專利名稱：氯化鈉溶液精制除鎂的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用堿沉淀法從含有鎂離子的氯化鈉溶液中除去鎂離子的方法，適用于氯化鈉鹽水及鹵水的精制過程，以及從海水或氯化鎂鹵水中制取氫氧化鎂的生產(chǎn)過程。
氯化鈉溶液中所含有的鎂離子一般都用添加一種堿沉淀劑(例如Ca(OH)2或NaOH溶液等)，使之生成溶度積很小的Mg(OH)2沉淀而除去。但該法的主要缺點是，由于液相中的鎂離子與氫氧根離子的交互反應(yīng)速度極快，導(dǎo)致生成的Mg(OH)2的結(jié)晶細微，泥漿呈膠體狀態(tài)，除鎂后的NaCl溶液泥漿的液固分離甚為困難，精制鹽水中懸浮物含量高波動大，由此導(dǎo)致制堿(純堿或燒堿)生產(chǎn)的技術(shù)經(jīng)濟指標下降，消耗增加，成本升高，渣中含鹽量高，污染環(huán)境;同時造成精制過程設(shè)備大，投資高。
在現(xiàn)有的改進方案中，通常采用返回沉降槽泥漿、添加絮凝劑等手段，以改善泥漿的過濾性能(如《氯堿工業(yè)》1987年第9期，第4-7頁“用處理的鹽泥提高鹽水質(zhì)量”及《氯堿工業(yè)》1989年第8期，第9-10頁“助沉劑的配制及添加”所介紹的)，但效果不理想。而美國專利US4336232介紹的方法，是嚴格按先加NaCO3，再加NaOH的順序控制添加量，Na2CO3過量不少于0.6g/l，NaOH過量不少于0.1g/l，沉鎂過程帶有機械攪拌并與預(yù)先沉淀的鈣渣共同生成容易過濾的絮狀物，但需要特制的過濾器進行過濾。
針對上述方法的不足，本發(fā)明的目的是，提出一種能夠抑制Mg(OH)2晶核生成速度、促進Mg(OH)2結(jié)晶長大速度的方法，藉以大幅度提高鹽水泥漿沉降速度，使之易于過濾洗滌，同時使精制鹽水中懸浮物含量降低，NaCl損失減少和能防止環(huán)境污染。
本發(fā)明的目的是通過下述措施實現(xiàn)的設(shè)有一個單獨的沉鎂過程，在沉鎂過程中，以中等強度攪拌泥漿，在鹽水泥漿溫度為15-65℃，泥漿中Mg(OH)2濃度為20-40g/l的范圍，工作pH值在9.2-11.2的范圍按與泥漿溫度、泥漿濃度反向?qū)?yīng)的方式選擇，并控制其波動＜0.2pH值。
工作pH值與溫度和泥漿含量(晶種量)有關(guān)。一般來說，鹽水泥漿溫度低、泥漿含量低，則泥漿工作pH值趨于升高;反之亦然。當(dāng)鹽水泥漿溫度為15℃、濃度為20g/l時，pH值為11.2;鹽水泥漿溫度為65℃、濃度為40g/l時，pH值為9.2。這樣確定工作pH值，減慢了離子間的交互反應(yīng)速度，同時在高濃度泥漿的作用下可以有效地控制新晶核的生成，促使晶核長大。從簡化工藝和減少能耗的角度考慮，溫度可選在較低范圍，最好是在20-30℃。
晶種泥漿中的Mg(OH)2粒徑最好是控制在5μ以下，以提高晶種活度。
為使粗鹽水、晶種泥漿及堿沉淀劑迅速混合均勻，應(yīng)將粗鹽水與堿沉淀劑同時連續(xù)添加，并加以中等強度的攪拌。
進入沉鎂過程的含鎂離子的鹽水，其pH值不應(yīng)大于9.2，以免溶液中的鎂離子在本發(fā)明規(guī)定的特征條件之外預(yù)先大量沉淀出來。鹽水中NaCl濃度不限，鎂離子濃度應(yīng)小于17g/l，鎂鈣比及其它雜質(zhì)不限;當(dāng)然，鹵水中的鈣、鎂含量低時為好，可減少堿的消耗。
附

圖1為用堿沉淀劑從氯化鈉溶液中沉淀鎂離子的工藝流程圖;
附圖2為用純堿燒堿法從氯化鈉溶液中沉淀鎂離子的工藝流程圖。
下面將結(jié)合附圖進一步說明。
