專利名稱：一種粗顆粒無水芒硝的制造工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于無機化學品的精加工領域，或精細化工領域。
背景技術：
而無水硫酸鈉也稱無水硝、無水芒硝、元明粉；白色細粒結晶或粉末，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(Na2SO4 · 7H20)為白色斜方晶體。加熱至 24. 4°C時轉為無水物。硫酸鈉與碳在高溫反應時被還原為硫化鈉因此，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、、化工等工藝。此外，還用作有色金屬選礦、瓷釉、橡膠、化肥、輕質料的摻混劑，也是水 泥、混泥土的添加劑以及有機化工產品合成和制備的催化劑。傳統(tǒng)的制硝工藝流程是將硝水熱蒸發(fā)濃縮，形成芒硝的過飽和溶液，采用離心分 離出芒硝晶體，然后，將芒硝晶體進行干燥制得芒硝，像這樣生產得到的芒硝貯存一定時間 后就會產生結塊，從而在使用的時造成很多不便。在中國專利號CN =00112995. 3中介紹了用冷卻、熱熔法及其熱熔塔生產無水芒 硝的方法，主要是采用冷卻硝水，使芒硝從硝水中結晶析出，然后采用熱熔法將芒硝晶體中 的結晶水脫除，雖然該方法的工藝流程較短，但是電能消耗較大，最主要是采用制冷機循環(huán) 冷卻硝水，由于該方法是采用的開放式工藝流程，同時，該方法還只能采用間歇式的生產方 式；像這樣得到芒硝也會最后結塊。在中國專利號CN200510137987. 2中介紹了用天然鹽湖芒硝生產大顆粒無水硫酸 鈉的方法，它經(jīng)過洗硝、化硝、精制、沉降、加硫酸中和、得到清硝液，在將其強制蒸發(fā)，離心 脫水，熱風干燥，制成成品。該方法采用的工藝流程實際上是先將硝水制成含結晶水的芒 硝，然后再脫除芒硝中的結晶水，最后得到大顆粒無水芒硝的生產工藝流程；該方法得到的 芒硝也會最后結塊。在中國專利號CN101041444A中介紹了用鹽水溶液冷凍結晶分離芒硝(硫酸鈉) 的方法，它經(jīng)過PH值調節(jié)、預冷、控制結晶溫度在0-10°C、分離、再結晶，制成成品。該方法 采用的工藝流程實際上是先將硝水制成含結晶水的芒硝，然后再脫除芒硝中的游離水，最 后得到含結晶水的芒硝生產工藝流程；采用該工藝方法制造含結晶水的芒硝其能耗高，芒 硝純度也不高，同時不利于大規(guī)模生產。在中國專利號97116654. 4中介紹一種冷凍結晶生產含結晶水的芒硝的生產方 法，它經(jīng)過脫鹵、濃縮、灘曬、收集、除雜等工藝流程，該方法主要采用冷卻濃縮、曬制的方 法，且熱天溫度控制18°C，冬春季節(jié)控制在10°C，其目的是這樣一步法結晶制造含結晶水 的芒硝，但是，這樣制造出的芒硝純度不高，而且需要采收場地大等不利因數(shù)，同時要想年 產數(shù)十萬噸的可能性很小。在中國專利號2008100446515中介紹了一種高純度特種芒硝的制造方法，它采 用了物理和化學的方法處理含有各種雜質的硝水，與本發(fā)明中精制純化硝水的方法有較大的區(qū)別，為了提高處理的效率，本發(fā)明不需要澄清硝水，直接經(jīng)過過濾除去機械雜質。同時 采用絮凝劑和沉淀劑迅速將硝水里的鈣鎂等金屬化合物沉淀和澄清除去。本發(fā)明的目的是研究一種粗顆粒無水芒硝的制造工藝，使其能夠克服現(xiàn)有芒硝生 產技術的缺點，在保證產品純度高的前提下，具有更加理想的單位產能，克服芒硝生產工藝 流程中儲存設備過多等缺點，從而使生產工藝流程縮短。并使制得的無水粗顆粒芒硝在貯 存3-3. 5年的時間之內不會結塊，也減少芒硝中粗大顆粒狀的芒硝存在。

發(fā)明內容
一種粗顆粒無水芒硝的制造工藝，在DCS自動化監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控以及AK液體平衡 流量計的調控下將井下輸送的一定濃度原硝水經(jīng)一級管道過濾器除去機械雜質、多級離子 交換精制純化處理得到極低雜質含量的精硝水，輸入連續(xù)化結晶工藝系統(tǒng)，經(jīng)一級離心機 進行連續(xù)固-液分離，得到的芒硝晶體，再輸入螺旋式真空干燥機干燥除去水份，最后輸入 流化床處理，得到粗顆粒無水芒硝。其具體制造工藝如下
