CN112723391A - 一种碳铵与钙芒硝尾矿联产纯碱、硫酸钙工艺 - Google Patents

一种碳铵与钙芒硝尾矿联产纯碱、硫酸钙工艺 Download PDF

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Abstract

一种碳铵与钙芒硝尾矿联产纯碱、硫酸钙工艺，它包括以下步骤：1)以碳铵与步骤7)中的盐卤为原料，进行复分解反应，分离获得固体碳酸氢钠和重碱母液和少量硫酸钠；2)将该固体碳酸氢钠煅烧得到纯碱产品和二氧化碳；3)该重碱母液预热高温脱除碳酸氢铵、碳酸铵后得到氨、二氧化碳和脱氨母液；4)该脱氨母液与石灰、钙芒硝尾矿反应，得到氨、二氧化碳和除铵卤水；5)该除铵卤水与石灰、纯碱反应得到除铵精卤和钙镁泥；6)该除铵精卤与步骤2)中的二氧化碳、步骤3)中的氨、二氧化碳以及步骤4)中的氨、二氧化碳反应得到盐卤；7)该盐卤循环至步骤1)复分解反应工序。

Description

一种碳铵与钙芒硝尾矿联产纯碱、硫酸钙工艺
技术领域
本发明属于无机化工技术领域，特别是一种碳铵与钙芒硝尾矿联产纯碱、硫酸钙工艺。
背景技术
已知的硫酸钠生产纯碱工艺有路布兰法和芒硝湿法制纯碱及硫酸铵，其中，1)路布兰法制纯碱：路布兰法存在产品质量差、生产成本高、人工消耗大以及生产过程均在固相间进行，难于连续作业等缺点。2)芒硝湿法制纯碱及硫酸铵(冷法联碱法)：存在采用固体硫酸钠为原料，原料成本较高，冷冻结晶十水硫酸钠和碳酸氢铵电能消耗较高，冷冻母液蒸发硫酸铵热能消耗较高的缺点。
另外，已知的钙芒硝尾矿为原料生产硫酸钠工艺，每吨硫酸钠副产1吨钙芒硝尾矿，大量钙芒硝尾矿露天堆存带来盐硝粉尘和雨季溶解产生含盐硝废水污染环境问题。
因此，上述硫酸钠为原料生产纯碱和钙芒硝尾矿为原料生产硫酸钠工艺在实际生产中应用都有局限性。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种碳铵与钙芒硝尾矿联产纯碱、硫酸钙工艺，其工艺流程合理，具有原料廉价、蒸馏废液综合利用无废液排放、能避免钙芒硝尾矿堆存污染环境、环境效益好等特点。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
一种碳铵与钙芒硝尾矿联产纯碱、硫酸钙工艺，它包括以下步骤：
1)以碳铵与步骤7)中的盐卤为原料，进行复分解反应，反应温度10-60℃、反应时间0.5-4小时，分离获得固体碳酸氢钠和重碱母液和少量硫酸钠；
2)将该固体碳酸氢钠煅烧得到纯碱产品和二氧化碳；
3)该重碱母液预热高温至60-120℃脱除碳酸氢铵、碳酸铵后得到氨、二氧化碳和脱氨母液；
4)该脱氨母液与石灰、钙芒硝尾矿反应，反应温度25-120℃、反应时间0.5-4小时，得到氨、二氧化碳和除铵卤水；
5)该除铵卤水与石灰、纯碱反应得到除铵精卤和钙镁泥；
6)该除铵精卤与步骤2)中的二氧化碳、步骤3)中的氨、二氧化碳以及步骤4)中的氨、二氧化碳反应得到盐卤；
7)该盐卤循环至步骤1)复分解反应工序。
进一步的，所述盐卤中各组分含量为：NaCl 200-330g/l、NH4HCO3 20-300g/l、Na2SO4 1-8g/l。
进一步的，所述重碱母液中各组分含量为：NaCl 50-200g/l、Na2SO4 1-8g/l、NH4Cl100-250g/l。
进一步的，所述脱氨母液中各组分含量为：NH4Cl 100-250g/l、Na2SO4 1-10g/l、NaCl 50-200g/l。
