專利名稱:一種高純度特種芒硝的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明屬于無機(jī)化學(xué)品的精加工領(lǐng)域,或精細(xì)化工領(lǐng)域。
背景技術(shù):
十水硫酸鈉就是芒硝,芒硝(Na2 SCV10H2O),白色細(xì)粒結(jié)晶或粉末,易溶于水,有吸濕性,無臭,無毒。硫酸鈉可形成七水物和十水物,七水物(Na2S047H20)為白色斜方晶體。加熱至24.4。C時(shí)轉(zhuǎn)為無水物。硫酸鈉與碳在高溫反應(yīng)時(shí)被還原為硫化鈉。廣泛用于制造硫 化鈉,硅酸鈉等,也用于造紙,玻璃,印染,合成纖維,制革、食品、醫(yī)藥、 化工等工業(yè)。此外,還用作有色金屬選礦、瓷釉、橡膠、化肥、輕質(zhì) 材料的摻混劑,也是水泥、混泥土的添加劑以及有機(jī)化工產(chǎn)品合成和 制備的催化劑。傳統(tǒng)的制硝工藝流程采用等當(dāng)量化學(xué)處理除去原硝水中的鈣、鎂、 砷、鉛、鎘、銻等金屬離子雜質(zhì),使芒硝結(jié)晶析出,采用離心分離出 芒硝晶體,然后,將芒硝晶體進(jìn)行熱熔真空蒸發(fā)脫除結(jié)晶水,干燥冷 卻芒硝,像這樣生產(chǎn)得到的產(chǎn)品純度低,芒硝貯存一定時(shí)間后就會產(chǎn) 生結(jié)塊,從而在其使用的時(shí)候造成不便。 發(fā)明內(nèi)容鑒于現(xiàn)有技術(shù)的以上缺點(diǎn),本發(fā)明的目的是尋求一種既能保持產(chǎn)品 的純度又能改善產(chǎn)品結(jié)潮性的新的生產(chǎn)工藝方法,本發(fā)明的目的通過 以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn) 一種高純度特種芒硝的制造方法,用泵泵入 40-70V的熱水,將礦石中的芒硝溶解,形成含有多種雜質(zhì)的硝水,經(jīng)過化學(xué)處理除去鈣、鎂等離子以及鐵、砷、鉛、鎘、銻等重金屬離子 雜質(zhì)、采用真空加熱蒸發(fā)水份后,冷卻形成含有一定結(jié)晶水的芒硝和 芒硝的飽和溶液,離心分離得到含結(jié)晶水的濕硝,濕硝輸送到干燥裝 置進(jìn)行干燥,并經(jīng)流化床處理,從而得到高純度的無水特種芒硝,其 中在化學(xué)除雜處理時(shí),根據(jù)原硝水中測得鈣鎂離子的含量計(jì)算加入 碳酸鈉的量,同時(shí)過量10-20%;并根據(jù)原硝水中測得鐵、砷、鉛、鎘、 銻等重金屬離子含量計(jì)算加入硫化鈉的量,過量20-30%;然后加入氫 氧化鈉使硝水的PH值達(dá)到9-11;再加入O. l_0.3%Wt多聚硫酸鐵、聚合硫酸氯化鐵鋁(PAFCS)使生成的各種沉淀物質(zhì)沉降,最后加入硫酸 調(diào)節(jié)硝水的ra值達(dá)到7-7. 5;所述含結(jié)晶水的濕硝在溫度為45-80QC 保溫靜置0. 5-3. 0小時(shí)干燥后進(jìn)行流化床處理。采用本發(fā)明的方法可以更有效地處理除去原硝水中的鈣、鎂、砷、 鉛、鎘、銻等金屬離子雜質(zhì),制得的無水高純度特種芒硝在貯存時(shí)間 較長時(shí)也不會因此而結(jié)塊。
圖1為本發(fā)明采用的工藝路線圖。圖2為本發(fā)明無水芒硝實(shí)施例純度數(shù)據(jù)表。 圖3為本發(fā)明含結(jié)晶水芒硝實(shí)施例純度數(shù)據(jù)表。
