CN110498427A - 一种粘胶纤维生产中芒硝的综合利用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种粘胶纤维生产中芒硝的综合利用方法，所述的芒硝为粘胶纤维生产中的副产物，所述的综合利用方法包括制备饱和芒硝溶液、制备碳酸氢钠以及苛化工序。所述的综合利用方法得到的产品包括烧碱、轻质碳酸钙和硫酸铵；所述的轻质碳酸钙产品：白度为90以上，碳酸钙含量为97%以上，盐酸不溶物含量低于0.5%，过500目筛余物的量低于总量的0.8%，占比38.2%以上的轻质碳酸钙产品粒度小于2微米；达到国标二级以上产品指标。

Description

一种粘胶纤维生产中芒硝的综合利用方法

技术领域

本发明涉及一种粘胶纤维生产中芒硝的综合利用方法，属于废弃物再利用技术领域。

背景技术

粘胶纤维在生产过程中需用大量的烧碱和硫酸，会产生大量的芒硝，现在多数厂家主要采用将芒硝制成元明粉的工艺来解决芒硝的利用问题。

由于生产元明粉能耗高，成本高，其产品附加值低，无经济效益，甚至亏损。

现有技术中虽然公开了许多利用芒硝制碱或者其它产品的技术方案，但都存在以下问题：工艺复杂，效益低，难以实现工业化，且难以应用到粘胶纤维在生产过程中芒硝的处理。

如，专利CN94111613.1 芒硝制纯碱的方法 ，芒硝与NH4HCO3或NH3、CO2反应,制得重碱并经煅烧得Na2CO3产品;分离重碱的母液沉清后用H2SO4调pH值为5~7并冷却结晶,回收芒硝循环使用;分离芒硝后的清液经蒸发、冷却结晶、分离干燥得副产品(NH4)2SO4肥料。该技术存在工艺复杂，经济效益差，且与粘胶纤维生产过程难以合理有效的切入和结合。

再如， CN99814377.4 硫酸铵提纯法 ，公开了一种合成硫酸铵与美国医药级碳酸氢钠的工艺，它可以低能耗、高效率地将硫酸钠和碳酸氢盐前体转换为硫酸铵高级化肥，并通过用硫酸钠饱和工艺盐水来生产医药级碳酸氢钠。上述文献中虽然生产了碳酸氢钠，但存在着生产的产品单一，效益低，难以在粘胶纤维生产循环中应用。

当然，除上述几种工艺以外，还有众多处理工艺，其他的芒硝处理工艺不一一列举。总之，现有的粘胶纤维生产中副产的芒硝处理方法能耗高，成本高，其产品附加值低，经济效益差。

因此，研究一种更科学、合理的方法来处理粘胶纤维生产中副产的芒硝，成为本领域研究的重要课题。

发明内容

针对上述问题，结合粘胶纤维生产的特点和现有的其他处理芒硝的生产技术的不足，我们发明了利用此芒硝为原料生产烧碱，副产硫酸铵和轻质碳酸钙的方法；进一步优化各工序的工艺和采用了更先进的自动化程度更高的设备，本发明先由芒硝和碳酸氢铵反应制得小苏打和硫酸铵，硫酸铵作为副产品外销，小苏打和石灰采用苛化法制备烧碱，第一步得到烧碱粗品和轻质碳酸钙，烧碱粗品经精制后回用于粘胶纤维生产中，轻质碳酸钙作为副产品外销。

本方法的实施，即处理了芒硝，还产生了可观的经济效益。

为达到上述技术目的，本发明的技术方案如下：

一种粘胶纤维生产中芒硝的综合利用方法，包括以下步骤：

步骤一、制备饱和芒硝溶液

先将芒硝制成45-50℃的饱和溶液，过滤除去杂质后备用；

步骤二、制备碳酸氢钠

将上述饱和芒硝液打入反应釜中，开启搅拌，慢慢加入一定量的碳酸氢铵，加料时间在45~60分钟内完成，保持反应温度36±2℃，继续反应1小时后，放出通过离心分离得到的固体物即为小苏打粗品，经水洗提纯后制得碳酸氢钠，备用于苛化反应工序。

