CN116002721A - 氯化钠和硫酸钠混合废盐资源化的设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种氯化钠和硫酸钠混合废盐资源化的设备，包括混合废盐有机物去除系统，所述混合废盐有机物去除系统的出料端分别连接有低氯盐处理系统和高氯盐处理系统；所述低氯盐处理系统包括低氯盐除杂系统，所述低氯盐除杂系统的低氯盐溶液出口连接有低氯盐蒸发结晶系统，所述低氯盐蒸发结晶系统的硫酸钠晶体出口连接有硫酸钠精制系统。本申请将混合废盐分为高硫酸钠含量的低氯盐和低硫酸钠含量的高氯盐，低氯盐处理系统中的硫酸钠精制系统可以利用硫酸钠‑氯化钠‑水三元体系的溶解‑结晶平衡原理及物理夹带平衡原则，得到高品质的硫酸钠产品，在简化流程、降低成本的同时，提升硫酸钠的回收率，得到相对高纯度的硫酸钠产品。

Description

氯化钠和硫酸钠混合废盐资源化的设备

技术领域

本发明涉及资源回收技术领域，具体而言，涉及一种氯化钠和硫酸钠混合废盐资源化的设备。

背景技术

以氯化钠和硫酸钠为主的工业混合废盐，成分复杂，大都来自于煤化工、湿法冶金、氯碱、制药和印染等行业末端水处理产生的废物，由于含有较多有机物、重金属等污染物，按危废管理。

目前，废盐的资源化处理技术主要包括热处理法、洗盐法、制碱法、氧化法等。洗盐法对受废盐组成及有机物的含量和类别影响较大，若采用有机溶剂还存在二次污染的风险。制碱法产品品质受有机物的性质影响较大，难以应用推广。

热处理法由于适应性广、有机物去除效果好等优点而受到广泛关注。有文献报道在800℃将废盐焚烧60min，化工废盐中的有机物基本脱除，盐熔化以熔盐形式产出，产品盐中有机物含量为0.01wt％～0.02wt％，折合(100～200)mg/kg。姜海超等利用流化床在700℃处理含氰氯化钠废盐，处理后产品的总有机碳(TOC)、无机铵和总铵等指标满足烧碱原料用盐的要求。杨文振等研究通过低温炭化-高温活化两步工艺处理典型的医药废盐，回收无机盐和活性炭材料，实现了废盐中溶解性有机碳(DOC)的高效去除，但残留的TOC含量仍高达0.87mg/g，回收的Na₂SO₄产品仅符合GB/T 6009-2014《工业无水硫酸钠》Ⅲ类标准要求。

采用热处理法处理含有机物的废盐时，若处理温度较高则废盐会熔化，在应用过程中容易导致结圈、结块和设备腐蚀等问题。若处理温度过低则有机物可能处理不彻底，残留较多，回收的盐产品品质较差。

此外，如果通过高温处理有机物，再通过净化除杂得到较干净的混合废盐水溶液，最终经蒸发结晶得到精制盐，回收硫酸钠、氯化钠或硫酸钠和氯化钠混合废盐产品，不同的净化水平和不同处理工艺得到的产品质量不同。

目前，针对氯化钠和硫酸钠为主的混合废盐的精制方法主要存在以下问题：

(1)工艺成本较高，多采用钠滤膜等高成本的技术手段；

(2)能够得到硫酸钠、氯化钠产品和用于印染助剂的混合废盐等产品，但所得产品纯度不高。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的包括，例如，提供了一种氯化钠和硫酸钠混合废盐资源化的设备，其简化氯化钠和硫酸钠混合废盐资源化处理的流程，且无需采用钠滤膜等高成本的技术手段。

本发明的实施例可以这样实现：

第一方面，本发明提供一种氯化钠和硫酸钠混合废盐资源化的设备，包括混合废盐有机物去除系统，所述混合废盐有机物去除系统的出料端分别连接有低氯盐处理系统和高氯盐处理系统；

所述低氯盐处理系统包括低氯盐除杂系统，所述低氯盐除杂系统的低氯盐溶液出口连接有低氯盐蒸发结晶系统，所述低氯盐蒸发结晶系统的硫酸钠晶体出口连接有硫酸钠精制系统，所述硫酸钠精制系统还与低氯盐除杂系统的低氯盐溶液出口连接；

