CN110589775B - 一种工业硫酸钠熔融态还原制备硫化钠的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及硫化钠制备技术领域，公开了一种工业硫酸钠熔融态还原制备硫化钠的方法。该方法包括以下步骤：(1)对工业硫酸钠进行提纯；(2)将提纯后的工业硫酸钠作为原料加入吹炼炉中，点火加热将工业硫酸钠原料变为熔融态硫酸钠，然后喷吹还原气体进行吹炼还原，将熔融态硫酸钠还原为熔融态硫化钠；(3)将熔融态硫化钠从吹炼炉中倒出，浇注成型，冷却后得到硫化钠。该方法以含量为90％以上的工业硫酸钠为原料，以吹炼炉为还原设备，采用全火法将工业硫酸钠熔融还原为硫化钠，方法简单环保，对设备腐蚀较小，制备的硫化钠纯度高，含量高达90％以上。

Description

一种工业硫酸钠熔融态还原制备硫化钠的方法

技术领域

本发明涉及硫化钠制备技术领域，具体涉及一种工业硫酸钠熔融态还原制备硫化钠的方法。

背景技术

目前提钒工艺主要有钠化提钒工艺和钙法提钒工艺，而钠化提钒工艺相对成熟，钒收率高，成本低，但在生产过程中会产生大量的工业硫酸钠，综合利用难度大，企业环保压力大。

攀钢钒钛股份公司攀枝花钒厂采用钠化提钒工艺，每年产生的工业硫酸钠在7万吨以上。目前大部分采用堆存处理模式(防雨防渗处理)处理产生的工业硫酸钠；小部分销售给周边企业用于生产硫化钠(采用短窑煤基还原工艺)，且生产出的硫化钠含量约为50～55％，主要销售给云南周边有色选矿企业作为选矿药剂使用。

本发明中采用工业硫酸钠气基熔融还原法，选用硫酸钠品位90％以上的工业硫酸钠作为原料，吹炼炉作为还原设备，采用全火法工艺通过熔融态还原工业硫酸钠可得到纯度为90％以上的高纯硫化钠，为印染、化工、有色选矿领域提供了较好的原料选择，且该方法与传统工艺相比，生产工艺简单环保，对设备腐蚀程度较小。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的采用水浸工艺以工业硫酸钠为原料制备硫化钠时工艺复杂，得到的硫化钠纯度不高，对环境污染大，对设备腐蚀严重的问题，提供了一种工业硫酸钠熔融态还原制备硫化钠的方法，该方法采用全火法制备硫化钠，操作简单环保，得到的硫化钠纯度高，且对设备腐蚀程度较小。

为了实现上述目的，本发明提供了一种工业硫酸钠熔融态还原制备硫化钠的方法，该方法包括以下步骤：

(1)对工业硫酸钠进行提纯；

(2)将提纯后的工业硫酸钠作为原料加入吹炼炉中，点火加热将工业硫酸钠原料变为熔融态硫酸钠，然后喷吹还原气体进行吹炼还原，将熔融态硫酸钠还原为熔融态硫化钠；

(3)将熔融态硫化钠从吹炼炉中倒出，浇注成型，冷却后得到硫化钠。

优选地，在步骤(1)中，采用分步结晶法对工业硫酸钠进行提纯。

优选地，在步骤(2)中，提纯后的工业硫酸钠原料的含量大于90％，优选为90％-95％。

优选地，在步骤(2)中，所述吹炼炉为具有倾翻功能的圆底收口罐式炉，所述吹炼炉的外壁设置有耐火衬，所述吹炼炉还配置有煤气加热枪和煤气喷枪，其中，所述煤气加热枪为工业硫酸钠原料的熔融和还原提供热量，所述煤气喷枪将还原气体导入熔融态硫酸钠中，进行高温熔融还原。

优选地，所述耐火衬为含碳耐火砖。

优选地，步骤(2)的具体操作过程为：将提纯后的工业硫酸钠作为原料加入吹炼炉中，用煤气加热枪点火加热将工业硫酸钠原料变为熔融态硫酸钠，然后用煤气喷枪喷吹还原气体进行吹炼还原，将熔融态硫酸钠还原为熔融态硫化钠。

优选地，在步骤(2)中，点火加热后将温度加热到1000-1100℃。

优选地，在步骤(2)中，所述还原气体为煤气或天然气。

优选地，所述煤气为焦炉煤气、高炉煤气或转炉煤气。

优选地，所述方法还包括将吹炼还原过程中产生的废气注入碱液吸收塔进行吸收处理。

本发明所述的方法，以含量为90％以上的工业硫酸钠为原料，以吹炼炉为还原设备，采用全火法将工业硫酸钠熔融还原为硫化钠，产生的废气可以被吸收，对环境污染小。该方法简单环保，对设备腐蚀较小，制备的硫化钠纯度高，含量在90％以上。

