CN1086361C - 低碳、低铁黄色片状硫化钠生产方法 - Google Patents

低碳、低铁黄色片状硫化钠生产方法 Download PDF

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Abstract

一种低碳、低铁黄色片状硫化钠生产方法，将原料硝和无烟煤按3∶1比例混合后，高温煅烧制取硫化钠碱坯，热溶后得硫化钠半成品溶液，再将配好的硫化钡、硫酸锌溶液，加入硫化钠半成品溶液中进行除杂，沉淀澄清后的硫化钠溶液，经蒸发浓缩、制片包装，即得成品。该方法设计合理、技术先进，除铁效果明显，并且在除杂后的各工序中，结合特种钢技术的运用，有效地将铁离子含量控制在规定的范围内，保证了最终产品铁含量不超过80PPM。

Description

低碳、低铁黄色片状硫化钠生产方法
本发明属于化工领域，具体地说是一种低碳、低铁黄色片状硫化钠生产方法。
硫化钠分子式为：Na2S·nH2O，分子量78.06(以Na2S计)，其产品名称为硫化碱，具有强烈腐蚀性，主要用于硫化染料、造纸、皮革、矿石浮选、冶金和有机合成等工业。随着时代的发展，国际上对日用及化工产品，特别是对铜板纸、高级新闻纸、以及羊毛、羊绒的漂泊着色等质量要求越来越高。铁含量很高(大于400PPM)的红色硫化钠已不能满足需要，逐渐由低碳、低铁(小于80PPM)的黄色(或桔黄色)硫化钠所替代。目前，我国生产低碳、低铁黄色硫化钠生产方法包括：原料工序→煅烧工序→热溶工序→澄清洗泥工序→化学除杂工序→沉淀工序→蒸发浓缩工序→制片包装工序，现有的化学除杂工序，如新疆天山化工厂用二氧化锰除铁(二氧化锰每吨达3000元以上)，成本较高，除铁后产成品铁含量仍很高，达到150PPM；蒸发浓缩工序通常采用的是管式蒸发器蒸发，材质为纯镍管材制作。实践表明，由于生产方法上的缺陷，硫化钠半成品溶液中铁离子不能有效地除去，直接影响到最终产品的品质。
本发明的目的在于提供一种低碳、低铁黄色片状硫化钠生产方法，该方法除铁效果明显，并且在除铁后的各工序中，能有效地将铁离子含量控制在规定的范围内，保证了最终产品铁含量不超过80PPM。
根据上述发明目的要求：必须将半成品中的碳酸钠(Na2CO3)含量降到1％以下，铁离子(Fe3+)含量降到30PPM以下，才能达到最终产品的合格。又依据   ，其中：由于碳酸钠含量高不利于蒸发浓缩，也要除去；由于硫化锌具有吸附硫化钠半成品溶液中氢氧化铁的性能，胶体状的硫化锌带阴电荷，吸附了带阳电荷的氢氧化铁胶体，使其沉淀于溶液底部，从而降低硫化钠溶液中的铁离子含量。本发明采取的低碳、低铁黄色片状硫化钠生产方法为：将原料硝(Na2SO4含量大于85％的风化硝)和无烟煤(含碳量大于65％)按3∶1比例混合后，高温(850-1250℃)煅烧，制取硫化钠碱坯；热溶，即用水将碱坯洗涤成硫化钠含量大于280克/升的溶液，经澄清后即得硫化钠半成品溶液；将硫化钠半成品溶液送往除杂工序，除杂工序包括以下步骤：①配制硫化钡溶液按每立方水中加入硫化钡(BaS含量为60％)150-250kg，将硫化钡(BaS)溶化到12-16Be′(波梅度)，水温≥80℃，溶化完毕后，沉淀40-60分钟，取清液备用，每立方硫化钠(Na2S)半成品溶液需加入0.058-0.078立方的硫化钡溶液；②配制硫酸锌溶液每立方硫化钠(Na2S)半成品溶液需加入硫酸锌(ZnSO4含量为98％)3-20千克，硫酸锌(ZnSO4)用1立方水配制，水温≥80℃；③将以上两种配好的溶液，同时徐徐加入硫化钠半成品溶液中，搅拌20-40分钟，搅拌速度80转/分钟，反应温度控制在80℃以上，然后沉淀12-16小时，除杂澄清后的硫化钠溶液中铁离子含量在3-30PPM，然后送蒸发工序；经蒸发浓缩、制片包装，即得硫化钠含量为60％、铁含量不超过80PPM的最终成品。
为确保最终产品的铁含量控制在要求范围内，除杂后的硫化钠溶液在蒸发浓缩之前，所有与碱液接触的容器、管道、阀门、水泵均采用316L钢材(即00Cr17Ni14Mo2)制作或做内衬，以保证这一过程铁离子含量增加不超过2PPM；蒸发浓缩工序以后到制片包装工序中，所有与碱液及产成品接触的容器、蒸发器、管道、制片机等设备均采用特种钢材000Cr30Mo2制作，以保证这一过程铁含量增加仅为原含铁量的1.2-2倍。上述蒸发浓缩工序中，选用特种钢材000Cr30Mo2制作的自由降膜板式蒸发器(兰州环保节能设备公司专利产品)。