如圖1所示，接近飽和的鹽水或鹵水與返回泥漿及堿沉淀劑連續(xù)地添加到帶中等攪拌強度的沉鎂槽內(nèi)，沉鎂槽內(nèi)泥漿溫度可在15-65℃范圍內(nèi)選定，泥漿濃度為20-40g/l，鹽水的添加速度通過流量計根據(jù)生產(chǎn)能力平衡給定。當(dāng)堿沉淀劑用NaOH時，工作pH值的范圍為9.2-10.6;當(dāng)用Ca(OH)2時，工作pH值的范圍為10-11.2。當(dāng)工作pH值小于9.8時，應(yīng)加入Ca(OH)2或NaOH調(diào)到液相中OH濃度為0.1g/l左右。隨時間的進行，從沉鎂槽溢流出的泥漿先流到一個水力混合器，同時添加預(yù)先制備好的濃度為千分之一至萬分之五的聚丙烯酰胺(PAM)、聚丙烯酸鈉(TXY)或羧甲基纖維素(CMC)到水力混合器中，添加量為鹽水泥漿總重量的十萬分之一至百萬分之一。混合均勻后的泥漿進入沉降槽沉降分離泥渣，沉降槽底流的泥漿濃度為95-150g/l，并經(jīng)分級機分級，分級機的溢流中Mg(OH)2小于5μ的粒徑約占95%，作為晶種返回到沉鎂槽，分級機底流進入過濾機過濾及洗滌。沉降槽溢流與過濾機濾液合并為除鎂精制鹽水，其中鎂離子含量小于1ppm。鹽水中鈣離子的凈化銨通常方法添加NaCO3或NH4CO3除去。
如圖2所示，當(dāng)采用原鹽并用回收鹽水、洗液及新水溶解原食鹽制取精鹽水時，應(yīng)當(dāng)在一個碳酸化槽內(nèi)通入CO2氣(或煙氣)，對上述溶液進行碳酸化處理，使NaOH轉(zhuǎn)化為Na2CO3，其中生成的Na2CO3量應(yīng)足以保證粗鹽水中的鈣離子全部生成CaCO3，并至少過量0.4-0.6g/l?？刂铺妓峄芤旱膒H值為9.2為宜。碳酸化完成液再與新水一起加到溶鹽桶內(nèi)制取粗鹽水，同時除鈣。粗制鹽水連續(xù)加到帶中等攪拌強度的沉鎂槽內(nèi)，同時從沉降槽底流的分級機溢流口返回泥漿含量為95-150g/l的泥漿進沉鎂槽，并保持沉鎂槽中Mg(OH)2濃度為20-40g/l。含NaOH15-25%(重量)的溶液的添加速度由給定的沉鎂槽內(nèi)工作pH值決定，通過自動調(diào)節(jié)控制NaOH溶液的加量。沉鎂槽內(nèi)作業(yè)溫度可選定在15-65℃范圍內(nèi)進行，但最好是在20-30℃下進行，這樣不但可以降低汽耗還可以簡化工藝過程。沉鎂槽容積按總泥漿量在槽內(nèi)停留20-40分鐘設(shè)計為宜。隨過程進行泥漿會連續(xù)地從沉鎂槽溢流口流入沉降槽上方的水力混合器，再進入沉降槽。沉降槽底流經(jīng)水力旋流器分級，水力旋流器的溢流返回到沉鎂槽，底流則進過濾機過濾及洗滌。濾渣含水率約50%左右，可綜合利用或堆存。洗液則返回到碳酸化槽。沉降槽溢流及過濾機濾液合并為精制鹽水，液相中鎂＜1ppm，鈣＜4ppm。
本發(fā)明和已有技術(shù)比較，具有下列優(yōu)點1.鹽水泥漿具有優(yōu)良的沉降過濾性能，其沉降速度為3-8.1m/h，過濾系數(shù)為500-2980×10-7cm/s，從而大幅度地提高了沉降過濾設(shè)備的生產(chǎn)能力。
2.鹽水精制過程作業(yè)連續(xù)、穩(wěn)定，過堿量少，懸浮物含量低，精制鹽水中鈣小于4ppm，鎂小于1ppm。
3.工藝流程及設(shè)備簡單，可與現(xiàn)有鹽水精制工藝緊密結(jié)合，生產(chǎn)過程能連續(xù)自動控制。
4.兩堿用量少，氯堿廠可不必外購蘇打，不耗或少耗鹽酸;NaCl損失小，泥渣可綜合利用或堆存，消除或減輕了環(huán)境污染，社會效益和綜合經(jīng)濟效益好。
