RU2136595C1

RU2136595C1 - Method of recovery of soda and potassium sulfate from soda-potash nepheline processing solutions

Info

Publication number: RU2136595C1
Application number: RU94037751A
Authority: RU
Inventors: А.А. Битнер
Original assignee: Акционерное общество открытого типа "Всероссийский алюминиево-магниевый институт"
Priority date: 1994-10-06
Filing date: 1994-10-06
Publication date: 1999-09-10
Also published as: RU94037751A

Abstract

FIELD: metallurgy of non-ferrous metals, more particularly production of alumina, technology of inorganic matter, namely production of sodium carbonate and potassium sulfate. SUBSTANCE: potassium sulfate is prepared from soda-potash solutions of alumina production by treating potassium sulfate accumulating bicarbonate with original soda-potash solution in amount of bicarbonate within 500- 735 g/cubic dm, and recovered potassium sulfate is separated. EFFECT: high degree recovery of purified potassium sulfate and purified sodium carbonate being recovered. 2 cl, 1 tbl

Description

Способ относится к металлургии цветных металлов и технологии неорганических веществ, а именно к комплексной переработке щелочного алюмосиликатного сырья на глинозем (исходное сырье для получения металлического алюминия), а также соду (важнейший химический реагент) и сульфат калия (ценное удобрение). The method relates to the metallurgy of non-ferrous metals and the technology of inorganic substances, namely to the complex processing of alkaline aluminosilicate raw materials into alumina (feedstock for producing aluminum metal), as well as soda (an important chemical reagent) and potassium sulfate (valuable fertilizer).

Известен способ выделения соды из сульфатсодержащих содопоташных растворов, включающий их многостадийное упаривание с удалением на первом этапе основной массы воды и получением концентрированного раствора, с выделением затем соды и двойного натрокалиевого карбоната, которые отделяют от маточным растворов. При этом натрокалиевый карбонат растворяют в концентрированном растворе. Сульфат калия выделяют из растворов, прошедших две или более стадий упаривания, используя для этого охлаждение. Для исключения попадания в товарный сульфат при кристаллизации посторонней фазы раствор перед выделением разбавляют добавкой 48-50 кг воды на 1 т раствора [1]. A known method of separating soda from sulphate-containing soda-paste solutions, including their multi-stage evaporation with the removal of the bulk of the water at the first stage and obtaining a concentrated solution, then soda and double potassium carbonate are separated, which are separated from the mother liquor. In this case, potassium carbonate is dissolved in a concentrated solution. Potassium sulfate is isolated from solutions that have passed two or more stages of evaporation, using cooling. To prevent ingress of foreign phase into the commercial sulfate during crystallization, the solution is diluted with 48-50 kg of water per 1 ton of solution before isolation [1].

Недостаток технологии заключается в необходимости последующего упаривания введенной воды, что сопряжено с дополнительными теплозатратами. Другой недостаток технологии заключается в том, что соду выделяют из раствора, не прошедшего очистку от сульфатов, причем после растворения в упариваемом растворе натрокалиевого карбоната, аккумулирующего при своем образовании эту примесь, что еще более повышает концентрацию сульфатов в растворе, а следовательно, и в выделяемой из раствора соде. Выход сульфата калия при этом уменьшается. The disadvantage of the technology is the need for subsequent evaporation of the introduced water, which is associated with additional heat consumption. Another disadvantage of the technology is that soda is isolated from a solution that has not been purified from sulfates, and after dissolution in an evaporated solution of sodium potassium carbonate, which accumulates this impurity during its formation, which further increases the concentration of sulfates in the solution, and, consequently, in the excreted from a solution of soda. The yield of potassium sulfate is reduced.