1、在DCS自動化監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控以及AK液體平衡流量計的調控下從礦井下輸出 的原硝水的工藝流程管道中經(jīng)過一級管道過濾器除去0. 05mm以上的機械雜質。2、在DCS自動化監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控以及AK液體平衡流量計的調控下將1)處理后的 硝水，經(jīng)過8級離子交換器處理除去硝水中的鈣、鎂等離子以及鐵、砷、鉛、鎘、銻等重金屬 離子，使其砷、鉛、鎘、銻等金屬離子在硝水中的總含量低于35-50ppm，得到精制芒硝水。3、在DCS自動化監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控以及AK液體平衡流量計的調控下將2)精制純 化后的精硝水泵入連續(xù)化結晶系統(tǒng)，在其中精硝水與1_3°C的冷水進行熱交換，形成含有 10-20%硫酸鈉晶體的過飽和溶液——晶漿；晶漿從結晶器的底部輸入，再輸入第二結晶 器，在輸入第三結晶器，晶體在結晶器內長大到2-3mm，從而形成35-40%的晶漿，然后將晶 漿輸入稠厚器，含硫酸鈉的飽和溶液清液又返回熱交換器進一步參與循環(huán)冷卻，這樣就實 現(xiàn)了芒硝晶體的連續(xù)化結晶工藝。4、在DCS自動化監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控以及AK液體平衡流量計的調控下將3)得到 35-40%的晶漿輸入稠厚器，在其中繼續(xù)使晶漿混合液中的芒硝晶體濃度增到50-80%其清 液從稠厚器的頂部返回礦井繼續(xù)使用，在稠厚器形成的高濃度芒硝晶體的混合液輸入一級 離心機脫水。5、在DCS自動化監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控以及AK液體平衡流量計的調控下將4)得到的高 濃度芒硝晶體混合液輸入一級離心機脫水工藝流程，形成含自由水2-3%的芒硝晶體。6)、在DCS自動化監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控以及AK液體平衡流量計的調控下將5)得到 含自由水為0. 5-1 %的芒硝晶體，輸入三級螺旋式真空干燥機進行干燥，干燥溫度控制在 150-200°C，再輸入流化床處理，得到含水量為0. 2-0. 3%的無水粗顆粒芒硝7)、在DCS自動化監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控以及AK液體平衡流量計的調控下將5)得到的 產物經(jīng)過流化床處理后的無水芒硝在3-3. 5年之內不結塊。本發(fā)明工藝具有以下特點1、粘附在熱交換器的內壁、結晶器內壁、稠厚器內壁的芒硝晶體少，減少了清理時 間，生產效率高，節(jié)約能耗。2、采用AK液體平衡流量計，控制調節(jié)原硝水、精制硝水的體積流量。
3、采用DCS自動化監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控以及AK液體平衡流量計的調控控制原硝水的 硫酸鈉濃度，以及結晶器、稠厚器內晶漿濃度。4、采用結晶器能夠在很短的時間之內時間晶體長大到2_3mm。5、采用晶體稠厚器在很短的時間之內使晶漿濃度提高到50-80%，6、采用一級離心脫水技術，提高芒硝晶體的產能。7、采用多級螺旋式真空干燥機，簡化了芒硝晶體脫水工藝流程，提高芒硝產能。8、該生產工藝流程采用閉路水循環(huán)系統(tǒng)，使廢水的排放量降低到最低的水平，有 利于環(huán)境保護。本發(fā)明采用管道過濾器的目的，一方面減少過濾用的原硝水沉降池，另一方面也 縮短了工藝流程，還減少原硝水沉降池的清淤等工作，降低了生產運營成本。采用離子交換器，一方面使精制芒硝水中除鈉離子以外的各種金屬離子含量降到 最低，另一方面是不加入除去鈣、鎂等離子以及鐵、砷、鉛、鎘、銻等重金屬離子使用的添加 齊U，降低運營成本，同時工藝流程縮短到以前工藝流程的30%。采用結晶器，一方面提高生產效率，另一方面降低能源消耗。因為在連續(xù)結晶系統(tǒng) 中，必須使晶漿混合液的溫度保持在ιο-irc，只有這樣才能使芒硝晶體的濃度保持在穩(wěn)定 的狀態(tài)，有利于芒硝飽和液體的結晶。