具體實(shí)施方式
如圖1所示,本發(fā)明采用含有芒硝(硫酸鈉)的礦石,用泵泵入 40-7()GC的熱水,將礦石中的芒硝(硫酸鈉)溶解,形成含有多種雜質(zhì) 的芒硝(硫酸鈉)溶液(簡稱硝水),經(jīng)過化學(xué)處理除去鈣、鎂、石申、 鉛、鎘、銻等金屬離子雜質(zhì)、采用真空加熱蒸發(fā)水份后,冷卻形成含 有一定結(jié)晶水的芒硝和芒硝的飽和溶液,在經(jīng)過離心分離出含結(jié)晶水 的芒硝和飽和溶液,得到含結(jié)晶水的芒硝,而飽和溶液返回加熱真空 蒸發(fā)釜再利用,也可以將含結(jié)晶水的芒硝輸入熱熔真空蒸發(fā)釜進(jìn)一步脫除芒硝中的結(jié)晶水,脫水釜內(nèi)的固體芒硝保溫靜置0.5-3.0小時(shí),再經(jīng)離心分離獲得含水3-6%的濕硝,濕硝輸送到干燥裝置進(jìn)行干燥,并經(jīng)流化床處理,從而得到高純度的無水特種芒硝。1) 、采用過濾的方式,除去機(jī)械雜質(zhì)。2) 、采用加入碳酸鈉、硫化鈉、氫氧化鈉,多聚硫酸鐵、聚合硫酸氯化鐵鋁等化學(xué)物質(zhì)除去硝水中的鈣、鎂等離子以及鐵、砷、鉛、鎘、銻等重金屬離子在硝水中的總含量低于10ppm。3) 、根據(jù)原硝水中測得鈣鎂離子的含量計(jì)算加入碳酸鈉的量,同時(shí)過 量10-20%;并根據(jù)原硝水中測得鐵、砷、鉛、鎘、銻等重金屬離子含量計(jì)算加入硫化鈉的量,過量20-30%;然后加入氫氧化鈉使硝水的ra值達(dá)到9-11;再加入0. 1-0. 3%wt多聚硫酸鐵、聚合硫酸氯化鐵鋁使生 成的各種沉淀物質(zhì)沉降,最后加入硫酸調(diào)節(jié)硝水的PH值達(dá)到7-7. 5。4) 、采用五效熱真空蒸發(fā)釜蒸發(fā)硝水中的多余水份,然后冷卻使之形 成一種含有結(jié)晶水的芒硝和其飽和溶液,經(jīng)過離心分離得到含結(jié)晶水 的高純度特種芒硝。5) 、可以將4)得到含結(jié)晶水的高純度特種芒硝,再采用五效熱熔真空 蒸發(fā)釜進(jìn)一步除去芒硝中的結(jié)晶水。6) 、將5)得到的芒硝在溫度為45-80GC保溫靜置0. 5-3.0小時(shí)。7) 、采用LLC-1型流化床處理芒硝,分離出粗顆粒和細(xì)顆粒芒硝。8) 、經(jīng)過流化床處理后的芒硝不會結(jié)塊。 本發(fā)明工藝流程簡述本發(fā)明的目的是生產(chǎn)一種高純度特種芒硝,工藝流程和條件與本 申請人:2007年申請的一種粗顆粒特種芒硝的制造方法,申請?zhí)?00710050394.1和 一 種超細(xì)顆粒特種芒硝的制造方法,申請?zhí)?200710050393.7中簡述的工藝流程和條件相似。在本發(fā)明中只針對原 硝水處流程進(jìn)行一定的簡述。原硝水經(jīng)水蒸汽兩級預(yù)熱到5(TC左右,根據(jù)檢測出的鈣、鎂、以 及鐵、砷、鉛、鎘、銻等重金屬離子等雜質(zhì)的含量,計(jì)算加入過量10% 一20%的純堿、過量20-30%的硫化堿、燒堿、多聚硫酸鐵等處理劑, 以除去鈣、鎂、以及鐵、砷、鉛、鎘、銻等重金屬離子雜質(zhì),經(jīng)澄清、 過濾,再加入硫酸中和除去過量的碳酸鈉、硫化鈉、氫氧化鈉、多聚 硫酸鐵、聚合硫酸氯化鐵鋁(PAFCS)等物質(zhì),送至真空蒸發(fā)工段。