Наиболее близким к заявляемому является способ выделения сульфата калия и соды из сульфатсодержащих содопоташных растворов производства нефелинов, включающий, как и предыдущий, их многостадийное упаривание с выделением двойного натрокалиевого карбоната, а также охлаждением сульфата калия, которые отделяются от маточных растворов. Для упрощения технологии, а также для выделения соды в виде моногидрата проводят обработку натрокалиевого карбоната в части исходного раствора с образованием пульпы с последующим подогревом до 90^oC и отделением выделенной при обработке моногидратной соды от маточного раствора, направляемого на выделение сульфата калия. Способ позволяет также снизить содержание карбоната калия в выделенной соде [2].Closest to the claimed one is a method of separating potassium sulfate and soda from sulfate-containing soda-potash solutions for the production of nepheline, including, as the previous one, their multi-stage evaporation with the release of double potassium carbonate, as well as cooling of potassium sulfate, which are separated from the mother liquors. To simplify the technology, as well as to separate soda in the form of a monohydrate, sodium potassium carbonate is treated in part of the initial solution with the formation of pulp, followed by heating to 90 ^o C and separation of the monohydrate soda separated during processing from the mother liquor directed to the allocation of potassium sulfate. The method also allows to reduce the content of potassium carbonate in the extracted soda [2].

Недостаток способа, как и предыдущего, заключается в необходимости добавления воды к раствору, направляемому на выделение сульфата, и, следовательно, ее последующего упаривания с дополнительными теплозатратами, а также получение соды из раствора, не прошедшего очистку от сульфатов, что приводит к загрязнению выделяемой соды сульфатом калия за счет недоотмывки жидкой фазы и сорбции примеси при выделении соды. The disadvantage of the method, as well as the previous one, is the need to add water to the solution directed to the allocation of sulfate, and, therefore, its subsequent evaporation with additional heat consumption, as well as obtaining soda from a solution that has not been purified from sulfates, which leads to contamination of the soda potassium sulfate due to under-washing of the liquid phase and sorption of the impurity during the release of soda.

Технической задачей заявляемого способа является исключение ввода воды на выделение сульфата калия охлаждением с соответствующим исключением дополнительных теплозатрат, обусловленных необходимостью последующего удаления введенной воды, а также выделение соды из раствора, прошедшего очистку от сульфатов, что снижает содержание сульфатов в соде и повышает выход товарного сульфата. The technical objective of the proposed method is the exclusion of water input for the allocation of potassium sulfate by cooling, with the corresponding exception of additional heat consumption, due to the need for subsequent removal of the introduced water, as well as the allocation of soda from a solution that has been purified from sulfates, which reduces the sulfate content in soda and increases the yield of marketable sulfate.

Заявляемый способ, как и предыдущий, включает многостадийное упаривание содопоташных сульфатсодержащих растворов с выделением натрокалиевого карбоната и соды, а также выделение охлаждением сульфата калия, которые отделяют от их маточных растворов, обработку натрокалиевого карбоната частью исходного содопоташного раствора с получением пульпы. Для исключения ввода воды на выделение сульфата калия и исключения ее последующего упаривания, для выделения соды из растворов, прошедших очистку от сульфатов, и снижения содержания примеси сульфата в выделенной соде и увеличения выхода товарного сульфата, обработку натрокалиевого карбоната проводят при дозировке в количестве 500-735 г/дм³ и смесь направляют на выделение сульфата калия охлаждением, а полученный маточный раствор сульфата калия направляют на выделение соды упариванием. В одном из вариантов способа маточный раствор сульфата калия смешивают с остальной частью исходного раствора после его концентрирования.The inventive method, like the previous one, involves the multi-stage evaporation of soda-potash sulfate-containing solutions with the release of sodium potassium carbonate and soda, as well as the cooling-off of potassium sulfate, which are separated from their mother liquors, processing of the potassium carbonate with a portion of the original soda-paste solution to obtain pulp. To exclude the introduction of water to the allocation of potassium sulfate and to exclude its subsequent evaporation, to separate soda from solutions that have been purified from sulfates, and to reduce the content of sulfate impurities in the separated soda and increase the yield of commercial sulfate, sodium potassium carbonate is treated at a dosage of 500-735 g / dm ³ and the mixture is directed to the allocation of potassium sulfate by cooling, and the resulting mother liquor of potassium sulfate is sent to the selection of soda by evaporation. In one embodiment of the method, the mother liquor of potassium sulfate is mixed with the rest of the original solution after concentration.