所述高氯盐处理系统包括依次连接的高氯盐溶解槽、高氯盐除杂系统和高氯盐蒸发结晶系统，所述高氯盐溶解槽与低氯盐蒸发结晶系统的结晶母液出口连接。

在可选的实施方式中，所述混合废盐有机物去除系统包括依次连接的预处理系统、混料器、炭化炉和出料装置，所述出料装置与低氯盐处理系统连接，所述混料器上连接有碳化促进剂加料口。

在可选的实施方式中，所述预处理系统包括依次连接的上料皮带、进料斗和烘干炉，所述烘干炉通过出料皮带与混料器连接。

在可选的实施方式中，所述低氯盐处理系统包括依次连接的低氯盐溶解槽、第一压滤机、低氯盐多级除杂槽、第二压滤机和低氯盐缓存池，所述缓存池与低氯盐蒸发结晶系统连接。

在可选的实施方式中，所述低氯盐多级除杂槽包括除水不溶物槽、除重金属槽、除氟槽、脱硬槽、脱色槽和pH值调节槽。

在可选的实施方式中，所述低氯盐蒸发结晶系统的硫酸钠晶体出口还连接有干燥打包系统。

在可选的实施方式中，所述硫酸钠精制系统包括提质溶解罐，所述提质溶解罐内设置有搅拌组件。

在可选的实施方式中，所述硫酸钠精制系统上还依次连接有离心机，所述离心机的固相出口连接有干燥打包系统，所述离心机的液相出口分别与硫酸钠精制系统和低氯盐多级除杂槽连接。

在可选的实施方式中，所述高氯盐除杂系统包括依次连接的高氯盐多级除杂槽、第三压滤机、过滤器、脱色柱和印染助剂缓存池，所述印染助剂缓存池与高氯盐蒸发结晶系统的进料口连接。

在可选的实施方式中，所述高氯盐蒸发结晶系统上连接有干燥打包系统。

本发明实施例的有益效果包括，例如：

根据原料混合废盐中组分的情况，将混合废盐分为高硫酸钠含量的低氯盐和低硫酸钠含量的高氯盐，低氯盐和高氯盐分别通过低氯盐处理系统和高氯盐处理系统处理，低氯盐处理系统中的硫酸钠精制系统可以利用硫酸钠-氯化钠-水三元体系的溶解-结晶平衡原理及物理夹带平衡原则，得到高品质的硫酸钠产品，高氯盐处理系统可以得到印染助剂产品。本发明提供的设备能够在简化流程、降低成本的同时，提升硫酸钠的回收率，同时制备得到相对高纯度的硫酸钠产品。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请中氯化钠和硫酸钠混合废盐资源化的设备的连接示意图。

图标：1-上料皮带；2-进料斗；3-烘干炉；4-出料皮带；5-混料器；6-炭化炉；7-出料装置；8-低氯盐溶解槽；9-第一压滤机；10-低氯盐多级除杂槽；11-第二压滤机；12-低氯盐缓存池；13-低氯盐蒸发结晶系统；14-硫酸钠精制系统；15-离心机；16-高氯盐溶解槽；17-高氯盐多级除杂槽；18-第三压滤机；19-过滤器；20-脱色柱；21-印染助剂缓存池；22-高氯盐蒸发结晶系统；23-干燥打包系统。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。

请参考图1，本实施例提供了一种氯化钠和硫酸钠混合废盐资源化的设备，包括混合废盐有机物去除系统，所述混合废盐有机物去除系统的出料端分别连接有低氯盐处理系统和高氯盐处理系统；

所述低氯盐处理系统包括低氯盐除杂系统，所述低氯盐除杂系统的低氯盐溶液出口连接有低氯盐蒸发结晶系统13，所述低氯盐蒸发结晶系统13的硫酸钠晶体出口连接有硫酸钠精制系统14，所述硫酸钠精制系统14还与低氯盐除杂系统的低氯盐溶液出口连接；

所述高氯盐处理系统包括依次连接的高氯盐溶解槽16、高氯盐除杂系统和高氯盐蒸发结晶系统22，所述高氯盐溶解槽16与低氯盐蒸发结晶系统13的结晶母液出口连接。

本装置以氯化钠和硫酸钠为主要成分的无机混合废盐为处理对象，混合废盐中硫酸钠的经济价值比氯化钠高，为了进一步提高产品的附加值，进而提高经济效益，根据无机混合废盐中硫酸钠的占比分为高氯盐和低氯盐，通常地，低氯盐中硫酸钠的质量分数≥50wt％，高氯盐中硫酸钠的质量分数＜50wt％，具体区分标准本领域技术人员也可以根据实际情况和需求进行调整。