為此本發(fā)明完全打破傳統(tǒng)芒硝的生產工藝，采用連續(xù)化結晶芒硝的制造工藝流 程，通過采用DCS自動化監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控以及AK液體平衡流量計的調控以及AK液體平衡 流量計的調控系統(tǒng)、管道過濾系統(tǒng)、離子交換系統(tǒng)、連續(xù)結晶系統(tǒng)、以及連續(xù)離心脫水系統(tǒng)、 連續(xù)螺旋式真空干燥系統(tǒng)等工藝流程，流化床處理系統(tǒng)。不僅提高了芒硝的產能、而且還縮 短無水芒硝生產工藝流程，同時還提高芒硝的產品純度，降低生產運營成本。本發(fā)明的工藝，是在DCS自動化監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控以及AK液體平衡流量計的調控 下將井下輸送的24-30° Be濃度原硝水經(jīng)一級管道過濾器除去機械雜質、四級離子交換 器精制純化處理得到極低雜質含量的精硝水，輸入連續(xù)化結晶工藝系統(tǒng)，在連續(xù)化結晶系 統(tǒng)中有熱交換器、結晶器和稠厚器等設備，精制硝水在熱交換器中與1_3°C的冷水進行熱 交換，形成含有10-20%硫酸鈉晶體的過飽和溶液——晶漿；晶漿從第一結晶器的底部輸 入，再輸入第二結晶器底部，在輸入第三結晶器底部，晶體在結晶器內長大到2-3mm，從而形 成35-40%的晶漿，含硫酸鈉的飽和溶液清液又返回熱交換器進一步參與循環(huán)冷卻，然后將 35-40%的晶漿輸入稠厚器，在其中繼續(xù)使晶漿混合液中的芒硝晶體濃度增到50-80%其清 液從稠厚器的頂部返回礦井繼續(xù)使用，在稠厚器形成的高濃度芒硝晶體的混合液輸入一級 離心機脫水，高濃度的晶漿混合液經(jīng)過一級離心機脫水后，形成含自由水0. 5-1 %的芒硝晶 體，輸入三級螺旋式真空干燥機，干燥溫度控制在150-20(TC，經(jīng)過流化床處理后，輸入自動 化包裝系統(tǒng)進行包裝。本發(fā)明所采用管道過濾器采用進口全不銹鋼過濾芯，過濾孔用激光打孔，孔徑大 小均勻，過濾孔分布合理，滿足除去不同粒徑的機械雜質，比目前國內管道過濾器濾芯采用 的一次性高分子材料網(wǎng)濾芯、陶瓷過濾芯、不銹鋼網(wǎng)過濾芯該過濾器沖洗簡單，消耗少，使 用壽命長等特點。本發(fā)明所采用的離子交換器是安裝在工藝流程的管道上，一共安裝8臺 離子交換器，即一級陽離子交換器一二級陽離子交換器一三級陽離子交換器一一級陰離子 交換器。
原硝水經(jīng)過工藝管道上的一級管道過濾器除去機械雜質以后，輸入一級陽離子交 換器，再輸入二級陽離子交換器，再輸入三級陽離子交換器，再輸入一級陰離子交換器，經(jīng) 過這樣處理使精制芒硝水中除鈉離子以外的各種金屬離子含量降到最低，同時不加入除去 鈣、鎂等離子以及鐵、砷、鉛、鎘、銻等重金屬離子使用的添加劑，以帶入其他離子降低精制 硝水的品質；DCS系統(tǒng)是項目分散控制系統(tǒng)的英文縮寫，是一種控制領域的“混合功能型”控制 系統(tǒng)，可實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、過程控制、順序控制等實時任務。之所以被成為“混合功能型”控制 系統(tǒng)，是因為系統(tǒng)在進行功能設計時，除保留了常規(guī)DCS系統(tǒng)強大的模擬量處理和回路控 制功能，還兼具快速邏輯控制功能及更高的系統(tǒng)實時性性能。


附圖1為本發(fā)明工藝流程簡圖。