上述工序中加入的碳酸氢铵，首先中和饱和芒硝溶液中所含的硫酸。

上述分离得到的滤液，经碳酸氢铵回收系统再回收溶液中溶解的碳酸氢铵，最终得到碳酸氢铵液体或固体，回收完碳酸氢铵的液体经冷却降温至5～8℃，使溶液中的硫酸钠结晶析出芒硝，经离心分离得到芒硝，再循环用于下一次生产；

除去硫酸钠后的清液，经蒸发离心烘干后，得到主要成分为硫酸铵的产品。

步骤三、苛化工序

1、加料

将氧化钙含量大于80%的生石灰，制成一定浓度的石灰乳，然后过120目筛后存于贮桶中，备用。

将上述石灰乳打入苛化器中，开启搅拌，升温到60℃以上，开始加入碳酸氢钠，碳酸氢钠的加入在30分钟内完成。

2、苛化反应

加料完成后，苛化器升温至98℃，持续反应1小时，然后离心分离。

3、高温吸滤

苛化反应完成后，用吸滤机分离出沉淀物和清液；

沉淀物进行二次苛化。

清液放置于澄清器中，澄清后，即为浓度为10-15%的烧碱粗产品，可以进一步浓缩到浓度为50%的烧碱液，最终可得到符合国标优级的烧碱产品。

4、二次苛化

将上述沉淀物导入苛化器内，加入一定量的碳酸氢钠，按照苛化反应的条件，进行二次苛化，以除去第一次苛化中未反应的Ca(OH) 2，然后再过滤；得到清液和固体物；

清液再回用制备石灰乳；

固体物经水洗后，吸滤，烘干包装，即为轻质碳酸钙。

由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明将粘胶纤维生产中副产的芒硝用于生产烧碱，并同时获得轻质碳酸钙和硫酸铵；与现有技术相比，大大提高了粘胶纤维生产中副产物芒硝的利用价值；并且，本发明整个生产过程中的中间产物均可得到充分利用，无任何废气、废液、废渣产生。

2、本发明得到的轻质碳酸钙产品：白度为93.2，碳酸钙含量为97.88%，盐酸不溶物含量为0.43%，过500目筛余物的量为总量的0.75%，占比38.2%以上的轻质碳酸钙产品粒度小于2微米；达到国标二级以上产品指标。

3、本发明制备的粗品烧碱液：浓度在10-15%左右，其中硫酸钠含量≦0.5%，碳酸钠含量≦1%；

本发明制备的优级烧碱液：硫酸钠含量≦0.1%，碳酸钠含量≦0.1%。

4、本发明制备的硫酸铵纯度≧95%。

5、本发明综合利用粘胶纤维生产中副产芒硝的方法，大大提高了经济效益；生产的烧碱：每生产一吨优级烧碱毛利润2000元以上（按目前的市场价计算）。

附图说明

附图1 为实施例1所述一种粘胶纤维生产中芒硝的综合利用方法的工艺流程图。

具体实施方式

以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1 一种粘胶纤维生产中芒硝的综合利用方法

包括以下步骤：

步骤一、制备饱和芒硝溶液

采用的原料为粘胶纤维生产中副产的芒硝，即副产物芒硝，所述副产物芒硝的组成：硫酸钠含量为42.1%、硫酸含量为0.53%、水的含量为57.2%，杂质含量为0.17%，pH为4-5。