由于f丐、鎂、以及鐵、砷、鉛、鎘、銻等金屬離子雜質(zhì)在硝水中 以離子形式存在,為了達(dá)到純化硝水的目的,先后在硝水中加入純堿、 硫化堿、多聚硫酸鐵、燒堿等化學(xué)物質(zhì),其化學(xué)處理鈣、鎂、以及鐵、 砷、鉛、鎘、銻等金屬離子的離子化學(xué)方程式大致為 Ca2+ + S2- = CaS Ca2+ + C032— = CaC0:, Mg2+ + S2— = MgS Mg2+ + C032— = MgC03 Fe2+ + S2— = FeS2Fe3+ + 2S2— + 2H20 = FeS + Fe (OH) 2 + H2S Pb2+ + S2— = PbS 2As3+ + 3S2— 二 As2S3 Sb2+ + S2— 二 SbS Cd2+ + S2- = CdS其中CaS 、 CaC0:, 、 MgS、 MgCO., 、 FeS、 Fe (0H) 2、 CdS、 As2S:s、 SbS、 PbS等物質(zhì)以沉淀形式出現(xiàn),同時(shí)多聚硫酸鐵、聚合硫酸氯化鐵 鋁(PAFCS)為絮凝劑,使這些細(xì)小沉淀很快結(jié)塊沉降、過濾處理后, 硝水中含有很少量的鈣、鎂、鐵、砷、鉛、鎘、銻等金屬離子,再加 入處理劑進(jìn)一步處理出去后,加入適量硫酸調(diào)節(jié)硝水的PH值到7-7. 5 之間,從而使硝水中的砷、鉛、鎘、銻重金屬離子總含量低于lOppm.在本發(fā)明中還可能加入其它絮凝劑如硫酸鋁、氯化鋁、硫酸鐵、 氯化鐵、聚硅鋁(鐵)、聚磷鋁(鐵)、多聚硫酸鐵、聚合硫酸氯化鐵鋁 (PAFCS)、聚胺型-低分子量陽離子型、丙烯酰胺的共聚物,非離子型 有機(jī)高分子絮凝劑-聚丙烯酰胺、陰離子型有機(jī)高分子絮凝劑-聚丙烯 酸、聚丙烯酸鈉、聚丙烯酸鈣以及聚丙烯酰胺的加堿水解物等聚合物、 丙烯酰胺和苯乙烯磺酸鹽、木質(zhì)磺酸鹽、丙烯酸、甲基丙烯酸等共聚 物、季銨化的聚丙烯酰胺、微生物絮凝劑PF101,尤其以聚硫酸鐵、 聚合硫酸氯化鐵鋁(PAFCS)、丙烯酰胺和苯乙烯磺酸鹽、木質(zhì)磺酸鹽、 丙烯酸、甲基丙烯酸等共聚物、季銨化的聚丙烯酰胺為絮凝劑的效果 較好,以多聚硫酸鐵、聚合硫酸氯化鐵鋁(PAFCS)為絮凝劑的效果最 好。下面的實(shí)施例可更詳細(xì)地說明本發(fā)明,但不以任何形式限制本發(fā) 明。實(shí)施例卜6是生產(chǎn)無水高純度特種芒硝,實(shí)例7-8是生產(chǎn)含結(jié)晶 水的高純度特種芒硝。實(shí)施例1:用泵泵入4(^C的熱水,將礦石中的芒硝(硫酸鈉)溶解,形成含 有多種雜質(zhì)且含硫酸鈉濃度為20.7%的硝水,加入2641.4g/ra3碳酸鈉 和794. 1 g/m3的硫化鈉,然后加入氫氧化鈉使硝水的PH值達(dá)到9;再加入0. l%Wt多聚硫酸鐵使生成的各種沉淀物質(zhì)沉降,最后加入硫酸調(diào) 節(jié)硝水的PH值達(dá)到7.0,這樣經(jīng)過除去雜質(zhì)、五效熱真空蒸發(fā)水份, 形成含有結(jié)晶水的芒硝和芒硝的飽和溶液,在經(jīng)過離心分離出含結(jié)晶 水的芒硝和飽和溶液,飽和溶液返回五效熱真空蒸發(fā)釜再利用,將含 結(jié)晶水的芒硝輸入熱熔真空蒸發(fā)釜進(jìn)一步脫除芒硝中的結(jié)晶水,當(dāng)脫水釜的水分含量降低到3%時(shí),脫水釜內(nèi)的固體芒硝在45QC的情況下保 溫靜置0. 5小時(shí),再輸入LLC-1型流化床進(jìn)行冷卻分離出細(xì)小的芒硝 顆粒。