附图说明

图1是本发明所述的吹炼炉结构示意图。

附图标记说明

10吹炼炉 1耐火衬

2煤气加热枪 3煤气喷枪

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。

本发明提供了一种工业硫酸钠熔融态还原制备硫化钠的方法，该方法包括以下步骤：

(1)对工业硫酸钠进行提纯；

(2)将提纯后的工业硫酸钠作为原料加入吹炼炉中，点火加热将工业硫酸钠原料变为熔融态硫酸钠，然后喷吹还原气体进行吹炼还原，将熔融态硫酸钠还原为熔融态硫化钠；

(3)将熔融态硫化钠从吹炼炉中倒出，浇注成型，冷却后得到硫化钠。

本发明所述的方法，采用提纯后的工业硫酸钠为原料，在吹炼炉中采用全火法将工业硫酸钠变为熔融态，再通过吹炼还原将熔融态硫酸钠变为熔融态硫化钠，硫酸钠熔融态和硫化钠熔融态的粘度不一样，可以通过观察熔体的粘度判断还原终点。该方法操作简单环保，得到的硫化钠纯度高。

在本发明所述的方法中，由于现有的工业硫酸钠纯度较低，在进行熔融态还原之前，需要先对工业硫酸钠进行提纯。对工业硫酸钠进行提纯的方法可以为本领域常用的方法，优选地，在步骤(1)中，采用分步结晶法对工业硫酸钠进行提纯。

在本发明所述的方法中，为了使提纯后的工业硫酸钠满足该方法的原料要求，在步骤(2)中，提纯后的工业硫酸钠原料的含量大于90％，优选地，提纯后的工业硫酸钠原料的含量为90％-95％。

在本发明所述的方法中，工业硫酸钠熔融态还原制备硫化钠在吹炼炉10中进行，在步骤(2)中，如图1所示，所述吹炼炉10为具有倾翻功能的圆底收口罐式炉，便于加料和出料；所述吹炼炉10的外壁设置有耐火衬1，所述吹炼炉10还配置有煤气加热枪2和煤气喷枪3，其中，所述煤气加热枪2的作用是为工业硫酸钠原料的熔融和还原提供热量，所述煤气喷枪3的作用是将还原气体导入熔融态硫酸钠中，进行高温熔融还原。

在本发明所述的方法中，所述耐火衬1可以为本领域的常规选择，优选地，所述耐火衬1为含碳耐火砖。

在本发明所述的方法中，步骤(2)的具体操作过程为：将提纯后的工业硫酸钠作为原料加入吹炼炉10中，用煤气加热枪2点火加热将工业硫酸钠原料变为熔融态硫酸钠，然后用煤气喷枪3喷吹还原气体进行吹炼还原，将熔融态硫酸钠还原为熔融态硫化钠。

在本发明所述的方法中，在步骤(2)中，由煤气加热枪2点火加热将温度加热到1000-1100℃，具体地，例如可以为1000℃、1020℃、1040℃、1060℃、1080℃或1100℃，优选情况下，在步骤(2)中，点火加热到1050℃。

在本发明所述的方法中，在步骤(2)中，所述还原气体可以为本领域常见的还原性气体，优选地，所述还原气体为煤气或天然气。所述煤气可以为本领域的常规选择，优选地，所述煤气为焦炉煤气、高炉煤气或转炉煤气。

在本发明所述的方法中，在吹炼还原过程中会产生废气二氧化硫，因此，所述方法还包括将吹炼还原过程中产生的废气注入碱液吸收塔进行吸收处理，使废气达到排放标准，避免对环境造成严重污染。

本发明所述的方法，以含量为90％以上的工业硫酸钠为原料，以吹炼炉为还原设备，采用全火法将工业硫酸钠熔融还原为硫化钠，产生的废气可以被吸收，对环境污染小。该方法简单环保，对设备腐蚀较小，制备的硫化钠纯度高。

本发明所述的方法与传统方法相比具有以下优点：

1)为全火法工艺，不需要采用水浸工艺，对设备腐蚀较小；

2)该方法操作简单可行，可以制备出含量为90％以上的高纯硫化钠；

3)与湿法工艺相比环境影响小，主要产生可被吸收的废气，不产生废水和废渣。

以下将通过实施例对本发明进行详细描述，但本发明的保护范围并不仅限于此。

在以下实施例中，所使用的吹炼炉的结构如图1所示，具体地，所述吹炼炉为具有倾翻功能的圆底收口罐式炉，所述吹炼炉的外壁设置有耐火衬，所述吹炼炉还配置有煤气加热枪和煤气喷枪，其中，所述煤气加热枪为工业硫酸钠原料的熔融和还原提供热量，所述煤气喷枪将还原气体导入熔融态硫酸钠中，进行高温熔融还原，所述耐火衬为含碳耐火砖。

