中细粉的形成下降。

就苏打灰设备操作时是否含再循环从尾矿池回收的十水碳酸钠以及是否经MgCl₂处理，对苏打灰最终产品中的细粉含量进行了比较。细粉含量的评估使用苏打灰最终产品通过一个100U.S.目尺寸的筛(其中100目尺寸通常对应于0.149毫米或149微米)的百分比。如表21所示，当没有‘十水合物’再循环时MgCl₂对苏打灰最终产品中细粉含量有很少影响。另一方面，‘十水合物’的再循环增加了细粉产生的量，而MgCl₂处理减小了再循环‘十水合物’对于苏打灰最终产品带来的关于细粉产生量的负面影响。

在‘十水合物’被再循环的季节号2中比较几个镁处理的期间，氯化镁水溶液(27％按重量计)在苏打灰设备中的多个加入点根据图3选自以下：位于稀液流束115中的点125，该稀液流束为温度约126℉(52.2℃)的不饱和溶液；位于为温度约180℉(82.2℃)饱和的或接近饱和的溶液的耙式分级器溢出流中的点126，在该耙式分级器溢出流进料至操作温度约170℉(76.7℃)的第一增稠器113之前；或位于溶解器117中的点117’，在这里在该溶解器中十水合物被熔化并溶解于水中形成不饱和十水碳酸钠溶液在约108℉(42.2℃)的温度下。在多种镁处理过程中测定在最终苏打灰产品中所得的细粉含量。结果示于表22中。使用‘t检验’的统计方法来比较细粉含量，可以确定在季节号1和2之间通过100目筛的最终产品百分比有统计上的显著差异。

表21：在苏打灰设备中具有或没有再循环收复的十水碳酸钠以及具有或没有MgCl₂处理，苏打灰最终产品中的细粉含量

表22：当再循环收复的十水碳酸钠时添加MgCl₂，苏打灰最终产品中的细粉含量

*：分析的样本数

可以观察到，与在哪里加入MgCl₂无关，当MgCl₂加入时，苏打灰最终产品中的细粉含量下降。为了进行比较，应该指出，当未再循环十水碳酸钠由煅烧的天然碱生产苏打灰时，最终产品通过100目尺寸筛的平均百分比当未加入MgCl₂为5.86％加入MgCl₂为5.85％。虽然根据表22向稀液流束(碳酸钠不饱和的)添加MgCl₂看起来对降低最终产品中细粉含量有更大的影响，细粉含量的减少似乎更应联系到被相对再循环的十水合物的量而添加的镁的量，而不是联系到MgCl₂加入的特定位置。也就是说，相对再循环‘十水合物’的量加入的MgCl₂的量越多，苏打灰最终产品中细粉含量越少。仅供说明用途，图7绘制了苏打灰设备中三个加入点的苏打灰中细粉含量和Mg与‘十水合物’质量流速比(lb MgCl₂/lb‘十水合物’)的关系曲线。如图7所示，随着Mg与‘十水合物’质量流速比的增加，苏打灰最终产品中细粉含量有减小的趋势。

图8示出了在两个‘十水合物’循环季节号1(虚线，未经Mg处理)和2(实线，经Mg处理)苏打灰最终产品中的细粉含量。苏打灰产品中平均细粉含量(基于通过100目筛的％，2点移动平均)对于未经Mg处理的季节号1为8.37％(标准差：2.41)，对于经Mg处理的季节号2为6.29％(标准差：1.63)。虽然在每个循环时期细粉含量的变化相当大，在季节号2经MgCl₂处理得到整体平均降幅约1.9％，与此相比，在未经镁处理的季节号1对应的细粉成分减少为23％。

使用或没有使用镁处理，滤液中硅酸盐的量也被测量(在图3中127示出)。结果示于表23中。

表23：滤液(纯化的溶液)中ppm Si含量

当再循环‘十水合物’时加入的Mg的量应该已经足以达到在滤液127中78ppm Si。平均量约88ppm，硅酸盐去除效率约为78％。使用‘t检验’的统计方法来比较硅含量，可以确定在季节号1和2之间的滤液127中的Si含量有统计上的显著差异。