进一步的，所述钙芒硝尾矿中各组分含量为：Na2SO4 1-99％、CaSO4 1-99％、CaCO31-99％、MgSO4 0.01-10％。
进一步的，所述除铵卤水中各组分含量为：NaCl 200-330g/l、CaSO4 1-7g/l、MgSO40.02-10g/l。
进一步的，所述除铵精卤中各组分含量为：NaCl 200-330g/l、Na2SO4 1-8g/l。
进一步的，本发明工艺中钙芒硝尾矿替代物可以是硝盐卤(NaCl-Na2SO4-H2O)、硝卤(Na2SO4-H2O)、十水硫酸钠、无水硫酸钠、硝盐混合盐；
进一步的，本发明工艺中碳铵替代物可以是氨(NH3)、二氧化碳(CO2)为原料生产纯碱、硫酸钙产品。
本发明的有益效果是：本发明碳铵与钙芒硝尾矿联产纯碱、硫酸钙工艺，其工艺流程合理，具有原料廉价、蒸馏废液综合利用无废液排放、能避免钙芒硝尾矿堆存污染环境、环境效益好等特点。
附图说明
图1是本发明碳铵与钙芒硝尾矿联产纯碱、硫酸钙工艺的实工艺流程示意图。
具体实施方式
参见图1所示，本发明提供一种碳铵与钙芒硝尾矿联产纯碱、硫酸钙工艺，它包括以下步骤：
1)以碳铵与步骤7)中的盐卤为原料，进行复分解反应，反应温度10-60℃、反应时间0.5-4小时，分离获得固体碳酸氢钠和重碱母液和少量硫酸钠；
2)将该固体碳酸氢钠煅烧得到纯碱产品和二氧化碳；
3)该重碱母液预热高温至60-120℃脱除碳酸氢铵、碳酸铵后得到氨、二氧化碳和脱氨母液；
4)该脱氨母液与石灰、钙芒硝尾矿反应，反应温度25-120℃、反应时间0.5-4小时，得到氨、二氧化碳和除铵卤水；
5)该除铵卤水与石灰、纯碱反应得到除铵精卤和钙镁泥；
6)该除铵精卤与步骤2)中的二氧化碳、步骤3)中的氨、二氧化碳以及步骤4)中的氨、二氧化碳反应得到盐卤；
7)该盐卤循环至步骤1)复分解反应工序。
以下列举若干具体实施例，对本发明进行详细说明。
实施例1：1)取158吨碳铵(NH4HCO3)与步骤7)中380m3盐卤(NaCl 305g/l、Na2SO45.22g/l和NH4HCO3等)为原料进行复分解反应(反应温度30℃、反应时间1.5小时)后分离获得168吨固体碳酸氢钠(NaHCO3)和380m3重碱母液(NaCl 71g/l、Na2SO4 5.22g/l、NH4Cl179g/l和NH4HCO3、(NH4)2CO3)；2)将168吨碳酸氢钠(NaHCO3)煅烧得到106吨纯碱(Na2CO3)产品和二氧化碳(CO2)；3)380m3重碱母液(NaCl 71g/l、Na2SO4 5.22g/l、NH4Cl 179g/l和NH4HCO3、(NH4)2CO3)预热高温(温度100℃)脱除碳酸氢铵(NH4HCO3)、碳酸铵((NH4)2CO3)后得到氨(NH3)、二氧化碳(CO2)和380m3脱氨母液(NaCl 71g/l、Na2SO4 5.22g/l、NH4Cl 179g/l)；4)380m3脱氨母液(NaCl 71g/l、Na2SO4 5.22g/l、NH4Cl 179g/l)与37吨石灰(Ca(OH)2)、200吨钙芒硝尾矿(Na2SO4 30％、CaSO4 30％、CaCO3 25％、MgSO4 1％等)反应(反应温度100℃、反应时间1.5小时)得到氨(NH3)、二氧化碳(CO2)和380m3除铵卤水(NaCl305g/l、CaSO4 5g/l、MgSO4 1g/l等)；5)380m3除铵卤水(NaCl 305g/l、CaSO4 5g/l、MgSO4 