实施例1

(1)采用分步结晶法将工业硫酸钠提纯到纯度为90％；

(2)将提纯后的工业硫酸钠作为原料加入吹炼炉中，用煤气加热枪点火加热至1000℃，将工业硫酸钠原料变为熔融态硫酸钠，然后用煤气喷枪喷吹焦炉煤气进行吹炼还原，将熔融态硫酸钠还原为熔融态硫化钠；

(3)将熔融态硫化钠从吹炼炉中倒出，在铁板上浇注成型，冷却后得到硫化钠；

(4)将吹炼还原中产生的废气注入碱液吸收塔进行吸收处理。

实施例2

(1)采用分步结晶法将工业硫酸钠提纯到纯度为95％；

(2)将提纯后的工业硫酸钠作为原料加入吹炼炉中，用煤气加热枪点火加热至1050℃，将工业硫酸钠原料变为熔融态硫酸钠，然后用煤气喷枪喷吹天然气进行吹炼还原，将熔融态硫酸钠还原为熔融态硫化钠；

(3)将熔融态硫化钠从吹炼炉中倒出，在铁板上浇注成型，冷却后得到硫化钠；

(4)将吹炼还原中产生的废气注入碱液吸收塔进行吸收处理。

实施例3

(1)采用分步结晶法将工业硫酸钠提纯到纯度为93％；

(2)将提纯后的工业硫酸钠作为原料加入吹炼炉中，用煤气加热枪点火加热至1100℃，将工业硫酸钠原料变为熔融态硫酸钠，然后用煤气喷枪喷吹高炉煤气进行吹炼还原，将熔融态硫酸钠还原为熔融态硫化钠；

(3)将熔融态硫化钠从吹炼炉中倒出，在铁板上浇注成型，冷却后得到硫化钠；

(4)将吹炼还原中产生的废气注入碱液吸收塔进行吸收处理。

对比例1

按照实施例3的方法制备硫化钠，不同的是，在步骤(2)中，用煤气加热枪点火加热至900℃。

对比例2

按照实施例3的方法制备硫化钠，不同的是，在步骤(1)中，采用分步结晶法将工业硫酸钠提纯到纯度为80％。

测试例

检测按照实施例1-3和对比例1-2所述方法制备的硫化钠的含量，检测结果如表1所示。

表1

实施例编号	实施例1	实施例2	实施例3	对比例1	对比例2
						硫化钠含量/％	95	93	96	72	75

通过表1的结果可以看出，采用本发明所述的方法以含量为90％以上的工业硫酸钠为原料可以制备出含量大于90％的高纯硫化钠。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种工业硫酸钠熔融态还原制备硫化钠的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)对工业硫酸钠进行提纯；

(2)将提纯后的工业硫酸钠作为原料加入吹炼炉中，点火加热后将温度加热到1000-1050℃，将工业硫酸钠原料变为熔融态硫酸钠，然后喷吹还原气体进行吹炼还原，将熔融态硫酸钠还原为熔融态硫化钠；

(3)将熔融态硫化钠从吹炼炉中倒出，浇注成型，冷却后得到硫化钠；

其中，所述吹炼炉(10)为具有倾翻功能的圆底收口罐式炉，所述吹炼炉(10)的外壁设置有耐火衬(1)，所述吹炼炉(10)还配置有煤气加热枪(2)和煤气喷枪(3)，其中，所述煤气加热枪(2)为工业硫酸钠原料的熔融和还原提供热量，所述煤气喷枪(3)将还原气体导入熔融态硫酸钠中，进行高温熔融还原。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，采用分步结晶法对工业硫酸钠进行提纯。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，提纯后的工业硫酸钠原料的含量大于90％。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，提纯后的工业硫酸钠原料的含量为90％-95％。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述耐火衬(1)为含碳耐火砖。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)的具体操作过程为：将提纯后的工业硫酸钠作为原料加入吹炼炉(10)中，用煤气加热枪(2)点火加热将工业硫酸钠原料变为熔融态硫酸钠，然后用煤气喷枪(3)喷吹还原气体进行吹炼还原，将熔融态硫酸钠还原为熔融态硫化钠。

7.根据权利要求1或6所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述还原气体为煤气或天然气。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述煤气为焦炉煤气、高炉煤气或转炉煤气。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括将吹炼还原过程中产生的废气注入碱液吸收塔进行吸收处理。

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