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芒硝的选矿与加工技术

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。其工艺流程如图4.6.7和图4.6.8。前者工艺可靠,产品质量稳定,但冷冻系统腐蚀严重,一次性投资大,同时机械制冷能耗高,导致生产成本高。后者工艺简单,投资小,能耗低,但产品质量不能保证,有待进一步完善。

    图4.6.7井矿盐冷冻法制取工业无水硫酸钠

    图4.6.8井矿盐热法制取无水硫酸钠

    5.以海盐苦卤为原料制取工业无水硫酸钠

    目前国内海盐区为了充分利用海水资源将产盐母液——苦卤、新卤或苦卤生产氯化钾后的混合盐,用兑卤法、新卤法以及混合盐冷冻制芒硝。

    (1)兑卤法制芒硝将产盐母液——苦卤(28°~29°Be)或制盐卤水蒸发至20~23Be掺兑一定量的新卤,配制成钠镁比为2的21°~23°Be的卤水,其主要化学成分为NaCl、MgCl2、MgSO4等,在盐田蒸发池或储卤池中,经冬季低温(-10~15℃)自然冷冻析出芒硝。

    (2)新卤法制芒硝将NaCl未饱和的新卤,经冷冻制得芒硝。此法芒硝析出率高,不使用苦卤,避免了因苦卤循环影响产盐。

    (3)混合盐冷冻制芒硝①混合盐冷冻制芒硝法。混合盐是制取母液(苦卤)生产氯化钾过程中的副产品(化学成分为MgSO430%,MgCl229%,KCl1%,NaCl35%)。Na∶Mg=2∶1时,即可冷冻析出芒硝。冷冻方法有两种,一种是盐田中利用冬季低温自然冷冻,另一种是机械冷冻法。以自然冷冻法制得的芒硝,因混有泥沙等杂质,采用全溶蒸发脱水法生产工业无水硫酸钠。机械冷冻法制得的芒硝质量较高,可以采用热融蒸发脱水法或热融盐析法对芒硝进行脱水、离心干燥后制得无水硫酸钠产品。热融蒸发脱水法:将机械冷冻法制得的芒硝送入热融罐加热至70℃左右,使部分硫酸钠溶液于自身的结晶水中形成饱和硝液,另一部分硫酸钠则以无水盐析出。将硝浆送入离心机分离即可得到无水硫酸钠与饱和溶液。无水硫酸钠送去干燥,饱和溶液经蒸发、离心、干燥将其中的硫酸钠予以回收。热融盐析法:将芒硝在32.4℃以上热融,为降低粘度,便于转化,一般采用温度为70~80℃,再加上适量的NaCl,以降低Na2SO4的溶解度,使其在溶液中析出,将析出的无水硫酸钠经离心脱水、干燥后即可得到合格的产品。②混合盐转化制硝法。由混合盐向无水硫酸钠转化,需经过三个不同的转化反应,分别在三个转化槽中进行,全部过程为连续逆流操作(图4.6.9)。

    图4.6.9混合盐转化法生产工业无水硫酸钠

    (三)用无水硫酸钠制硫化钠

    半个多世纪以来,硫化钠的生产在中国除少量产品是钡盐生产中的副产外,其绝大部分产品是碳还原制造的。生产硫化钠的厂家绝大部分都在芒硝产地或者是芒硝生产厂家。

    煤粉还原法生产硫化钠是将芒硝与煤粉按100∶21~22.5(重量比)配比混合于800~1100℃高温下煅烧还原,生成物经冷却后用稀碱液热溶成液体,静置澄清后,把上部浓碱液进行浓缩,即得固体硫化钠。经中转槽,制片(或造粒),制得片(或粒)状硫化钠产品。其反应式如下:

    Na2SO4+2CNa2S+2CO2

    1995年3月云南一平浪盐矿年产1万t硫化碱生产装置可行性研究报告通过审查论证,专家一致同意报告推荐的芒硝煤粉还原法生产工艺,采用流程:转炉燃烧,热法浸取,厢式压滤机过滤,余热锅炉回收烟道余热,H2S吸收塔吸收化料废气,单效两段外加热强制循环,真空蒸发浓缩碱液,成品造粒,在硫化钠生产上取得了新突破。

    在硫化钠的蒸发工艺方面,新疆天山化工厂1985年从美国引进一套年产5000t硫化碱的蒸发、分离、制片装置,已取得了丰富的经验,运行正常,不仅产量达到设计规模,而且生产的黄片碱质量很好,技术已经国产化。

    (四)产品应用开发

    近年来,利用芒硝制造纯碱,以芒硝为原料离子膜电解生产NaOH和Na2SO4,芒硝作太阳能贮热材料以及芒硝和氯化钾转化法生产硫酸钾等方面取得了很大进展。

    中国目前对硫酸钾的年需求量为120万t,到2000年将达到160万t,而目前生产能力仅10万t/a左右,到2000年将达到50万t/a。利用丰富的芒硝资源生产国内紧缺的硫酸钾产品,对提高企业的经济效益和开辟芒硝矿的新用途,以至发展农业生产都有重要意义。

    化学工业部连云港设计研究院开发的控速分解结晶法制取硫酸钾工艺,在1995年已通过化学工业部专家鉴定,为大工业生产提供了可靠的设计依据。结晶工艺是当代芒硝法生产硫酸钾的发展方向,该院根据自己提出的控速分解理论、青钾4#工艺技术,创新开发了新的结晶工艺技术。母液蒸发处理是芒硝法生产硫酸钾的世界性难题,该院开发的兑卤蒸发新技术,保证了主流程较高的回收率,避免了蒸发水分的增加。每吨母液约耗蒸汽0.76t,达到国际领先水平。目前已在连云港建设了一家采用控速分解结晶法制取硫酸钾工艺规模为5万t/a的生产厂。

    
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