Сущность заявляемого способа состоит в том, что являющийся аккумулятором сульфата калия двойной натрокалиевый карбонат при обработке исходным содопоташным раствором при обычно используемых для выделения сульфатов температурах и при применении заявляемых дозировок образует растворы, в которых сульфат калия практически нерастворим, в результате чего значительная его часть остается в осадке, причем без примеси каких-либо других соединений, и становится после отделения раствора основой ценного удобрения, удовлетворяющего принятым стандартам. Степень выделения сульфата калия (при заявляемых дозировках двойной карбонат/исходный раствор) в отделяемый товарный продукт обеспечивает высокую степень очистки и соды также. Поскольку растворы с малой растворимостью сульфата калия получают лишь с использованием немодного содопоташного раствора и без добавки конденсата, необходимость в дополнительном упаривании отпадает. The essence of the proposed method consists in the fact that the double potassium carbonate, which is the accumulator of potassium sulfate, when treated with the initial soda-paste solution at temperatures commonly used for the separation of sulfates and when using the claimed dosages, forms solutions in which potassium sulfate is practically insoluble, as a result of which a significant part remains sediment, and without impurities of any other compounds, and after separation of the solution becomes the basis of valuable fertilizer that meets dards. The degree of allocation of potassium sulfate (at the claimed dosages of double carbonate / initial solution) in the separated commercial product provides a high degree of purification and soda as well. Since solutions with low solubility of potassium sulfate are obtained only using an unfashionable soda-potash solution and without the addition of condensate, there is no need for additional evaporation.

Заявляемый способ поясняется с помощью описываемых ниже примеров, в которых используют содопоташные растворы концентраций, соответствующих составам действующих или потенциальных промышленных предприятий в России и за рубежом. В примерах используют также двойной натро-калиевый карбонат, содержащий примесь сульфата калия, который выделяли при переработке предыдущего количества соответствующего раствора и состав которого для всех случаев был практически постоянен, а именно: 3-3.5% K₂SO₄, 36.8-37% Na₂CO₃, 54.7-55% K₂CO₃ и 5% H₂O. В каждом примере используют по 1 дм³ соответствующего содопоташного раствора, из которого часть направляют на обработку двойного карбоната, выделенного ранее из 1 дм³ того же раствора. При обработке при этом поддерживают необходимую дозировку двойного карбоната и смеси выдерживают при определенных температурах. В примерах 1, 2, 3 дозировка двойного карбоната соответствует заявляемому диапазону дозировок, в примерах 1а и 3а - находится вне его. Осадок после обработки отделяют и промывают водой в стандартных условиях. Отделенные от осадков растворы смешивают с остальной (основной) частью содопоташных растворов, и смеси упаривают до индекса К (молярного отношения K к сумме K + Na), равного 72. Соду в каждом примере отделяют центрифугированием и промывают в стандартных условиях. Из маточных растворов соды упариванием выделяют двойной натрокалиевый карбонат. Результаты экспериментов по выделению сульфата калия и соды из содопоташных растворов приведены в таблице.The inventive method is illustrated with the help of the examples described below, in which soda-mixed solutions of concentrations corresponding to the compositions of existing or potential industrial enterprises in Russia and abroad are used. The examples also use double potassium carbonate containing an admixture of potassium sulfate, which was isolated during processing of the previous amount of the corresponding solution and the composition of which was practically constant for all cases, namely: 3-3.5% K ₂ SO ₄ , 36.8-37% Na ₂ CO ₃ , 54.7-55% K ₂ CO ₃ and 5% H ₂ O. In each example, 1 dm ^{3 of the} corresponding soda-potash solution is used, from which a part is sent to treat the double carbonate previously isolated from 1 dm ^{3 of} the same solution. During processing, the required dosage of double carbonate is maintained and the mixture is maintained at certain temperatures. In examples 1, 2, 3, the dosage of double carbonate corresponds to the claimed dosage range, in examples 1a and 3a it is outside of it. The precipitate after treatment is separated and washed with water under standard conditions. The solutions separated from the precipitates are mixed with the rest (main) part of the soda-paste solutions, and the mixture is evaporated to an index K (molar ratio of K to the sum of K + Na) equal to 72. The soda in each example is separated by centrifugation and washed under standard conditions. From the mother liquors of soda by evaporation, double sodium potassium carbonate is isolated. The results of experiments on the allocation of potassium sulfate and soda from soda-potash solutions are shown in the table.