硝水和生產(chǎn)得到芒硝純度的各種數(shù)據(jù)見圖2。用泵泵入7(^C的熱水,將礦石中的芒硝(硫酸鈉)溶解,形成含 有多種雜質(zhì)且含硫酸鈉濃度為32.1%的硝水,加入2872. lg/m3碳酸鈉 和836. 1 g/tf'的硫化鈉,然后加入氫氧化鈉使硝水的PH值達(dá)到10; 再加入0. 15%wt聚合硫酸氯化鐵鋁(PAFCS)使生成的各種沉淀物質(zhì)沉 降,最后加入硫酸調(diào)節(jié)硝水的PH值達(dá)到7. 1,這樣經(jīng)過除去雜質(zhì)、五 效熱真空蒸發(fā)水份,形成含有結(jié)晶水的芒硝和芒硝的飽和溶液,在經(jīng) 過離心分離出含結(jié)晶水的芒硝和飽和溶液,飽和溶液返回五效熱真空 蒸發(fā)釜再利用,將含結(jié)晶水的芒硝輸入熱熔真空蒸發(fā)釜進(jìn)一步脫除芒 硝中的結(jié)晶水,當(dāng)脫水釜的水分含量降低到3%時(shí),脫水釜內(nèi)的固體芒 硝在45eC的情況下保溫靜置0. 5小時(shí),再入LLC-I型流化床進(jìn)行冷卻 分離出細(xì)小的芒硝顆粒。硝水和生產(chǎn)得到芒硝純度的各種數(shù)據(jù)見圖2。實(shí)施例3:用泵泵入50ec的熱水,將礦石中的芒硝溶解,形成含有多種雜質(zhì) 且含硫酸鈉濃度為25.8%的硝水,加入2641. 4g/V碳酸鈉和889. 2 g/m3的硫化鈉,然后加入氫氧化鈉使硝水的PH值達(dá)到10;再加入0.259Wt 聚合硫酸氯化鐵鋁(PAFCS)使生成的各種沉淀物質(zhì)沉降,最后加入硫 酸調(diào)節(jié)硝水的PH值達(dá)到7.4,這樣經(jīng)過除去雜質(zhì)、五效熱真空蒸發(fā)水 份,形成含有結(jié)晶水的芒硝和芒硝的飽和溶液,在經(jīng)過離心分離出含 結(jié)晶水的芒硝和飽和溶液,飽和溶液返回五效熱真空蒸發(fā)釜再利用, 將含結(jié)晶水的芒硝輸入熱熔真空蒸發(fā)釜進(jìn)一步脫除芒硝中的結(jié)晶水, 當(dāng)脫水釜的水分含量降低到6%時(shí),脫水釜內(nèi)的固體芒硝在45QC的情況 下保溫靜置3. 0小時(shí),再輸入LLC-1型流化床進(jìn)行冷卻分離出細(xì)小的 芒硝顆粒。硝水和生產(chǎn)得到芒硝純度的各種數(shù)據(jù)將見圖2。 實(shí)施例4:
用泵泵入6(^C的熱水,將礦石中的芒硝溶解,形成含有多種雜質(zhì) 且含硫酸鈉濃度為29.4%的硝水,加入2684. lg/m:i碳酸鈉和870. 5 g/m:i 的硫化鈉,然后加入氫氧化鈉使硝水的PH值達(dá)到11;再加入0. 3%wt 多聚硫酸鐵使生成的各種沉淀物質(zhì)沉降,最后加入硫酸調(diào)節(jié)硝水的PH 值達(dá)到7.5,這樣經(jīng)過除去雜質(zhì)、五效熱真空蒸發(fā)水份,形成含有結(jié)晶 水的芒硝和芒硝的飽和溶液,在經(jīng)過離心分離出含結(jié)晶水的芒硝和飽 和溶液,飽和溶液返回五效熱真空蒸發(fā)釜再利用,將含結(jié)晶水的芒硝 輸入熱熔真空蒸發(fā)釜進(jìn)一步脫除芒硝中的結(jié)晶水,當(dāng)脫水釜的水分含 量降低到6%時(shí),脫水釜內(nèi)的固體芒硝在80GC的情況下保溫靜置0.5 小時(shí),再輸入LLC-I型流化床進(jìn)行冷卻分離出細(xì)小的芒硝顆粒。硝水 和生產(chǎn)得到芒硝純度的各種數(shù)據(jù)將見圖2。