具體實施例方式下面對本發(fā)明工藝作進一步的詳述。實施例1 在DCS自動化監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控以及AK液體平衡流量計的調控下將井 下輸送的24° Be濃度原硝水經(jīng)一級管道過濾器除去機械雜質、四級離子交換器精制純化 處理得到極低雜質含量的精硝水，輸入連續(xù)化結晶工藝系統(tǒng)，在連續(xù)化結晶系統(tǒng)中有熱交 換器、結晶器和稠厚器等設備，精制硝水在熱交換器中與1°C的冷水進行熱交換，形成含有 20%硫酸鈉晶體的過飽和溶液——晶漿；晶漿從結晶器的底部輸入，晶體在結晶器內長大 到平均粒徑為2mm，從而形成35%的晶漿，其上部含硫酸鈉的飽和溶液清液從溢流口又返 回熱交換器進一步參與循環(huán)冷卻，這樣就實現(xiàn)了芒硝晶體的連續(xù)化結晶工藝，然后將35% 的晶漿輸入稠厚器，在其中繼續(xù)使晶漿混合液中的芒硝晶體濃度增到50%，其清液從稠厚 器的頂部返回礦井繼續(xù)使用，在稠厚器形成的高濃度芒硝晶體的混合液輸入一級離心機脫 水，形成含自由水1.0%以下的芒硝晶體，輸入三級螺旋式真空干燥機進行干燥，干燥溫度 控制在150°C，再輸入流化床處理后，輸入自動化包裝系統(tǒng)進行包裝。得到芒硝晶體檢測各 種數(shù)據(jù)見表1。實施例2 在DCS自動化監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控以及AK液體平衡流量計的調控下將井下 輸送的24Be濃度原硝水經(jīng)三級管道過濾器除去機械雜質、八級離子交換器精制純化處理 得到極低雜質含量的精硝水，輸入連續(xù)化結晶工藝系統(tǒng)，在連續(xù)化結晶系統(tǒng)中有熱交換器、 結晶器和稠厚器等設備，精制硝水在熱交換器中與3°C的冷水進行熱交換，形成含有20% 硫酸鈉晶體的過飽和溶液——晶漿混合液；晶漿從結晶器的底部輸入，晶體在結晶器內 長大到平均粒徑為3mm，從而形成40%的晶漿，其上部含硫酸鈉的飽和溶液清液從溢流口 又返回熱交換器進一步參與循環(huán)冷卻，這樣就實現(xiàn)了芒硝晶體的連續(xù)化結晶工藝，然后將 40%的晶漿輸入稠厚器，在其中繼續(xù)使晶漿混合液中的芒硝晶體濃度增到80%其清液從稠 厚器的頂部返回礦井繼續(xù)使用，在稠厚器形成的高濃度芒硝晶體的混合液輸入一級離心機 脫水，形成含自由水0. 5 %的芒硝晶體，輸入三級螺旋式真空干燥機進行干燥，干燥溫度控 制在180°C再輸入流化床處理后，輸入自動化包裝系統(tǒng)進行包裝。得到芒硝晶體檢測數(shù)據(jù)將 見表1。
實施例3 在DCS自動化監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控以及AK液體平衡流量計的調控下將井 下輸送的24-3 0° Be濃度原硝水經(jīng)三級管道過濾器除去機械雜質、八級離子交換器精制純 化處理得到極低雜質含量的精硝水，輸入連續(xù)化結晶工藝系統(tǒng)，在連續(xù)化結晶系統(tǒng)中有熱 交換器、結晶器和稠厚器等設備，精制硝水在熱交換器中與;TC的冷水進行熱交換，形成含 有15%硫酸鈉晶體的過飽和溶液——晶漿；晶漿從結晶器的底部輸入，晶體在結晶器內長 大到平均粒徑為2. 5mm，從而形成37%的晶漿，其上部含硫酸鈉的飽和溶液清液從溢流口 又返回熱交換器進一步參與循環(huán)冷卻，這樣就實現(xiàn)了芒硝晶體的連續(xù)化結晶工藝，然后將 37%的晶漿輸入稠厚器，在其中繼續(xù)使晶漿混合液中的芒硝晶體濃度增到60%其清液從稠 厚器的頂部返回礦井繼續(xù)使用，在稠厚器形成的高濃度芒硝晶體的混合液輸入一級離心機 脫水，形成含自由水0. 6%的芒硝晶體，輸入三級螺旋式真空干燥機進行干燥，干燥溫度控 制在200°C，再輸入流化床處理后，輸入自動化包裝系統(tǒng)進行包裝。得到芒硝晶體檢測數(shù)據(jù) 見表1。表 權利要求
一種粗顆粒無水芒硝的制造工藝，在DCS自動化監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控以及AK液體平衡流量計的調控下將井下輸送的一定濃度原硝水經(jīng)管道過濾器除去機械雜質、多級離子交換精制純化處理得到低金屬離子雜質含量的精硝水，經(jīng)調節(jié)PH值之后，輸入連續(xù)化結晶工藝系統(tǒng)，經(jīng)一級離心機進行連續(xù)固-液分離，得到的芒硝晶體，再輸入多級螺旋式真空干燥機干燥后，再輸入流化床處理器處理，得到長時間堆放不結塊的無水粗顆粒芒硝，其具體制造工藝如下1)、在DCS自動化監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控以及AK液體平衡流量計的調控下從礦井下輸出的原硝水