也就是说，本发明实施例提供的氯化钠和硫酸钠混合废盐资源化的设备针对不同硫酸钠含量的待处理物料分别进行处理，低氯盐除杂系统得到硫酸钠产品，高氯盐除杂系统得到品质较高的氯化钠和硫酸钠作为印染助剂。

根据原料混合废盐中组分的情况，将混合废盐分为高硫酸钠含量的低氯盐和低硫酸钠含量的高氯盐，低氯盐和高氯盐分别通过低氯盐处理系统和高氯盐处理系统处理，低氯盐处理系统中的硫酸钠精制系统14可以利用硫酸钠-氯化钠-水三元体系的溶解-结晶平衡原理及物理夹带平衡原则，得到高品质的硫酸钠产品，高氯盐处理系统可以得到印染助剂产品。本发明提供的设备能够在简化流程、降低成本的同时，提升硫酸钠的回收率，同时制备得到相对高纯度的硫酸钠产品(Ⅰ类一等品或以上)。

在一些实施例中，所述混合废盐有机物去除系统包括依次连接的预处理系统、混料器5、炭化炉6和出料装置7，所述出料装置7与低氯盐处理系统连接，所述混料器5上连接有碳化促进剂加料口。

混合废盐中的有机物对后续处理效果会有不利影响，尤其是一些混合废盐中的TOC含量较高，所以在对混合废盐进行处理前，需要去除有机物，本申请中采用炭化的方式，将混合废盐与炭化促进剂混合后转移到炭化炉6内进行炭化，去除有机物后(将TOC降至0.01wt％)，再转移到低氯盐处理系统或高氯盐处理系统。在一些实施例中，所述预处理系统包括依次连接的上料皮带1、进料斗2和烘干炉3，所述烘干炉3通过出料皮带4与混料器5连接。混合废盐进行炭化之前，先进行烘干，去除大部分水分。

在一些实施例中，所述低氯盐处理系统包括依次连接的低氯盐溶解槽8、第一压滤机9、低氯盐多级除杂槽10、第二压滤机11和低氯盐缓存池12，所述缓存池与低氯盐蒸发结晶系统13连接。

具体操作时，在低氯盐溶解槽8中将第一混合废盐与水混合溶解，可控制固含量为20wt％以上，即控制固含量20wt％至饱和，然后分离出不溶渣后，再进行多级除杂，将除杂后的低氯盐溶液暂存在低氯盐缓存池12。

在一些实施例中，所述低氯盐多级除杂槽10包括除水不溶物槽、除重金属槽、除氟槽、脱硬槽、脱色槽和pH值调节槽。

具体地，在低氯盐多级除杂槽10中对低氯盐溶液进行除水不溶物、除重金属、除氟、脱硬、脱色和pH值调节，以通过上述步骤之后低氯盐多级除杂槽10离开的溶液可以满足溶质含量≥20wt％，水不溶物＜0.005wt％，Ca²⁺和Mg²⁺以CaCO₃计算合计≤100ppm，Cd≤2ppm，Fe、Cu、Ni、Zn、Cr、Mn和Pb等重金属均≤5ppm，氟含量≤10ppm，溶液色度值≤100度，溶液pH为6-9。

在一些实施例中，除水不溶物可以是采用过滤的手段，包括但不限于最后进行精密过滤，使盐溶液中水不溶物含量满足要求。除重金属选自中和沉淀和硫化沉淀中的至少一种，可以为一种或两种组合，以使重金属含量满足要求。除氟选自氟化钙沉淀法、铝基吸附沉淀法和树脂吸附除氟法中的至少一种，可以是一种方法或者几种组合的方法，以使氟含量满足要求。脱硬是选自调节pH沉镁和碳酸钠沉钙中的至少一种，可以是一种或两种组合，以使钙镁含量满足要求。

在一些实施例中，脱色是选自氧化脱色和物理吸附脱色中的至少一种，可以采用单一方式，也可以采用组合方式，以使溶液色度值满足要求。其中，氧化脱色中的氧化剂选自双氧水和次氯酸钠中的至少一种，物理吸附脱色中的吸附剂选自活性炭和大孔脱色树脂中的至少一种。通过脱色之后能够使产品的白度满足要求。

在一些实施例中，所述低氯盐蒸发结晶系统13的硫酸钠晶体出口还连接有干燥打包系统23。

低氯盐蒸发结晶系统13可以控制母液中氯含量≤145g/L，湿硫酸钠晶体的含水率≤5wt％，干基含氯≤1wt％，通过控制母液和湿硫酸钠晶体中的氯含量，以保证产品的回收率及纯度。在实际操作过程中，以控制母液中氯含量为操作标准，可以先测定原液中氯离子浓度，通过控制蒸发的浓缩倍比，理论计算氯含量，同时配合取样测定氯离子浓度。