1g/l等)与石灰(Ca(OH)2)、纯碱(Na2CO3)反应得到380m3除铵精卤(NaCl 305g/l、Na2SO4 5.22g/l等)和钙镁泥(含有氢氧化镁(Mg(OH)2)和碳酸钙(CaCO3))；6)380m3除铵精卤(NaCl 305g/l、Na2SO45.22g/l等)与步骤2)中二氧化碳(CO2)、步骤3)中氨(NH3)、二氧化碳(CO2)以及步骤4)中氨(NH3)、二氧化碳(CO2)反应得到380m3盐卤(NaCl 305g/l、Na2SO4 5.22g/l和NH4HCO3等)；7)380m3盐卤(NaCl 305g/l、Na2SO4 5.22g/l和NH4HCO3等)循环至步骤1)复分解反应工序。
实施例2：1)取158吨碳铵(NH4HCO3)与步骤7)中380m3盐卤(NaCl 305g/l、Na2SO45.22g/l和NH4HCO3等)为原料进行复分解反应(反应温度30℃、反应时间1.5小时)后分离获得168吨固体碳酸氢钠(NaHCO3)和380m3重碱母液(NaCl 71g/l、Na2SO4 5.22g/l、NH4Cl179g/l和NH4HCO3、(NH4)2CO3)；2)将168吨碳酸氢钠(NaHCO3)煅烧得到106吨纯碱(Na2CO3)产品和二氧化碳(CO2)；3)380m3重碱母液(NaCl 71g/l、Na2SO4 5.22g/l、NH4Cl 179g/l和NH4HCO3、(NH4)2CO3)预热高温(温度100℃)脱除碳酸氢铵(NH4HCO3)、碳酸铵((NH4)2CO3)后得到氨(NH3)、二氧化碳(CO2)和380m3脱氨母液(NaCl 71g/l、Na2SO4 5.22g/l、NH4Cl 179g/l)；4)380m3脱氨母液(NaCl 71g/l、Na2SO4 5.22g/l、NH4Cl 179g/l)与400吨钙芒硝尾矿(Na2SO430％、CaSO4 30％、CaCO3 25％、MgSO4 1％等)、22吨无水硫酸钠(Na2SO4)反应(反应温度100℃、反应时间1.5小时)得到氨(NH3)、二氧化碳(CO2)和380m3除铵卤水(NaCl305g/l、CaSO45g/l、MgSO4 1g/l等)；5)380m3除铵卤水(NaCl 305g/l、CaSO4 5g/l、MgSO4 1g/l等)与石灰(Ca(OH)2)、纯碱(Na2CO3)反应得到380m3除铵精卤(NaCl 305g/l、Na2SO4 5.22g/l等)和钙镁泥(含有氢氧化镁(Mg(OH)2)和碳酸钙(CaCO3))；6)380m3除铵精卤(NaCl 305g/l、Na2SO45.22g/l等)与步骤2)中二氧化碳(CO2)、步骤3)中氨(NH3)、二氧化碳(CO2)以及步骤4)中氨(NH3)、二氧化碳(CO2)反应得到380m3盐卤(NaCl 305g/l、Na2SO4 5.22g/l和NH4HCO3等)；7)380m3盐卤(NaCl 305g/l、Na2SO4 5.22g/l和NH4HCO3等)循环至步骤1)复分解反应工序。