的工藝流程管道中經(jīng)一級管道過濾器除去0.05mm以上的機械雜質；2)、在DCS自動化監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控以及AK液體平衡流量計的調控下將1)處理后的硝水，經(jīng)過多級離子交換器處理除去硝水中的鈣、鎂、氯離子以及鐵、砷、鉛、鎘、銻等重金屬離子，使其砷、鉛、鎘、銻金屬離子在硝水中的總含量35-50pm，從而得到精制的芒硝水；3)、在DCS自動化監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控以及AK液體平衡流量計的調控下將2)精制純化后的精硝水泵入連續(xù)化結晶系統(tǒng)，在其中精硝水與1-3℃的冷水進行熱交換，形成含有10-20％硫酸鈉晶體的過飽和溶液——晶漿；晶漿從結晶器的底部輸入，再輸入第二結晶器，第三結晶器，晶體在結晶器內長大到2-3mm，從而形成30-35％的晶漿，然后將晶漿輸入稠厚器，含硫酸鈉的飽和溶液清液從溢流口又返回熱交換器進一步參與循環(huán)冷卻實現(xiàn)芒硝的連續(xù)化結晶；4)、在DCS自動化監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控以及AK液體平衡流量計的調控下將3)得到30-35％的晶漿輸入稠厚器，在其中繼續(xù)使晶漿混合液中的芒硝晶體濃度增到60-70％，其清液從稠厚器的頂部返回礦井繼續(xù)使用，在稠厚器形成的高濃度芒硝晶體的混合液輸入一級離心機脫水；5)、在DCS自動化監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控以及AK液體平衡流量計的調控下將4)得到的高濃度芒硝晶體混合液輸入一級離心機連續(xù)脫水工藝流程，高濃度的晶漿混合液經(jīng)過一級離心機脫水后，形成含自由水2-3％的晶體型芒硝；6)、在DCS自動化監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控以及AK液體平衡流量計的調控下將5)得到含自由水為0.5-1％的芒硝晶體，輸入三級螺旋式真空干燥機進行干燥，干燥溫度控制在150-200℃，再輸入流化床處理，得到含水量為0.2-0.3％的無水粗顆粒芒硝；
2.根據(jù)權利要求1所述粗顆粒無水芒硝的制造工藝，其特征在于，在DCS自動化監(jiān)控系 統(tǒng)的監(jiān)控以及AK液體平衡流量計的調控下所述用于離子交換器是直接安裝在工藝流程的 管道上，共有4級離子交換器，即一級陽離子交換器一二級陽離子交換器一三級陽離子交 換器一一級陰離子交換器。
3.根據(jù)權利要求1所述粗顆粒無水芒硝的制造工藝，其特征在于，在DCS自動化監(jiān)控 系統(tǒng)的監(jiān)控以及AK液體平衡流量計的調控下所述之三級螺旋式真空干燥機被分為初級干 燥、次級干燥、三級干燥，同時伴有真空系統(tǒng)，便于芒硝干燥時水分排出，還伴有撲沫系統(tǒng)， 便于每級干燥芒硝時因抽真空，隨水分帶出的芒硝顆粒，以及水分回收系統(tǒng)，帶出芒硝回收 系統(tǒng)及其返回系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種粗顆粒無水芒硝的制造工藝，在DCS自動化監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控以及AK液體平衡流量計的調控以及AK液體平衡流量計的調控下將井下輸送的一定濃度原硝水經(jīng)一級管道過濾器除去機械雜質、四級離子交換器精制純化處理得到極低雜質含量的精硝水，經(jīng)調節(jié)pH值，輸入連續(xù)化結晶工藝系統(tǒng)，經(jīng)一級離心機進行連續(xù)固-液分離，再輸入多級螺旋式真空干燥機干燥除去水分后，輸入流化床處理，分離出粗大顆粒的芒硝后，得到粗顆粒無水芒硝。
文檔編號C01D5/00GK101844779SQ201010178868
公開日2010年9月29日 申請日期2010年5月20日 優(yōu)先權日2010年5月20日
發(fā)明者劉文良, 劉澤民, 張大明, 李春先, 李棟良, 李洪清, 茍興無 申請人:四川川眉特種芒硝有限公司