低氯盐蒸发结晶系统13可选自单效蒸发、多效蒸发和MVR蒸发中的任意一种，可以为任意一种操作方式，在此不做限定。一般目前以多效和MVR蒸发为主，蒸发温度多效有减压的效果，可以降低盐溶液沸点，但总体来说一定要在对应压力下盐溶液的沸点以上才能实现蒸发，蒸发时间受蒸发器的设计能力决定的，无特殊要求。一般而言，控制结晶温度≥40℃即可，结晶温度太低硫酸钠会以十水硫酸钠结晶出来，会严重影响到产品纯度。

在一些实施例中，所述硫酸钠精制系统14包括提质溶解罐，所述提质溶解罐内设置有搅拌组件。将低氯盐多级除杂槽10中除杂后的低氯混合废盐溶液转移到提质溶解罐中，控制低氯混合废盐溶液中氯离子浓度≤50g/L，且为饱和或近饱和盐溶液，盐溶液溶质含量≥20wt％。需要说明的是，发明人创造性地利用硫酸钠-氯化钠-水三元体系的溶解-结晶平衡原理及物理夹带平衡原则，通过科学控氯，利用饱和或近饱和的低氯混合废盐溶液对低氯盐蒸发结晶系统13得到的硫酸钠晶体进行提质溶解，在此过程中硫酸钠晶体中的氯化钠会进一步溶解进入低氯混合废盐溶液中，而低氯混合废盐溶液中的少量硫酸钠会沉淀出来，起到对一次湿硫酸钠进一步纯化的目的。

具体操作时，可以控制每吨硫酸钠晶体对应低氯混合废盐溶液的体积为2m³-4m³，如可以为2m³、2.5m³、3m³、3.5m³、4m³等。提质溶解温度为35℃-65℃，提质溶解时间为15min-60min，以进一步提高硫酸钠产品的纯度。具体地，提质溶解温度可以为35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃等，提质溶解时间可以为15min、20min、30min、40min、50min、60min等。进一步地，在提质溶解过程中进行机械搅拌，以促进提质溶解转化。

在一些实施例中，所述硫酸钠精制系统14上还依次连接有离心机15，所述离心机15的固相出口连接有干燥打包系统23，所述离心机15的液相出口分别与硫酸钠精制系统14和低氯盐多级除杂槽10连接。

硫酸钠晶体在硫酸钠精制系统14提质溶解完成之后进行固液分离，固体经干燥后得到产品硫酸钠可以满足一类一等品要求，液体可转移至硫酸钠精制系统14或低氯盐蒸发结晶系统13，以提高硫酸钠的回收率。

在一些实施例中，所述高氯盐除杂系统包括依次连接的高氯盐多级除杂槽17、第三压滤机18、过滤器19、脱色柱20和印染助剂缓存池21，所述印染助剂缓存池21与高氯盐蒸发结晶系统22的进料口连接。

高氯盐多级除杂槽17具体设置可以参考低氯盐多级除杂槽10，可以包括除水不溶物、除重金属、除氟、脱硬、脱色和pH值调节的操作步骤，经高氯盐除杂系统处理的盐溶液可满足溶质含量≥20wt％，水不溶物＜0.005wt％，Ca²⁺和Mg²⁺以CaCO₃计算合计≤100ppm，Cd≤2ppm，Fe、Cu、Ni、Zn、Cr、Mn和Pb等重金属均≤5ppm，氟含量≤10ppm，溶液色度值≤100度，溶液pH为6-9。

在一些实施例中，所述高氯盐蒸发结晶系统22上连接有干燥打包系统23。

高氯盐蒸发结晶系统22可选自单效蒸发、多效蒸发和MVR蒸发中的任意一种，可以为任意一种操作方式，在此不做限定。一般目前以多效和MVR蒸发为主，蒸发温度多效有减压的效果，可以降低盐溶液沸点，但总体来说一定要在对应压力下盐溶液的沸点以上才能实现蒸发，蒸发时间受蒸发器的设计能力决定的，无特殊要求。控制结晶温度为≥40℃，如40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、95℃等。

利用本申请设备对混合废盐进行处理的方法如下：采用炭化法去除混合废盐中的有机物，得到炭化后混合废盐的具体成分为：氯化钠质量分数约为10wt％，硫酸钠质量分数为90wt％，为低氯盐，采用低氯盐处理系统对其进行处理。