在‘十水合物’再循环季节号1中，引入到苏打灰步骤的‘十水合物’的体积不得不减少不仅是由于最终产品转向更小的颗粒大小，而且还由于结晶器中较高的起泡概率。在前面提到的‘十水合物’再循环季节号1中，结晶器主体遇到发泡问题。在十水合物再循环和结晶器上游加入氯化镁同时发生的季节号2中，生产操作者指出，结晶器发泡不是像季节号1中的操作问题那样普遍。虽然不希望被特定的理论所约束，可以相信季节号2中镁处理可能也有效减少一种或多种可溶性发泡剂，如一种或多种表面活性剂，在经处理溶液中的含量，该经处理液大多数最终为结晶器原料。此发泡化合物最有可能是从再循环的‘十水合物’带来的。在通过与加入的镁化合物进行反应，这些试剂的含量或发泡的倾向减少。

因此，基于这些试验，可以相信通过向饱和的/接近饱和或不饱和的含碳酸钠的溶液加入镁，这些试剂的含量或引起泡沫的倾向可以减少，至少其一部分是来自从尾矿池回收的十水碳酸钠，通过加入至少一种镁化合物。

在季节No.1，操作者几乎每天做结晶器发泡的定性评估，使用从0到10一个经验性泡沫评级系统，0是无泡沫而10是最多泡沫。图9说明了他们在进行两个十水合物再循环季节的这些观察结果。这些观察结果的平均值列在表24中。添加消泡剂也被记录并表示在图10。使用‘t检验’的统计方法来比较结晶器泡沫分级和消泡剂使用速率，可以确定在季节号1和2之间结晶器泡沫分级和消泡剂使用速率均有统计上的显著差异。在季节号2中，有较少的结晶泡沫和较少的消泡剂使用，即使有相对于季节号1更高的十水合物再循环率。应该指出的是，在图9和图10中季节号2结尾的大尖峰是操作扰动的结果，而不是基于添加镁的一个反应或效果。表24：在再循环‘十水合物’季节号1(未经MgCl₂处理)和再循环‘十水合物’季节号2(经MgCl₂处理)的泡沫评级、消泡剂使用、再循环的十水合物的量和天然碱矿石(％)

也对天然碱进行分析，以说明用于制造苏打灰的矿石材料中可能出现的变化。该数据示于表24中。使用‘t检验’的统计方法来比较天然碱矿石含量，可以确定在季节号1和2之间天然碱矿石含量没有统计上的差异。

若通过引用结合在此的专利、专利申请和出版物的披露内容与本申请的说明相冲突的程度使得一个术语不清楚，则本说明应优先。

因此，保护范围并不受本说明书以及以上列出的实例所限制，而是仅受跟随的权利要求书所限制，该范围包括该权利要求书的主题的所有等效物。每一个权利要求都作为本发明的一个实施方案结合到本说明书之中。因此，权利要求书是一种进一步的说明并且是对本发明的优选实施方案的附加。

尽管已经示出并说明了本发明的优选实施方案，但本领域的技术人员可以对此进行变更而不背离本发明的精神或传授内容。在此说明的实施方案只是示意性的而并非限制性的。系统和方法的多种变体和变更是有可能的并且在本发明的范围之内。因此，保护范围并不受在此说明的实施方案所限制，而是仅受跟随的权利要求书所限制，该范围应该包括该权利要求书的主题的所有等效物。

Claims (20)

1.一种用于降低废料固体中的杂质含量从而允许它被用作生产结晶碳酸钠、碳酸氢钠、亚硫酸钠或其他衍生物的工艺原料的方法，该方法包括以下步骤：

提供一种包括从至少一个废料池回收的池固体的废料固体物质，所述池固体包括选自硅酸盐、氯化钠、硫酸钠、有机物和它们的两种或更多种的组合组成的组中的杂质，所述池固体进一步包括选自十水碳酸钠、一水碳酸钠、七水碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸氢三钠和它们的两种或更多种的任何组合组成的组中的一种钠化合物；

将所述废料固体物质接触沥滤液以从该接触的废料固体物质选择性地溶解至少一部分的第一杂质到该沥滤液中以形成沥出液和沥滤残渣；

任选地用至少一部分的该沥出液重复该接触步骤持续一段预定量的时间，或直到该沥出液或该沥滤残渣中所述第一杂质的含量达到预定值；

收集该沥滤残渣；

在水性介质中溶解至少一部分的该沥滤残渣以形成液体；

任选地进行第二杂质去除步骤，包括进行镁处理以形成经处理液，所述处理包括在该沥滤残渣的溶解过程中添加镁化合物，或在该沥滤残渣的溶解过程之后添加镁化合物到所述液体或其一部分中，以便与至少一部分的第二杂质形成水不溶性物质，然后将所述处理液通过至少一个分离单元以去除水不溶性物质并且获得纯化的溶液；