實施例1.用粗鹽水10升，其化學(xué)組成(g/l)為NaCl 312，Ca2+0.69，Mg2+0.79，SO2-42.20，20℃時pH值為7.2。作為堿沉淀劑用的石灰乳的化學(xué)組成(g/l)為CaO136.80，MgO0.76，F(xiàn)e2O30.02，Al2O30.22，SiO20.54，20℃時pH值為12.45。作為晶種用的泥漿以含Mg(OH)2為主、泥漿濃度為98g/l。粗鹽水、石灰乳及作為晶種用的泥漿，連續(xù)加到一個φ200×120mm的沉鎂槽內(nèi)，保持泥漿溫度為20℃±0.5℃，泥漿濃度為30±2g/l，堿的添加速度由工作pH值為11.2±0.2給定。沉鎂作業(yè)時間共計144分鐘。沉鎂作業(yè)完成后，將泥漿移到一個200×600mm的沉降筒內(nèi)，往沉降筒內(nèi)添加預(yù)先制備的濃度為千分之一的PAM溶液15ml，上下充分攪拌均勻后靜置20分鐘，測得沉降速度為4.2m/h。用虹吸法取出上清液9.8升，余下5.78升壓縮區(qū)泥在真空度為0.06MPa，過濾面積為630cm2的假底過濾器中過濾，過濾時間151秒鐘，獲得濾液4.53升，過濾系數(shù)為1429×10-7cm/s。上清液與濾液合并為除鎂鹽水，其化學(xué)組成(g/l)為NaCl311.80，Ca2+1.52，Mg2+0.0008，SO2-42.19。用3升50℃熱水對濾餅進行不卸泥洗滌，最末次洗液中NaCl濃度1.81g/l。將濾餅烘干共重565克，其化組成(%)為MgO66.74，CaO0.8，F(xiàn)e2O30.29，Al2O30.21，SiO20.47，Cl-0.23，灼減31.08。
2.用化學(xué)組成(g/l)為NaCl305，Ca2+0.23，Mg2+0.46，SO2-41.42，20℃時pH值為7.1的粗鹽水10升。作為晶種的泥漿中含Mg(OH)95g/l，其中NaCl304g/l，濃度為22%的NaOH及濃度為40%的Na2CO3溶液作為沉淀劑。按化學(xué)計量往粗鹽水中徐徐加入Na2CO312.5克，在40℃下攪拌30分鐘，然后與晶種泥漿及NaOH溶液連續(xù)地加到一個帶有中等攪拌強度的φ200×120mm的沉鎂槽內(nèi)，粗鹽水的添加速度為4升/分。槽內(nèi)溫度60±0.5℃，保持泥漿濃度為27-28g/l。NaOH溶液則按給定的工作pH值添加，工作pH值為9.2±0.2?？傋鳂I(yè)時間為146分鐘。共制得泥漿16.15升。將泥漿移到一個200×600mm的沉降筒內(nèi)，用NaOH溶液調(diào)整pH值為10.6，然后添加預(yù)先制備的濃度為千分之一的PAM溶液18ml，上下充分攪拌均勻后靜置20分鐘，測得沉降速度為7.2m/h。用虹吸法取出上清液10.12升，余下6升壓縮區(qū)泥，在真空度為0.06Mpa、過濾面積為630cm2的假底過濾器中過濾，過濾時間122秒鐘，獲得濾液4.8升，過濾系數(shù)為1874×10-7cm/s。上清液與濾液合并共計14.92升。其化學(xué)組成(g/l)為NaCl302.50，Ca2+0.0005，Mg2+0.00088，SO2-41.40，Na2CO30.42。對濾餅用3升50℃熱水進行不卸泥洗滌，最末次洗液中NaCl濃度2.10g/l。將濾餅烘干共重574.2克，其化組成(%)為MgO68.10，CaO0.56，Cl-0.23，灼減30.89。洗液中含NaCl48.80g/l。