处理过程包括如下步骤：

(1)将低氯盐和水混合溶解，控制固含量为20wt％，进行净化除杂得到饱和或近饱和的低氯混合废盐溶液。

(2)将低氯混合废盐溶液置于MVR蒸发器中进行蒸发结晶，结晶温度为50℃，且控制结晶母液含氯浓度≤145g/L。经冷却结晶、离心分离后得到硫酸钠晶体和结晶母液，硫酸钠晶体含水率≤5wt％，干基含氯≤1wt％。

(3)将硫酸钠晶体加入提质溶解罐中，加入净化后的低氯混合废盐溶液，控制混合废盐溶液接近饱和，且氯离子浓度为21.8g/L，控制低氯混合废盐溶液/硫酸钠晶体为3(m3/t)，提质溶解温度为40℃，提质溶解时间为30min，采用机械搅拌，促进提质溶解转化。待达到时间要求后再将其离心过滤，对得到的固体进行干燥得到得到产品硫酸钠(满足Ⅰ类一等品)；得到的液体转移到多级除杂槽或低氯盐蒸发结晶系统13。

经检测，得到的产品硫酸钠满足GB/T 6009-2014Ⅰ类一等品要求，白度≥85，TOC含量≤50mg/kg，浸出毒性达标。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种氯化钠和硫酸钠混合废盐资源化的设备，其特征在于，包括混合废盐有机物去除系统，所述混合废盐有机物去除系统的出料端分别连接有低氯盐处理系统和高氯盐处理系统；

所述低氯盐处理系统包括低氯盐除杂系统，所述低氯盐除杂系统的低氯盐溶液出口连接有低氯盐蒸发结晶系统，所述低氯盐蒸发结晶系统的硫酸钠晶体出口连接有硫酸钠精制系统，所述硫酸钠精制系统还与低氯盐除杂系统的低氯盐溶液出口连接；

所述高氯盐处理系统包括依次连接的高氯盐溶解槽、高氯盐除杂系统和高氯盐蒸发结晶系统，所述高氯盐溶解槽与低氯盐蒸发结晶系统的结晶母液出口连接。

2.根据权利要求1所述的氯化钠和硫酸钠混合废盐资源化的设备，其特征在于，所述混合废盐有机物去除系统包括依次连接的预处理系统、混料器、炭化炉和出料装置，所述出料装置与低氯盐处理系统连接，所述混料器上连接有碳化促进剂加料口。

3.根据权利要求2所述的氯化钠和硫酸钠混合废盐资源化的设备，其特征在于，所述预处理系统包括依次连接的上料皮带、进料斗和烘干炉，所述烘干炉通过出料皮带与混料器连接。

4.根据权利要求1所述的氯化钠和硫酸钠混合废盐资源化的设备，其特征在于，所述低氯盐处理系统包括依次连接的低氯盐溶解槽、第一压滤机、低氯盐多级除杂槽、第二压滤机和低氯盐缓存池，所述缓存池与低氯盐蒸发结晶系统连接。

5.根据权利要求4所述的氯化钠和硫酸钠混合废盐资源化的设备，其特征在于，所述低氯盐多级除杂槽包括除水不溶物槽、除重金属槽、除氟槽、脱硬槽、脱色槽和pH值调节槽。

6.根据权利要求1所述的氯化钠和硫酸钠混合废盐资源化的设备，其特征在于，所述低氯盐蒸发结晶系统的硫酸钠晶体出口还连接有干燥打包系统。

7.根据权利要求1所述的氯化钠和硫酸钠混合废盐资源化的设备，其特征在于，所述硫酸钠精制系统包括提质溶解罐，所述提质溶解罐内设置有搅拌组件。

8.根据权利要求4所述的氯化钠和硫酸钠混合废盐资源化的设备，其特征在于，所述硫酸钠精制系统上还依次连接有离心机，所述离心机的固相出口连接有干燥打包系统，所述离心机的液相出口分别与硫酸钠精制系统和低氯盐多级除杂槽连接。

9.根据权利要求1所述的氯化钠和硫酸钠混合废盐资源化的设备，其特征在于，所述高氯盐除杂系统包括依次连接的高氯盐多级除杂槽、第三压滤机、过滤器、脱色柱和印染助剂缓存池，所述印染助剂缓存池与高氯盐蒸发结晶系统的进料口连接。

10.根据权利要求1所述的氯化钠和硫酸钠混合废盐资源化的设备，其特征在于，所述高氯盐蒸发结晶系统上连接有干燥打包系统。

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