CN104445285A - 一种以含碱天然湖水生产重质纯碱的方法 - Google Patents

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Abstract

一种以含碱天然湖水生产重质纯碱的方法，包括以下步骤：（1）含碱天然湖水盐田摊晒；（2）天然碱煅烧；（3）化碱；（4）粗碱液精制；（5）一水碱蒸发结晶与分离；（6）一水碱脱水干燥。本发明盐田蒸发充分利用太阳能；通过煅烧转化后，可极大地提高化碱碱液浓度，减少了后续装置的设备规模和投资，极大的减少了一水碱蒸发的蒸发水量，减少了能耗；一水碱产品质量稳定可靠，粒度均匀，白度好；可以通过控制排放蒸发结晶母液的NaCl含量来控制产品质量，便于实际操作；煅烧尾气碳化盐田老卤回收老卤中的碳酸钠，提高收率。

Description

一种以含碱天然湖水生产重质纯碱的方法
技术领域
本发明涉及一种生产重质纯碱的方法，尤其是涉及一种以含碱天然湖水为原料，生产重质纯碱的方法。
背景技术
纯碱学名碳酸钠，又名苏打、碱灰，为白色粉状或滴状物，化学式Na2CO3，相对分子质量105.989。纯碱产品主要有两种，即重质纯碱（重灰）和轻质纯碱（轻灰）；其规格的区别主要在于物理性质的不同，如松密度、粒子大小和形状等。一般轻质纯碱的密度为0.5～0.6g/ml；重质纯碱密度为1.0～1.2g/ml。
埃塞俄比亚有一个以含碱天然湖水为原料生产低品质轻质纯碱的装置。美国凯尔-马基化学公司采用西尔斯湖卤水直接碳化制重质纯碱。1973年吉林省大布苏化工厂利用大布苏湖卤水经天然蒸发后进行直接碳化法生产纯碱，后改用天然碱卤氨法制碱克服了直接碳化法制碱的许多弊病。
重质纯碱的主要生产方法分别有以轻质纯碱为原料的固相水合法、液相水合法、挤压法；以天然碱溶解得到的碱液为原料的蒸发结晶法（一水碳酸钠法）。
固相水合法生产重质纯碱因工艺限制，生产的重质纯碱粒度不均匀，且其他杂质不易控制；液相水合法一水碳酸钠粒度分布难以控制，很难消除一水碳酸钠结晶的凝聚和结块；挤压法无法改变轻灰的成分，只能用低盐轻灰制低盐重质纯碱，只适用在重质纯碱生产过程中不需要脱盐的场合。CN1417123A公开了一种重质纯碱的生产方法，其粒度达到优等品的标准，但没有白度数据。“固相水合法重质纯碱粒度影响因素探讨”，门克平等，唐山三友化工股份有限公司，《纯碱工业》，2013年第6期，公开了固相水合法重质纯碱粒度影响因素探讨，对固相水合法生产重质纯碱的粒度进行了探讨，但也没有提及白度数据。
目前没有发现用含碱天然湖水为原料使用蒸发结晶法生产重质纯碱的工艺。
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，提供一种通过蒸发结晶法，以含碱天然湖水生产重质纯碱的方法，所得重质纯碱产品质量稳定可靠，粒度均匀。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是：一种以含碱天然湖水生产重质纯碱的方法，包括以下步骤：
（1）含碱天然湖水盐田摊晒：将含碱天然湖水在盐田中通过太阳能蒸发、结晶，以氯化钠饱和点为蒸发结晶终点，过滤，结晶物主要成分为倍半碱的混合物即天然碱；对滤液（即盐田老卤）通入步骤（2）中的煅烧尾气（若刚开始时没有煅烧尾气，则将滤液暂时储存，待产生了煅烧尾气后再处理），对其中的碳酸钠进行碳化后，过滤得到滤饼（主要成分为碳酸氢钠）为重碱（NaHCO3），经过煅烧即为轻质纯碱产品，过滤的母液再进行盐田蒸发得到含少量芒硝的粗盐（主要成分为氯化钠），粗盐加水洗涤得到工业盐；
（2）天然碱煅烧：将步骤（1）所得天然碱煅烧，煅烧温度为180~200℃，煅烧时间为30~45min，使得天然碱彻底分解得到碳酸钠，即粗碱；煅烧尾气通入步骤（1）中的盐田老卤中进行碳化；
烧烧时优选采用回转式煅烧炉，以重油、蒸汽或电为热源进行加热；
（3）化碱：将步骤（2）所得粗碱送入溶解槽，加入水或步骤（4）中的洗水溶解得到粗碱液，控制粗碱液中Na2CO3质量浓度为28~33%，溶解温度为35~45℃，物料在溶解槽内停留25－35min；
（4）粗碱液精制：将步骤（3）所得粗碱液送入间断运行沉降槽中停留4~8h或者连续运行的浓密机中澄清；泥渣从沉降设备排出后，用水洗涤、过滤，得废渣堆存，洗水送入步骤（3）化碱；沉降设备溢流液经精密过滤设备将残存的小颗粒及部分有机物除去，再经活性炭脱除有机物后得到精碱液；
（5）一水碱蒸发结晶与分离：将步骤（4）所得精碱液蒸发，蒸发温度控制为90~105℃，并控制溶液中NaCl质量浓度小于5%，再将一水碱料浆经增稠设备增稠至固含量为35~55wt%，离心机分离，得到一水碱；
一水碱蒸发结晶优选机械热压缩技术或多效真空蒸发技术；
（6）一水碱脱水干燥：将经步骤（5）分离得到的一水碱干燥，干燥温度为125~150℃，控制含水率≤0.5wt%得到重质纯碱。