实施例3：1)取158吨碳铵(NH4HCO3)与步骤7)中380m3盐卤(NaCl 305g/l、Na2SO45.22g/l和NH4HCO3等)为原料进行复分解反应(反应温度30℃、反应时间1.5小时)后分离获得168吨固体碳酸氢钠(NaHCO3)和380m3重碱母液(NaCl 71g/l、Na2SO4 5.22g/l、NH4Cl179g/l和NH4HCO3、(NH4)2CO3)；2)将168吨碳酸氢钠(NaHCO3)煅烧得到106吨纯碱(Na2CO3)产品和二氧化碳(CO2)；3)380m3重碱母液(NaCl 71g/l、Na2SO4 5.22g/l、NH4Cl 179g/l和NH4HCO3、(NH4)2CO3)预热高温(温度100℃)脱除碳酸氢铵(NH4HCO3)、碳酸铵((NH4)2CO3)后得到氨(NH3)、二氧化碳(CO2)和380m3脱氨母液(NaCl 71g/l、Na2SO4 5.22g/l、NH4Cl 179g/l)；4)380m3脱氨母液(NaCl 71g/l、Na2SO4 5.22g/l、NH4Cl 179g/l)与400吨钙芒硝尾矿(Na2SO430％、CaSO4 30％、CaCO3 25％、MgSO4 1％等)、50吨十水硫酸钠(Na2SO4.10H2O)反应(反应温度100℃、反应时间1.5小时)得到氨(NH3)、二氧化碳(CO2)和380m3除铵卤水(NaCl 305g/l、CaSO4 5g/l、MgSO4 1g/l等)；5)380m3除铵卤水(NaCl305g/l、CaSO4 5g/l、MgSO4 1g/l等)与石灰(Ca(OH)2)、纯碱(Na2CO3)反应得到380m3除铵精卤(NaCl 305g/l、Na2SO4 5.22g/l等)和钙镁泥(含有氢氧化镁(Mg(OH)2)和碳酸钙(CaCO3))；6)380m3除铵精卤(NaCl 305g/l、Na2SO45.22g/l等)与步骤2)中二氧化碳(CO2)、步骤3)中氨(NH3)、二氧化碳(CO2)以及步骤4)中氨(NH3)、二氧化碳(CO2)反应得到380m3盐卤(NaCl 305g/l、Na2SO4 5.22g/l和NH4HCO3等)；7)380m3盐卤(NaCl 305g/l、Na2SO4 5.22g/l和NH4HCO3等)循环至步骤1)复分解反应工序。
实施例4：1)取158吨碳铵(NH4HCO3)与步骤7)中380m3盐卤(NaCl305g/l、Na2SO45.22g/l和NH4HCO3等)为原料进行复分解反应(反应温度30℃、反应时间1.5小时)后分离获得168吨固体碳酸氢钠(NaHCO3)和380m3重碱母液(NaCl 71g/l、Na2SO4 5.22g/l、NH4Cl179g/l和NH4HCO3、(NH4)2CO3)；2)将168吨碳酸氢钠(NaHCO3)煅烧得到106吨纯碱(Na2CO3)产品和二氧化碳(CO2)；3)380m3重碱母液(NaCl 71g/l、Na2SO4 5.22g/l、NH4Cl 179g/l和NH4HCO3、(NH4)2CO3)预热高温(温度100℃)脱除碳酸氢铵(NH4HCO3)、碳酸铵((NH4)2CO3)后得到氨(NH3)、二氧化碳(CO2)和380m3脱氨母液(NaCl 71g/l、Na2SO4 5.22g/l、NH4Cl 179g/l)；4)380m3脱氨母液(NaCl 71g/l、Na2SO4 5.22g/l、NH4Cl 179g/l)与400吨钙芒硝尾矿(Na2SO430％、CaSO4 30％、CaCO3 25％、MgSO4 1％等)、100吨硝盐混合盐(Na2SO450％、NaCl 50％)反应(反应温度100℃、反应时间1.5小时)得到氨(NH3)、二氧化碳(CO2)和380m3除铵卤水(NaCl305g/l、CaSO4 5g/l、MgSO4 1g/l等)；5)380m3除铵卤水(NaCl 305g/l、CaSO4 5g/l、MgSO41g/l等)与石灰(Ca(OH)2)、纯碱(Na2CO3)反应得到380m3除铵精卤(NaCl 