称取390g副产物芒硝加入130g水中放到烧杯中，在电炉上加热到45-50℃，保持20分钟，以使其溶解完全，得到芒硝溶液；

将上述烧杯中的芒硝溶液快速吸滤，除去未溶解的部分和杂质，吸滤的滤液移入带搅拌的三口烧瓶中，放入恒温水浴锅中，温度控制在36℃，即得到饱和芒硝溶液。

步骤二、制备碳酸氢钠

称取200g碳酸氢铵（如有结块先研细），并匀速地在45-60分钟内加入到三口烧瓶（即步骤1装有饱和芒硝溶液的三口烧瓶）中，加碳酸氢铵的同时开启搅拌，转速控制在50转/分；加完上述碳酸氢铵，在恒温36℃条件下反应1小时；然后用吸滤瓶吸滤，得到滤饼1和滤液1；

将滤饼1用50ml 36℃的碳酸氢钠饱和溶液浸泡20分钟；再次吸滤得到滤饼2和滤液2；

所述的滤饼2为碳酸氢钠，纯度为99-100%；滤饼2称重为173.3克，放置备用于苛化工序。

其他产物的去向：

所述的滤液2回用于下一次配制芒硝饱和溶液。

将滤液1导入烧瓶（上口带有气体导管，连接气体回收装置）中，将此烧瓶在恒温水浴锅中加热到90℃保持30分钟，产生的气体进入回收装置中回收，直到没有氨气溢出，反应后烧瓶中有剩余液体；进入回收装置中的气体冷凝为液体，所述液体含有碳酸氢铵，回用于下一次配制芒硝饱和溶液。

将上述烧瓶中的剩余液体逐渐降温到-5～-8℃，降温时间约1小时，使硫酸钠变为芒硝结晶析出，用吸滤瓶吸滤，得到滤饼3和滤液3；

将滤饼3（即芒硝，称重后59.3克）用于下一次配制饱和芒硝溶液；

将滤液3在150℃下蒸发烘干后称重得到121.5g固体物1，所述固体物1即为硫酸铵产品，经检测硫酸铵含量为95.88%。

由于以上工艺回收的碳酸氢氨和芒硝都回用于下一次循环生产的原料，所以芒硝的总转化率接近100%；碳酸氢氨的总转化率99.8%以上。

步骤三、苛化工序

1、加料

取一个三口烧瓶备用于以下工序；

取生石灰120g加500g水制成石灰乳，快速搅拌后过120目筛。过滤后的石灰乳加入到上述三口烧瓶中；

将所述三口烧瓶放置在水浴锅内，逐渐升温至98℃，并保持该温度至反应完成；在升温过程中，在温度达到60℃时开始向三口烧瓶内加入碳酸氢钠；所述的碳酸氢钠在20-30分钟内加完，所述碳酸氢钠的加入总量为120g。