下面结合实施例对本发明作进一步说明：
以生产5吨低碳、低铁黄色片状硫化钠优一级品为例：
(生产每吨硫化钠产成品需消耗原料硝2.4吨/吨、原料煤0.8吨/吨、硫化钠半成品溶液2.4米3/吨。)
将12吨原料硝(Na2SO4含量大于85％的风化硝)和4吨无烟煤(含碳量大于65％)按3∶1比例混合均匀后，加入转窑内高温(850-1250℃)煅烧，制取硫化钠碱坯，煅烧工序主要反应方程式为：
①
②
③
热溶，即用水将碱坯洗涤成硫化钠溶液，经澄清后，即得硫化钠含量大于280克/升的半成品溶液；
将12米3硫化钠半成品溶液送除杂工序贮罐，先进行以下步骤：
(1)、配制硫化钡(BaS)溶液  在1#号配制槽中，将每立方水中加入硫化钡(BaS含量为60％)150公斤，水温≥80℃，溶化近至12-16Be′(波梅度)，溶化完毕后，停止搅拌，沉淀40-60分钟，取清液备用。生产实践中，每立方硫化钠半成品溶液需加入0.058m3硫化钡溶液，则12m3硫化钠半成品溶液中，需加入配制好的硫化钡溶液0.7m3。
(2)、配制硫酸锌(ZnSO4)溶液  在2#号配制槽中，将72-102千克硫酸锌(ZnSO4含量为98％)加入1m3水中(每立方硫化钠半成品溶液按6-8.5kg加入，12米3硫化钠半成品溶液则需加入72-102kg)，水温≥80℃，启动搅拌约30分钟，即得配制好的硫酸锌溶液。
(3)、将以上两种配好的溶液，同时徐徐加入反应器内的硫化钠半成品溶液中，搅拌20-30分钟，搅拌速度80转/分钟，反应温度大于80℃，其中：
除碳酸钠(Na2CO3)：
根据检验得知，在硫化钠半成品溶液中，含有多种杂质：Na2CO3、Fe2+、Na2SO4、Na2S2O3等成分，除了Fe3+外，Na2CO3含量高不利于蒸发浓缩，也应除去。
除铁离子(Fe2+)： 其中：由于硫化锌具有吸附硫化钠半成品溶液中氢氧化铁的性能，胶体状的硫化锌带阴电荷，吸附了带阳电荷的氢氧化铁胶体，使其沉淀于溶液底部，从而降低硫化钠溶液中的铁离子含量。
经除杂工序后，在沉淀槽内沉淀12-16小时，此时应保证溶液中铁离子含量在8-12PPM，然后送往蒸发浓缩工序，经特种钢000Cr30Mo2制作的自由降膜板式蒸发器(兰州环保节能设备公司专利产品)蒸发浓缩后，制片包装，即得硫化钠含量为60％、铁含量不超过30PPM的优一级品。
本发明提供的低碳、低铁黄色片状硫化碱生产方法，设计合理、技术先进，除铁效果效果显著，并且在除铁后的各工序中，有机地将特种钢与相关设备相结合、尤其是与蒸发浓缩工序中自由降膜板式蒸发器相结合，从而有效地将硫化钠半成品溶液中铁离子含量控制在规定的范围内，保证了最终产品低碳、低铁黄色片状硫化钠的铁含量不超过80PPM。生产出了全国产量第一(年产3万吨)、质量符合国际标准的优质产品，居全国同行业领先水平。该工艺中特别采用特种钢(000Cr30Mo2)制作的自由降膜板式蒸发器与现有纯镍管式蒸发器相比，具有以下优点：(蒸发面积相同300m2)
         项目  板式蒸发器(000Cr30Mo2) 管式蒸发器(Ni6)
1、蒸汽压力Mpa     0-0.45     0-0.7
2、装机容量KW     16.5     30
3、日产量(吨)     90-120     30-45
4、检修     容易     难
5、粘碱后可焊性     良好     差
6、材质吨价(万元)     11(板材)     26(管材)
7、蒸发后铁离子增长倍数     1.2-2倍     2.5-3倍
附：低碳、低铁黄色片状硫化钠产品企业标准
项目                       指标
 特优级品  优一级品  优二级品  优三级品
硫化钠(Na2S)含量％≥     60.0     60.0     60.0     60.0
铁(Fe)含量PPM≤     15     30     50     80
亚硫酸钠(Na2SO3)含量％≤     1.0     /     /     /
硫代硫酸钠(Na2S2O3)含量％≤     2.5     /     /     /
碳酸钠(Na2CO3)含量％≤     2.0     2.5     3.0     4.0