3.鹵水化學(xué)組成(g/l)為NaCl243.82，Ca2+0.46，Mg2+16.52，SO2-41.34，30℃時pH值為7.1的原鹽水10升。以石灰乳為沉淀劑，石灰乳的化學(xué)組成同實例1。用含Mg(OH)95g/l的泥漿為晶種，原鹵水、晶種泥漿與石灰乳連續(xù)地加到一個攪拌槳線速度為2.8-3m/s的φ200×120mm的沉鎂槽內(nèi)，原鹽水的添加速度為4升/分。保持槽內(nèi)溫度為30±0.5℃，泥漿濃度為38±2g/l。pH值為10.8±0.2。總作業(yè)時間為128分鐘。共制得泥漿13.56升。將泥漿移到一個200×600mm的沉降筒內(nèi)，添加預(yù)先制備的濃度為千分之一的PAM溶液14ml，上下攪拌均勻后靜置20分鐘，測得沉降速度為5.6m/h。用虹吸法取出上清液8.1升，余下5.5升壓縮區(qū)泥在真空度為0.05Mpa，過濾面積為630cm2的假底過濾器中過濾，過濾時間188秒，濾餅厚度平均為1.8厘米，獲得濾液4.2升，過濾系數(shù)為1277×10-7cm/s。上清液與濾液合并共計12.3升。其化學(xué)組成(g/l)為NaCl206.72，Mg2+0.00092，SO2-41.35。對濾餅用3升50℃熱水進行傾洗，最末次洗水中NaCl濃度為2.20g/l。濾餅烘干后共重516克，其化組成(%)為;MgO67.20，CaO1.62，Cl-0.38，灼減31.02。洗液中含NaCl42.86g/l。
權(quán)利要求
1.一種氯化鈉溶液精制除鎂的方法，是將含有鎂離子的氯化鈉溶液，在中等攪拌強度的條件下，以堿為沉淀劑，以返回的泥漿為晶種，使鎂離子呈Mg(OH)2析出，必要時加入堿予以調(diào)整；然后加入絮凝劑，再經(jīng)沉降分離，除去含鎂渣，得到含鎂離子＜1ppm的鹽水，本發(fā)明的特征在于在單獨的沉鎂過程中，在泥漿溫度為15-65℃、泥漿中Mg(OH)2濃度為20-40g/l的范圍，工作pH值在9.2-11.2的范圍內(nèi)按與溫度、濃度反向?qū)?yīng)的方式調(diào)整，并使其穩(wěn)定在±0.2pH值的范圍內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于用NaOH為堿沉淀劑時，工作pH值的范圍為9.2-10.6;用Ca(OH)2為堿沉淀劑時，工作pH值的范圍為10-11.2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于所述堿沉沉劑預(yù)制成15-25%(重量)的水溶液或懸浮液。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于所述絮凝劑添加量為十萬分之一至百萬分之一重量，預(yù)制成重量濃度為0.1-0.05%的水溶液。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于回收氯化鈉溶鹽水的pH值調(diào)整到小于9.2。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于進入沉鎂過程的粗鹵水中鎂離子濃度＜17g/l。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于所述晶種泥漿中的Mg(OH)2的粒徑小于5μ。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于將沉降槽底流經(jīng)分級后的溢流作為晶種泥漿。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于攪拌槳葉的線速度為2-3m/s。
全文摘要
一種氯化鈉溶液精制除鎂的方法，適用于粗氯化鈉鹽水及鹵水的精制過程，以及從海水或氯化鎂鹵水中用堿沉淀法制取Mg(OH)
文檔編號C01F5/22GK1053045SQ8910583
公開日1991年7月17日 申請日期1989年12月30日 優(yōu)先權(quán)日1989年12月30日
發(fā)明者滿元康 申請人:中南工業(yè)大學(xué)