其中至少一部分所述的液体或所述的纯化的溶液提供了用于生产包括碳酸钠、碳酸氢钠、亚硫酸钠或其它衍生物的结晶产品的方法的工艺原料。

2.根据权利要求1所述的方法，其中该废料固体物质基本上由从一个废料池回收的池固体，或从同一废料池或从不同废料池回收的两种或更多种池固体组成。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中该池固体包括在5wt％至38wt％之间的十水碳酸钠或包括最高达约40wt％的量的碳酸氢钠。

4.根据前述权利要求中任何一项所述的方法，进一步包括将至少一部分的该液体进料到一水碳酸钠结晶器或碳酸氢钠结晶器以形成晶体和清除液流，将至少一部分的该清除液流在结晶条件下传输到至少一个废料池以形成被所述第一杂质和任选地第二杂质污染的沉积物，其中一部分所述沉积物被回收以提供在所述废料固体物质中的池固体。

5.根据前述权利要求中任何一项所述的方法，进一步包括在该废料池内形成池沉积物并且回收至少一部分的所述沉积物以提供在所述废料固体物质中的池固体，并且其中形成该池沉积物包括在适当的条件下将设备流出物传输到此废料池，该流出物包含选自碳酸钠、它的任何水合物、碳酸氢钠、碳酸氢三钠、以及它们的两种或更多种的任何组合组成的组中的一种钠化合物，以形成选自十水碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸氢三钠、以及它们的两种或更多种的任何组合组成的组中的结晶钠盐。

6.根据权利要求5所述的方法，其中进料到该废料池的该设备流出物包括离开碳酸钠结晶器的清除液，离开碳酸氢钠结晶器的清除液，或这两者。

7.根据前述权利要求中任何一项所述的方法，其中该接触步骤包括渗透沥滤。

8.根据权利要求7所述的方法，其中渗透沥滤包括将该废料固体物质堆积在相对于水平面倾斜的不透液性衬底上；通过分配系统将该沥滤液分散，由此，所述沥滤液被喷洒到所述堆积物质上；并在在通过所述堆积物质渗滤后收集该沥出液。

9.根据权利要求8所述的方法，其中所述分配系统包括选自喷嘴、摇臂式喷头、穿孔管、多孔管、开槽管、分流管组成的组中的至少一种溶液分散部件，和具有多个溶液分散部件的灌溉系统。

10.根据权利要求7所述的方法，其中渗透沥滤包括将所述废料固体物质放置到容器中；通过在容器附近或上方的分配系统分散该沥滤液借此将所述沥滤液喷洒到该废料固体物质上并由此向下穿过该废料固体物质；且在通过所述废料固体物质渗滤后在所述容器底部收集该沥出液。

11.根据权利要求1-6中任何一项所述的方法，其中该接触步骤包括选自下列组成的组中的至少一个步骤：

-将该废料固体物质以颗粒形式悬浮到该沥滤液中以形成浆料；

-将该沥滤液向下流动通过该废料固体物质的填料床；

-通过向上流动该沥滤液穿过该废料固体物质的填料床而浸没该填料床；并且

-逆流沥滤，其中该废料固体物质在一个方向上移动，而接触该移动废料固体物质的该沥滤液在另一个方向上移动。

12.根据前述权利要求中任何一项所述的方法，其中要从废料中去除的该第一杂质包括氯化钠、硫酸钠、或这两者。

13.根据前述权利要求中任何一项所述的方法，其中该沥滤液包括离开碳酸氢钠结晶器的清除液、离开一水碳酸钠结晶器的清除液、矿井水、稀液、或它们的任何组合。

14.根据前述权利要求中任何一项所述的方法，其中溶解该沥滤残渣形成包括小于20％碳酸钠的不饱和的碳酸钠液体。

15.根据前述权利要求中任何一项所述的方法，进一步包括在溶解该沥滤残渣之后在该液体中溶解煅烧的天然碱或者在溶解该沥滤残渣的过程中溶解煅烧的天然碱。

16.根据前述权利要求中任何一项所述的方法，其中进行该第二杂质去除步骤。

17.根据权利要求16所述的方法，其中该第一杂质不同于该第二杂质。

18.根据权利要求17所述的方法，其中该第一杂质包括氯化钠、硫酸钠、或两者，并且其中该第二杂质包括硅酸盐。

19.根据权利要求16-18中任何一项所述的方法，其中该镁化合物包括一种或多种水溶性镁盐或基本上由一种或多种水溶性镁盐组成。

20.根据权利要求16-19中任何一项所述的方法，其中该镁化合物包括氯化镁或基本上由氯化镁组成。

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