本发明是关于矿盐溶卤制备氯化钠和硫酸钠的工艺。 传统分离硫酸钠的方法是真空制盐冷冻提硝,55℃以上的制盐母液冷冻至-2℃析出芒硝(Na2SO4·10H2O),冷冻后的卤水从20℃升温至60°-120℃蒸发制盐,能源利用不合理。
国外矿盐品位高,除含NaCl外,只含少量的Ca2+、Mg2+、SO2-4,化学处理Ca2+、Mg2+过程中生成少量的Na2SO4,在制盐过程中通过冷冻或排放一部分母液的方法除去,但是很少提取硫酸钠,硫酸钠含量为9.5克-11克/升的人工卤水,采用两级结晶方式从富集卤水中回收硫酸钠。《ESCHER WySS NEWS》1972/2-1973/1中报导的瑞士ESCHER WySS公司取得专利权的硫酸钠回收方法和母液回收装置,是把制盐系统排出的含有NaCl250克/升,Na2SO440-50克/升的排放液,先经蒸发罐真空降温结晶出氯化钠,剩下的母液再经加热后转入闪急蒸发结晶器回收硫酸钠。
我国矿盐品位低,经水力开采后的人工卤水含Na2SO4一般为20克/升以上,制盐过程中必然呈过饱和析出,用排母液的方法排出量过大,制盐无法进行。而本发明所述的工艺适宜于含Na2SO415克/升以上的人工卤水真空制盐,同时在温度较高的条件下生产硫酸钠。
本发明工艺如流程图所示,制盐全部盐浆经末效蒸发器排出,进入搅拌机5,用第二次洗盐后的卤水进行第一次洗涤,洗涤后的卤水用泵6送至旋流器7,底流盐浆进入搅拌机8,用矿山送来制盐的全部原料卤水进行第二次洗涤。旋流器7的顶流进入浓缩机9,清液进入贮槽10,沉降地盐浆流入搅拌机5。洗盐温度控制在20°-40℃,每次洗盐时间为5-20分钟。搅拌机8内的料浆用泵送至旋流器13增稠,又经离心机14分离出母液后,至沸腾床15干燥,得到含NaCl99%以上的精盐。
贮槽10内的洗盐卤水用泵12送至预热器16,用制盐蒸发装置二、三、四效的冷凝水和一、二、三效的额外蒸汽进行预热,洗盐卤水逐步升温至90℃以上,经预热后的卤水,在浓缩机17内经过澄清,析出的部份Na2SO4和Na2SO4·CaSO4沉于底部呈浆状,通过离心机18将析出物分离出来,进入搅拌机19,在此加入冷凝水浸溶分离的析出物,回收其中的Na2SO4,而料浆送至板框过滤机21,钙渣在此除去,滤液和浓缩机17的顶部清液一起进入盐析搅拌机22(也可以进入单独的蒸发罐蒸发水分,得到硫酸钠),用制盐离心机14中一部分盐送至搅拌机22进行盐析,盐析时间保持在10-25分钟。盐析出硫酸钠以后,用泵23送至浓缩机27增稠,浓缩机底流用泵28送至旋流器29增稠,旋流器29底部料浆在离心机30中离心脱水后,送至搅拌机31中,加入硫酸钠重量30-60%的热水,在40°-60℃温度下洗涤,去除其中的氯化钠,洗涤后的料浆经离心机34分离后至沸腾床35脱水干燥,得到含量高于98%的成品硫酸钠,而洗液回搅拌机22回收。
浓缩机27顶部流出的清液含硫酸钠55-58克/升,CaSO40.2克/升以下,作为制盐原料送至制盐蒸发系统。
生产初期,直接用原料卤水或洗盐卤水制盐,没有盐析母液进制盐系统,经过一段时间后,待洗盐卤水中的Na2SO4含量不断上升至65克/升以后,即可加盐盐析硫酸钠,此时盐析母液中含Na2SO4为55-58克/升,进入制盐蒸发系统。
本发明工艺的采用使硫酸钠产品的生产成本减少为冷冻法的50%,电力消耗为冷冻法的30%,每生产1吨硫酸钠消耗蒸汽1.5吨,为冷法蒸汽消耗量的60%,基本建设投资为冷法的42%。
本发明工艺加强了洗盐过程,盐的质量由98%提高至99%以上。
本发明工艺在提硝过程中可除去90%以上的钙离子,使制盐蒸发装置並能长期连续运转,不必经常停产清洗盐垢。
本发明用90℃热的盐析母液制盐,又用制盐蒸发系统的冷凝水预热洗盐卤水,热的利用合理。
实施例一:
生产能力为每小时一吨盐的制盐装置,处理含NaCl280克/升,Na2SO425克/升的矿山人工卤水4M3。
生产初期,直接用上述原料卤水和洗盐卤水进制盐蒸发系统制盐,待有盐析母液后停止原卤进入。
4M3的原料卤水二次逆流洗涤蒸发器排出的盐浆、洗盐温度分别为30℃和28℃,洗涤时间各次为20分钟。洗盐卤水经预热升温至95℃,析出的Na2SO4和Na2SO4·CaSO4用离心机分离,并用90℃的冷凝水溶解回收其中的Na2SO4,弃去含钙的残渣,滤液和经沉降器澄清的洗盐卤水混合后,加92-112公斤的氯化钠盐析,盐析得到的硫酸钠用27-30kg,90℃的热水洗涤,得到60-85公斤含Na2SO498%以上的成品硫酸钠,而精盐含NaCl达99%以上。
实施例二:
年产10万吨真空盐的设备上试用情况为:二天内用含NaCl287.25克/升,Na2SO423.43克/升的原料卤水2572M3,洗涤盐浆,共产精盐828.8吨,含NaCl99.22%;成品硫酸钠39.5吨,含Na2SO497.73%。
原料卤水逆流洗涤制盐四效蒸发装置末效排出的盐浆四次,洗盐温度分别为39.6℃、29.7℃、28℃、28℃,各次洗盐时间为6.4分,2.9分,6.4分,和2.7分。洗盐卤水用蒸发系统的冷凝水和二次蒸汽预热至102-110℃,析出的Na2SO4用60℃的冷凝水完全溶解,含Na2SO4270克/升以上的清液进另一蒸发罐蒸发制硫酸钠。