Из приведенных результатов следует, что обработка двойного натрокалиевого карбоната при использовании заявляемых дозировок позволяет без ввода воды в растворы (и без последующего ее вынужденного упаривания) получить сульфат калия с малым содержанием примеси (не более 4% Na₂O титр) и соответствующий принятым стандартам. Значительный выход этой примеси в товарный сульфат позволяет повысить и качество получаемой из раствора соды, которая по содержанию сульфата начинает соответствовать требованиям, предъявляемым к 1-му сорту этого продукта (не более 1.5% K₂SO₄). При дозировках двойного карбоната ниже, чем заявляемые (пример 3а, 450 г/дм³), выход сульфата калия при обработке оказывается незначительным, а растворы и получаемая из них затем сода соответственно остаются загрязненными этой примесью. Наоборот, при повышенных дозировках двойного карбоната (пример 1а, 750 г/дм³) значительная часть соды соосаждается с сульфатом калия, делая последний некондиционным.From the above results it follows that the processing of double potassium carbonate using the claimed dosages allows without entering water into solutions (and without its subsequent forced evaporation) to obtain potassium sulfate with a low impurity content (not more than 4% Na ₂ O titer) and corresponding to accepted standards. A significant yield of this impurity in marketable sulfate also improves the quality of soda obtained from the solution, which, in terms of sulfate content, begins to meet the requirements for the 1st grade of this product (not more than 1.5% K ₂ SO ₄ ). At dosages of double carbonate lower than claimed (example 3A, 450 g / dm ³ ), the potassium sulfate yield during processing is insignificant, and the solutions and then obtained soda, respectively, remain contaminated with this impurity. Conversely, at elevated dosages of double carbonate (Example 1a, 750 g / dm ³ ), a significant portion of the soda is precipitated with potassium sulfate, making the latter substandard.

Источники информации, принятые во внимание при составлении заявки
1. М. Л.Варламов, С.В.Беньковский, Е.Л.Кричевская, И.В.Романчиков, А.С. Романец, В.В.Тимошенко. Производство кальцинированной соды и поташа при комплексной переработке нефелинового сырья. М.: Химия, 1977, стр. 63-67, 92.Sources of information taken into account when preparing the application
1. M.L. Varlamov, S.V. Benkovsky, E.L. Krichevskaya, I.V. Romanovich, A.S. Romanets, V.V. Timoshenko. The production of soda ash and potash in the integrated processing of nepheline raw materials. M.: Chemistry, 1977, pp. 63-67, 92.

2. Б.Е.Рухман, С.И.Белозуб, Т.А.Богданова. Способ получения моногидрата соды. Авт. свидетельство СССР 199126, МПК-6 C 01 D 7/10, 01.09.67. 2. B.E. Rukhman, S.I. Belozub, T.A. Bogdanova. A method of obtaining a soda monohydrate. Auth. USSR certificate 199126, IPC-6 C 01 D 7/10, 09/01/67.

Claims

1. The method of separation of soda and potassium sulfate from soda-containing sulfate-containing solutions, including processing the initial solution with sodium potassium carbonate, separating soda and potassium sulfate from their mother liquors, characterized in that the processing of part of the initial solution is carried out at a dosage of sodium potassium carbonate in an amount of 500-735 g / dm ³ solution, followed by exposure of the mixture and separation of potassium sulfate, evaporation of the mother liquor of potassium sulfate with the release of soda, mating of the mother liquor of soda with the separation of potassium carbonate and its supply to the processing of the initial solution.

2. The method according to claim 1, characterized in that the mother liquor of potassium sulfate is mixed with the remainder of the initial solution after concentration of the latter.