步骤（6）中，一水碱脱水干燥优选以蒸汽为热源的流化床干燥器或用蒸汽或电为热源的回转窑。
本发明具有以下优点：
（1）盐田蒸发结晶充分利用太阳能；
（2）通过煅烧转化后，可极大地提高化碱碱液浓度，减少了后续装置的设备规模和投资，极大的减少了一水碱蒸发的蒸发水量，减少了能耗；
（3）一水碱产品质量稳定可靠，粒度均匀（≥180μm超过75wt%），白度好，白度可达80%，产品纯度高于GB/T210.1-2004Ⅰ类标准。
（4）可以通过控制排放蒸发结晶母液的NaCl含量来控制产品质量，便于实际操作；
（5）机械热压缩技术或多效真空蒸发是非常节能的工艺；
（6）煅烧尾气碳化盐田老卤回收老卤中的碳酸钠，提高收率；
（7）碳化母液再进行盐田蒸发得到含少量芒硝的粗盐，粗盐加水洗涤得到工业盐，实现资源的综合利用，以利于环境保护。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
本实施例包括以下步骤：
（1）含碱天然湖水盐田摊晒：将含碱天然湖水在盐田中通过太阳能蒸发、结晶，以氯化钠饱和点为蒸发结晶终点，过滤，结晶物主要成分为倍半碱的混合物即天然碱，对滤液（即盐田老卤）通入步骤（2）中的煅烧尾气（若刚开始时没有煅烧尾气，则将滤液暂时储存，待产生了煅烧尾气后再处理），对其中的碳酸钠进行碳化后，过滤得到滤饼（主要成分为碳酸氢钠）为重碱（NaHCO3），经过煅烧即为轻质纯碱产品，过滤母液再进行盐田蒸发得到含少量芒硝的粗盐（主要成分为氯化钠），粗盐加水洗涤得到工业盐；
（2）天然碱煅烧：将步骤（1）所得天然碱采用回转式煅烧炉，以重油为热源进行加热煅烧，炉温为200℃，煅烧时间为30min，使得天然碱彻底分解得到碳酸钠即粗碱，煅烧尾气通入步骤（1）中的盐田老卤中进行碳化；
（3）化碱：将步骤（2）所得粗碱送入溶解槽，加入水或步骤（4）中的洗水溶解得到粗碱液，控制粗碱液中Na2CO3质量浓度为32%，溶解温度为35℃，物料在溶解槽内停留30min；
（4）粗碱液精制：将步骤（3）所得粗碱液送入间断运行沉降槽澄清，停留时间8h；泥渣从沉降设备排出后，用水洗涤、过滤，过滤后废渣排掉，洗水送入步骤（3）化碱；沉降设备溢流液经精密过滤设备将残存的小颗粒及部分有机物除去，再经活性炭脱除有机物后得到精碱液；
（5）一水碱蒸发结晶与分离：将步骤（4）所得精碱液采用机械热压缩技术蒸发结晶，蒸发温度控制为95℃，并控制溶液中NaCl质量浓度小于5%，再将一水碱料浆经增稠设备增稠至固含量为45wt%，再离心机分离，得到一水碱；
（6）一水碱脱水干燥：将经步骤（5）分离得到的一水碱送入以蒸汽为热源的流化床干燥器中干燥，干燥温度为130℃，控制含水率≤0.5wt%，得到重质纯碱，粒度≥180μm为76wt%，白度为80%，产品纯度（干基Na2CO3≥99.7wt%）高于GB/T210.1-2004Ⅰ类标准。
实施例2
本实施例包括以下步骤：
（1）含碱天然湖水盐田摊晒：将含碱天然湖水在盐田中通过太阳能蒸发、结晶，以氯化钠饱和点为蒸发结晶终点，过滤，结晶物主要成分为倍半碱的混合物即天然碱；对滤液（即盐田老卤）通入步骤（2）中的煅烧尾气（若刚开始时没有煅烧尾气，则将滤液暂时储存，待产生了煅烧尾气后再处理），对其中的碳酸钠进行碳化后，过滤得到滤饼（主要成分为碳酸氢钠）为重碱（NaHCO3），经过煅烧即为轻质纯碱产品，过滤的母液再进行盐田蒸发得到含少量芒硝的粗盐（主要成分为氯化钠），粗盐加水洗涤得到工业盐；
（2）天然碱煅烧：将步骤（1）所得天然碱采用回转式煅烧炉，以蒸汽为热源进行加热煅烧，炉温为180℃，煅烧时间为45min，使得天然碱彻底分解得到碳酸钠即粗碱；煅烧尾气通入步骤（1）中的盐田老卤中进行碳化；
（3）化碱：将步骤（2）所得粗碱送入溶解槽，加入水或步骤（4）中的洗水溶解得到粗碱液，控制粗碱液中Na2CO3质量浓度为30%，溶解温度为40℃，物料在溶解槽内停留30min；
（4）粗碱液精制：将步骤（3）所得粗碱液送入连续运行的浓密机中澄清；泥渣从沉降设备排出后，用水洗涤，过滤，废渣排掉，洗水去步骤（3）化碱；沉降设备溢流液经精密过滤设备将残存的小颗粒及部分有机物除去，再经活性炭脱除有机物后得到精碱液；
（5）一水碱蒸发结晶与分离：将步骤（4）所得精碱液采用多效真空蒸发技术蒸发，温度控制为100℃，并控制溶液中NaCl浓度小于5%，再将一水碱料浆经增稠设备增稠至固含量为50wt%，再离心机分离，得到一水碱；
（6）一水碱脱水干燥：将经步骤（5）分离得到的一水碱送入以电为热源的回转窑中干燥，干燥温度为140℃，控制含水率≤0.5wt%，得到重质纯碱，粒度≥180μm为79wt%，白度为80%，产品纯度（干基Na2CO3≥99.8wt%）高于GB/T210.1-2004Ⅰ类标准。