305g/l、Na2SO45.22g/l等)和钙镁泥(含有氢氧化镁(Mg(OH)2)和碳酸钙(CaCO3))；6)380m3除铵精卤(NaCl305g/l、Na2SO4 5.22g/l等)与步骤2)中二氧化碳(CO2)、步骤3)中氨(NH3)、二氧化碳(CO2)以及步骤4)中氨(NH3)、二氧化碳(CO2)反应得到380m3盐卤(NaCl 305g/l、Na2SO4 5.22g/l和NH4HCO3等)；7)380m3盐卤(NaCl 305g/l、Na2SO4 5.22g/l和NH4HCO3等)循环至步骤1)复分解反应工序。
需要说明的是，以上所述仅是本发明较佳的具体实施方式而已，目的是为了使本领域技术人员更好的理解本发明，不应用以限制本发明的范围及应用，凡是在本发明的精神或原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等均应包含在本发明所保护的范围之内。

Claims (8)

1.一种碳铵与钙芒硝尾矿联产纯碱、硫酸钙工艺，其特征在于，它包括以下步骤：
1)以碳铵与步骤7)中的盐卤为原料，进行复分解反应，反应温度10-60℃、反应时间0.5-4小时，分离获得固体碳酸氢钠和重碱母液和少量硫酸钠；
2)将该固体碳酸氢钠煅烧得到纯碱产品和二氧化碳；
3)该重碱母液预热高温至60-120℃脱除碳酸氢铵、碳酸铵后得到氨、二氧化碳和脱氨母液；
4)该脱氨母液与石灰、钙芒硝尾矿反应，反应温度25-120℃、反应时间0.5-4小时，得到氨、二氧化碳和除铵卤水；
5)该除铵卤水与石灰、纯碱反应得到除铵精卤和钙镁泥；
6)该除铵精卤与步骤2)中的二氧化碳、步骤3)中的氨、二氧化碳以及步骤4)中的氨、二氧化碳反应得到盐卤；
7)该盐卤循环至步骤1)复分解反应工序。
2.根据权利要求1所述的碳铵与钙芒硝尾矿联产纯碱、硫酸钙工艺，其特征在于：所述盐卤中各组分含量为：NaCl 200-330g/l、NH4HCO3 20-300g/l、Na2SO4 1-8g/l。
3.根据权利要求1所述的碳铵与钙芒硝尾矿联产纯碱、硫酸钙工艺，其特征在于：所述重碱母液中各组分含量为：NaCl 50-200g/l、Na2SO4 1-8g/l、NH4Cl 100-250g/l。
4.根据权利要求1所述的碳铵与钙芒硝尾矿联产纯碱、硫酸钙工艺，其特征在于：所述脱氨母液中各组分含量为：NH4Cl 100-250g/l、Na2SO4 1-10g/l、NaCl 50-200g/l。
5.根据权利要求1所述的碳铵与钙芒硝尾矿联产纯碱、硫酸钙工艺，其特征在于：所述钙芒硝尾矿中各组分含量为：Na2SO4 1-99％、CaSO4 1-99％、CaCO3 1-99％、MgSO4 0.01-10％。
6.根据权利要求1所述的碳铵与钙芒硝尾矿联产纯碱、硫酸钙工艺，其特征在于：所述除铵卤水中各组分含量为：NaCl 200-330g/l、CaSO4 1-7g/l、MgSO4 0.02-10g/l。
7.根据权利要求1所述的碳铵与钙芒硝尾矿联产纯碱、硫酸钙工艺，其特征在于：所述除铵精卤中各组分含量为：NaCl 200-330g/l、Na2SO4 1-8g/l。
8.根据权利要求1所述的碳铵与钙芒硝尾矿联产纯碱、硫酸钙工艺，其特征在于：以硝盐卤、硝卤、十水硫酸钠、无水硫酸钠、硝盐混合盐替代所述钙芒硝尾矿；以氨、二氧化碳为原料替代碳铵。
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