Claims (3)

1、一种低碳、低铁黄色片状硫化钠生产方法，其特征在于：将原料硝即Na2SO4含量大于85％的风化硝和含碳量大于65％的无烟煤按3∶1比例混合后，高温850-1250℃煅烧，制取硫化钠碱坯；热溶，即用水将碱坯洗涤成硫化钠含量大于280克/升的溶液，经澄清后即得硫化钠半成品溶液；将硫化钠半成品溶液送往除杂工序，除杂工序包括以下步骤：①配制硫化钡溶液按每立方水中加入含量为60％的硫化钡150-250kg，将硫化钡溶化到12-16波梅度，水温≥80℃，溶化完毕后，沉淀40-60分钟，取清液备用，每立方硫化钠半成品溶液需加入0.058-0.078立方的硫化钡溶液；②配制硫酸锌溶液每立方硫化钠半成品溶液需加入含量为98％的硫酸锌3-20千克，硫酸锌用1立方水配制，水温≥80℃；③将以上两种配好的溶液，同时徐徐加入硫化钠半成品溶液中，搅拌20-40分钟，搅拌速度80转/分钟，反应温度控制在80℃以上，然后沉淀12-16小时，除杂澄清后的硫化钠溶液中铁离子含量在3-30PPM，然后送蒸发工序；经蒸发浓缩、制片包装，即得硫化钠含量为60％、铁含量不超过80PPM的最终成品。
2、根据权利要求1所述的低碳、低铁黄色片状硫化钠生产方法，其特征在于除杂后的硫化钠溶液在蒸发浓缩之前，所有与碱液接触的容器、管道、阀门、水泵均采用316L钢材，即00Cr17Ni14Mo2制作或做内衬，以保证这一过程铁离子含量增加不超过2PPM；蒸发浓缩工序后到制片包装工序，所有与碱液及产成品接触的容器、蒸发器、管道、制片机等设备均采用特种钢材000Cr30Mo2制作，以保证这一过程铁含量增加仅为原含铁量的1.2-2倍。
3、根据权利要求1或2所述的低碳、低铁黄色片状硫化钠生产方法，其特征在于上述蒸发浓缩工序中，选用特种钢材000Cr30Mo2制作的自由降膜板式蒸发器。
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