Claims (4)

1.一种以含碱天然湖水生产重质纯碱的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）含碱天然湖水盐田摊晒：将含碱天然湖水在盐田中通过太阳能蒸发、结晶，以氯化钠饱和点为蒸发结晶终点，过滤，结晶物主要成分为倍半碱的混合物即天然碱；对滤液即盐田老卤通入步骤（2）中的煅烧尾气，对其中的碳酸钠进行碳化后，过滤得到滤饼为重碱，经过煅烧即为轻质纯碱产品，过滤的母液再进行盐田蒸发得到含少量芒硝的粗盐，粗盐加水洗涤得到工业盐；
（2）天然碱煅烧：将步骤（1）所得天然碱煅烧，煅烧温度为180~200℃，煅烧时间为30~45min，使得天然碱彻底分解得到碳酸钠，即粗碱；煅烧尾气通入步骤（1）中的盐田老卤中进行碳化；
（3）化碱：将步骤（2）所得粗碱送入溶解槽，加入水或步骤（4）中的洗水溶解得到粗碱液，控制粗碱液中Na2CO3质量浓度为28~33%，溶解温度为35~45℃，物料在溶解槽内停留25－35min；
（4）粗碱液精制：将步骤（3）所得粗碱液送入间断运行沉降槽中停留4~8h或者连续运行的浓密机中澄清；泥渣从沉降设备排出后，用水洗涤、过滤，得废渣堆存，洗水送入步骤（3）化碱；沉降设备溢流液经精密过滤设备将残存的小颗粒及部分有机物除去，再经活性炭脱除有机物后得到精碱液；
（5）一水碱蒸发结晶与分离：将步骤（4）所得精碱液蒸发，蒸发温度控制为90~105℃，并控制溶液中NaCl质量浓度小于5%，再将一水碱料浆经增稠设备增稠至固含量为35~55wt%，离心机分离，得到一水碱；
（6）一水碱脱水干燥：将经步骤（5）分离得到的一水碱干燥，干燥温度为125~150℃，控制含水率≤0.5wt%，得到重质纯碱。
2.根据权利要求1所述的以含碱天然湖水生产重质纯碱的方法，其特征在于，步骤（2）中，烧烧时采用回转式煅烧炉，以重油、蒸汽或电为热源进行加热。
3.根据权利要求1或2所述的以含碱天然湖水生产重质纯碱的方法，其特征在于，步骤（5）中，一水碱蒸发结晶选用机械热压缩技术或多效真空蒸发技术。
4.根据权利要求1或2所述的以含碱天然湖水生产重质纯碱的方法，其特征在于，步骤（6）中，一水碱脱水干燥选用以蒸汽为热源的流化床干燥器或用蒸汽或电为热源的回转窑。
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