實(shí)施例5:
用泵泵入65^的熱水,將礦石中的芒硝溶解,形成含有多種雜質(zhì)且含硫酸鈉濃度為30.1%的硝水,加入2631. 8g/m3碳酸鈉和870. 1 g/m3 的硫化鈉,然后加入氫氧化鈉使硝水的PH值達(dá)到10;再加入0. 3%wt 多聚硫酸鐵使生成的各種沉淀物質(zhì)沉降,最后加入硫酸調(diào)節(jié)硝水的PH 值達(dá)到7.2,這樣經(jīng)過除去雜質(zhì)、五效熱真空蒸發(fā)水份,形成含有結(jié)晶 水的芒硝和芒硝的飽和溶液,在經(jīng)過離心分離出含結(jié)晶水的芒硝和飽 和溶液,飽和溶液返回五效熱真空蒸發(fā)釜再利用,將含結(jié)晶水的芒硝 輸入熱熔真空蒸發(fā)釜進(jìn)一步脫除芒硝中的結(jié)晶水,當(dāng)脫水釜的水分含 量降低到6%時(shí),脫水釜內(nèi)的固體芒硝在80QC的情況下保溫靜置3.0 小時(shí),再輸入LLC-I型流化床進(jìn)行冷卻分離出細(xì)小的芒硝顆粒。硝水 和生產(chǎn)得到芒硝純度的各種數(shù)據(jù)見圖2。 實(shí)施例6:
用泵泵入55GC的熱水,將礦石中的芒硝溶解,形成含有多種雜質(zhì) 且含硫酸鈉濃度為27.3%的硝水,加入2766. 6g/m:i碳酸鈉和898. 4 g/m3 的硫化鈉,然后加入氫氧化鈉使硝水的PH值達(dá)到9;再加入0.2%wt 聚合硫酸氯化鐵鋁(PAFCS)使生成的各種沉淀物質(zhì)沉降,最后加入硫 酸調(diào)節(jié)硝水的PH值達(dá)到7.5,這樣經(jīng)過除去雜質(zhì)、五效熱真空蒸發(fā)水 份,形成含有結(jié)晶水的芒硝和芒硝的飽和溶液,在經(jīng)過離心分離出含 結(jié)晶水的芒硝和飽和溶液,飽和溶液返回五效熱真空蒸發(fā)釜再利用, 將含結(jié)晶水的芒硝輸入熱熔真空蒸發(fā)釜進(jìn)一步脫除芒硝中的結(jié)晶水, 當(dāng)脫水釜的水分含量降低到3%時(shí),脫水釜內(nèi)的固體芒硝在80GC的情況 下保溫靜置0. 5小時(shí),再輸入LLC-1型流化床進(jìn)行冷卻分離出細(xì)小的 芒硝顆粒。硝水和生產(chǎn)得到芒硝純度的各種數(shù)據(jù)見圖2。
實(shí)施例7:用泵泵入67^的熱水,將礦石中的芒硝溶解,形成含有多種雜質(zhì)
且含硫酸鈉濃度為31.1%的硝水,加入2831. 4g/nf碳酸鈉和854. 1 g/m3 的硫化鈉,然后加入氫氧化鈉使硝水的ra值達(dá)到11;再加入O. 18%wt
多聚硫酸鐵使生成的各種沉淀物質(zhì)沉降,最后加入硫酸調(diào)節(jié)硝水的ra
值達(dá)到7.1,這樣經(jīng)過除去雜質(zhì)、五效熱真空蒸發(fā)水份,形成含有結(jié)晶 水的芒硝和芒硝的飽和溶液,在經(jīng)過離心分離出含芒硝的過飽和溶液, 得到含結(jié)晶水的高純度特種芒硝,飽和溶液返回五效熱真空蒸發(fā)釜再 利用。硝水和生產(chǎn)得到芒硝純度的各種數(shù)據(jù)見圖3。 實(shí)施例8:
用泵泵入59°<:的熱水,將礦石中的芒硝溶解,形成含有多種雜質(zhì) 且含硫酸鈉濃度為29.3%的硝水,加入3282. 3g/V碳酸鈉和894. 1 g/m3 的硫化鈉,然后加入氫氧化鈉使硝水的PH值達(dá)到9;再加入0.3%wt 聚合硫酸氯化鐵鋁(PAFCS)使生成的各種沉淀物質(zhì)沉降,最后加入硫 酸調(diào)節(jié)硝水的PH值達(dá)到7. 2,其他同實(shí)施例7硝水和生產(chǎn)得到芒硝純 度的各種數(shù)據(jù)見圖3。