2、苛化反应

步骤1加完碳酸氢钠后，苛化液保持在98℃，持续苛化时间不低于60分钟。

3、高温吸滤

苛化反应完成后，将反应后的溶液进行高温吸滤，得到滤饼Ⅰ和滤液Ⅰ；

吸滤后的滤饼Ⅰ放回上述苛化反应的三口烧瓶中，进行二次苛化。

4、二次苛化

滤饼Ⅰ放回苛化反应的三口烧瓶后，向上述三口烧瓶内加入200g水，并慢慢加入40g碳酸氢钠；

将三口烧瓶水浴升温至98℃，再次进行苛化反应，苛化45分钟；

反应后得到苛化液，进行第二次吸滤。

5、再次吸滤

将二次苛化后的苛化液进行吸滤（即第二次吸滤），得到滤饼Ⅱ和滤液Ⅱ；

滤液Ⅱ回用于石灰乳的制备，即化石灰；

滤饼Ⅱ用300ml水浸泡20分钟后进行第三次吸滤，得到滤饼Ⅲ和滤液Ⅲ。

4、制得轻质碳酸钙

将上述滤饼Ⅲ烘干后，即得到轻质碳酸钙，检测碳酸钙含量。

5、副产物处理

步骤3中得到的滤液Ⅰ：为粗品烧碱液，氢氧化钠含量为11.3%；将粗品烧碱液加热蒸发浓缩至氢氧化钠含量为50%，再过滤除去杂质，得到优级烧碱液；

步骤5中得到的滤液Ⅱ、滤液Ⅲ，回用于石灰乳的制备。

结果检测：

经检测，本发明得到的轻质碳酸钙：白度为93.2，碳酸钙含量为97.88%，盐酸不溶物含量为0.43%；筛余500目：0.75%，粒度小于2微米：38.2%。

本发明制备的粗品烧碱液：浓度在10-15%左右，其中硫酸钠含量≦0.5%，碳酸钠含量≦1%；

本发明制备的优级烧碱液：硫酸钠含量≦0.1%，碳酸钠含量≦0.1%；

本发明制备的硫酸铵纯度≧95%，可作为商品外销。

本发明制备的硫酸铵可以用来生产复混肥，制备的碳酸钙，可广泛用于塑料、建材、油漆、涂料等行业；制备得到的低浓度烧碱溶液，可以在粘胶纤维的部分生产工序中回用，如用于脱硫、在废气回收中吸收硫化氢生产硫氢化钠、酸站滤器反洗等，也可提纯后用于粘胶纤维的主生产工序。

除非特殊说明，本发明所述的度均为℃；本发明采用的比例，均为质量比，采用的百分比，均为质量百分比。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种粘胶纤维生产中芒硝的综合利用方法，其特征在于：所述的芒硝为粘胶纤维生产中的副产物，所述的综合利用方法包括制备饱和芒硝溶液、制备碳酸氢钠以及苛化工序。

2.根据权利要求1所述的一种粘胶纤维生产中芒硝的综合利用方法，其特征在于：所述的综合利用方法得到的产品包括烧碱、轻质碳酸钙和硫酸铵；

所述的轻质碳酸钙产品：白度为90以上，碳酸钙含量为97%以上，盐酸不溶物含量低于0.5%，过500目筛余物的量低于总量的0.8%，占比38.2%以上的轻质碳酸钙产品粒度小于2微米；达到国标二级以上产品指标。

3.根据权利要求1所述的一种粘胶纤维生产中芒硝的综合利用方法，其特征在于：所述的制备饱和芒硝溶液：将粘胶纤维生产中副产的芒硝制成45-50℃的饱和芒硝溶液。

4.根据权利要求1所述的一种粘胶纤维生产中芒硝的综合利用方法，其特征在于：所述的制备碳酸氢钠：

加入碳酸氢铵中和饱和芒硝溶液中所含的硫酸。

5.根据权利要求4所述的一种粘胶纤维生产中芒硝的综合利用方法，其特征在于：所述的制备碳酸氢钠：将碳酸氢铵匀速地在45-60分钟内加入到饱和芒硝溶液中，在恒温36±2℃条件下反应1小时；

碳酸氢铵与芒硝反应后，进行两次吸滤；得到的碳酸氢钠纯度为99-100%。

6.根据权利要求4所述的一种粘胶纤维生产中芒硝的综合利用方法，其特征在于：所述的制备碳酸氢钠：碳酸氢铵与芒硝反应过程中，芒硝的总转化率约100%；碳酸氢氨的总转化率99.8%以上。

7.根据权利要求1所述的一种粘胶纤维生产中芒硝的综合利用方法，其特征在于：所述的苛化工序：包括两次苛化反应和三次吸滤。

8.根据权利要求7所述的一种粘胶纤维生产中芒硝的综合利用方法，其特征在于：

所述的苛化工序：包括加料步骤：取生石灰制备成石灰乳，过120目筛，升温；温度达到60℃时开始向石灰乳中加入碳酸氢钠。

9.根据权利要求7所述的一种粘胶纤维生产中芒硝的综合利用方法，其特征在于：

所述的苛化工序：苛化反应时间为60分钟，苛化反应温度为96±2℃。

10.根据权利要求7所述的一种粘胶纤维生产中芒硝的综合利用方法，其特征在于：所述的三次吸滤：第一次吸滤的滤液用于制备烧碱；第二次吸滤和第三次吸滤的滤液回收用于制备石灰乳。