權(quán)利要求
1.一種高純度特種芒硝的制造方法,用泵泵入40-70℃的熱水,將礦石中的芒硝溶解,形成含有多種雜質(zhì)的硝水,經(jīng)過化學(xué)處理除去鈣、鎂等離子以及鐵、砷、鉛、鎘、銻等重金屬離子雜質(zhì)、采用真空加熱蒸發(fā)水份后,冷卻形成含有一定結(jié)晶水的芒硝和芒硝的飽和溶液,離心分離得到含結(jié)晶水的濕硝,濕硝輸送到干燥裝置進(jìn)行干燥,并經(jīng)流化床處理,從而得到高純度的無水特種芒硝,其中在化學(xué)除雜處理時(shí),根據(jù)原硝水中測得鈣鎂離子的含量計(jì)算加入碳酸鈉的量,過量10-20%加入碳酸鈉;并根據(jù)原硝水中測得鐵、砷、鉛、鎘、銻等重金屬離子含量計(jì)算加入硫化鈉的量,過量20-30%加入硫化鈉;然后加入氫氧化鈉使硝水的PH值達(dá)到9-11;再加入0.1-0.3%wt的絮凝劑使生成的各種沉淀物質(zhì)沉降,最后加入硫酸調(diào)節(jié)硝水的PH值達(dá)到7-7.5。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高純度特種芒硝的制造方法,其特征為,所 述絮凝劑為多聚硫酸鐵或聚合硫酸氯化鐵鋁。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高純度特種芒硝的制造方法,其特征為,所 述含結(jié)晶水的濕硝在溫度為45-80QC保溫靜置0. 5-3. 0小時(shí)干燥后 進(jìn)行流化床處理。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高純度特種芒硝的制造方法,其特征為,采 用五效熱真空蒸發(fā)釜進(jìn)行真空加熱蒸發(fā)處理。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種高純度特種芒硝的制造方法,用泵泵入40-70℃的熱水,將礦石中的芒硝溶解,形成含有多種雜質(zhì)的硝水在化學(xué)除雜處理時(shí),根據(jù)原硝水中測得鈣鎂離子的含量計(jì)算加入碳酸鈉的量,同時(shí)過量10-20%;并根據(jù)原硝水中測得鐵、砷、鉛、鎘、銻等重金屬離子含量計(jì)算加入硫化鈉的量,過量20-30%;然后加入氫氧化鈉使硝水的pH值達(dá)到9-11;再加入0.1-0.3%wt多聚硫酸鐵、聚合硫酸氯化鐵鋁使生成的各種沉淀物質(zhì)沉降,最后加入硫酸調(diào)節(jié)硝水的pH值達(dá)到7-7.5。所述含結(jié)晶水的濕硝在溫度為45-80℃保溫靜置0.5-3.0小時(shí)干燥后進(jìn)行流化床處理;從而得到高純度的無水特種芒硝。該芒硝在室溫較長的放置不會結(jié)塊,可廣泛用于食品、醫(yī)藥等行業(yè)。
文檔編號C01F5/16GK101602514SQ20081004465
公開日2009年12月16日 申請日期2008年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月10日
發(fā)明者余大海, 劉文良, 劉澤民, 張大明, 茍興無 申請人:四川川眉特種芒硝有限公司