一種鈣鎂碳酸鹽礦的分解方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于化工生產(chǎn)領(lǐng)域，設(shè)及一種巧儀碳酸鹽礦的分解方法，具體設(shè)及一種采 用錠鹽分解巧儀碳酸鹽礦的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 碳酸鹽礦分布廣泛，其中又W巧儀碳酸鹽礦物居多。而巧儀碳酸鹽礦的主要存在 形式包括W碳酸巧為主的石灰石、方解石，W碳酸儀為主的菱儀礦，W及既包括碳酸巧又包 含碳酸儀的白云石。目前，對碳酸鹽礦的利用分為了兩個大的方向，一是直接從碳酸鹽礦 中提純相應(yīng)的碳酸鹽進而又可W得到相應(yīng)的金屬氧化物，如生產(chǎn)碳酸儀、氧化儀、輕質(zhì)碳酸 儀、碳酸巧、氧化巧、氨氧化巧等；二則是將碳酸鹽礦的生產(chǎn)工藝與別的生產(chǎn)工藝聯(lián)用生產(chǎn) 其他化合物，如純堿等。
[0003][0004][0006] 為了解決上述提到的熱法利用碳酸鹽礦的種種缺陷，一種與熱法相對的濕法利用 碳酸鹽礦的方法被提了出來。該法擬棄了高溫般燒的方式，轉(zhuǎn)而采用了兩種相對溫和的形 式，一是利用廢酸與碳酸鹽礦石反應(yīng)；二是利用錠鹽溶液與碳酸鹽礦石反應(yīng)。
[0007] 如公開號CN86102539A的專利就公開了一種用錠鹽溶液來分解菱苦±或菱儀礦 石粉的方法。該法通過控制溫度將反應(yīng)體系中的氨蒸出實現(xiàn)反應(yīng)的不斷進行，但該反應(yīng)存 在的較大問題是氨的離開往往也伴隨著大量水的離開，運也就導(dǎo)致了兩個結(jié)果，一是得到 的氨水的濃度較低；二是對于得到定量的氨來說需要蒸發(fā)大量的水，反應(yīng)體系的能耗不能 得到有效的削減。同時該方法還需要額外加入硫酸及碳酸氨錠，沒有實現(xiàn)原材料的充分利 用，造成浪費的同時，增加了生產(chǎn)成本。所W，從現(xiàn)實生產(chǎn)角度來看，錠鹽分解碳酸鹽礦運 一生產(chǎn)方法雖說在理論在存在一定的可行性，但卻仍不能得到一個令人滿意的工業(yè)實踐結(jié) 果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 鑒于W上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種巧儀碳酸鹽礦的分解 方法，通過將多級逆流反應(yīng)器串聯(lián)或塔式反應(yīng)器，實現(xiàn)巧儀碳酸鹽礦的分解；并利用熱累原 理回收熱源，使熱量循環(huán)利用，不僅減少反應(yīng)體系的能耗，而且達到清潔生產(chǎn)的目的，具有 工藝流程簡單，大幅降低生產(chǎn)成本等特點。
[0009] 為實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種巧儀碳酸鹽礦的分解方法，采 用錠鹽溶液分解巧儀碳酸鹽礦，所述分解反應(yīng)在串聯(lián)的多級反應(yīng)器或塔式反應(yīng)器中進行， 并將加熱錠鹽溶液和巧儀碳酸鹽礦分解產(chǎn)生的混合氣體攜帶的熱量作為熱源循環(huán)使用。
[0010] 優(yōu)選地，所述分解反應(yīng)在串聯(lián)的多級反應(yīng)器中進行，包括如下步驟：
[0011] 1)將巧儀碳酸鹽礦與錠鹽溶液混合形成的漿料，經(jīng)一級反應(yīng)器進料口進入一級反 應(yīng)器反應(yīng)，由一級反應(yīng)器蓋底反應(yīng)液出料口排出，再經(jīng)下一級反應(yīng)器進料口進入下一級反 應(yīng)器繼續(xù)反應(yīng)，依次經(jīng)過多級串聯(lián)反應(yīng)器反應(yīng)后，從末級反應(yīng)器蓋底反應(yīng)液出料口采出反 應(yīng)液和固相產(chǎn)物；
[0012] 更優(yōu)選地，在步驟1)中，所述巧儀碳酸鹽礦為巧儀碳酸鹽礦粉，所述巧儀碳酸鹽 礦粉的粒徑為10μm~1mm。
[0013] 進一步優(yōu)選地，所述巧儀碳酸鹽礦粉包括但不僅限于石灰石粉、菱儀礦粉、白云石 粉。最優(yōu)選地，所述巧儀碳酸鹽礦粉選自石灰石粉、菱儀礦粉、白云石粉中的任意一種。
[0014] 更優(yōu)選地，在步驟1)中，所述錠鹽溶液為濃度為lOwt%~飽和的錠鹽水溶液。錠 鹽溶液的質(zhì)量濃度可為10~15wt%或15~20wt%或20~25wt%或25wt%~飽和。
[0015] 更優(yōu)選地，在步驟1)中，所述錠鹽包括但不僅限于硫酸錠、氯化錠、硝酸錠。進一 步優(yōu)選地，所述錠鹽選自硫酸錠、氯化錠、硝酸錠中的任意一種。
[0016] 更優(yōu)選地，在步驟1)中，所述錠鹽溶液與巧儀碳酸鹽礦的加入配比，按錠鹽溶 液中錠根離子與巧儀碳酸鹽礦中巧儀離子的摩爾比計算，其摩爾比為NH/:(Ca2++Mg2+)= (3 ~2) :1。
[0017] 更優(yōu)選地，在步驟1)中，所述串聯(lián)的多級反應(yīng)器的級數(shù)為2~6級。
[001引更優(yōu)選地，在步驟1)中，所述反應(yīng)液和固相產(chǎn)物，經(jīng)固液分離后，作為制備巧儀化 合物的原料用于后續(xù)生產(chǎn)。
[0019] 更優(yōu)選地，在步驟1)中，所述巧儀碳酸鹽礦的轉(zhuǎn)化率控制為不小于80%。當(dāng)所述 巧儀碳酸鹽礦的轉(zhuǎn)化率低于80 %，則降低進料速度使轉(zhuǎn)化率大于80 %。
[0020] 進一步優(yōu)選地，所述巧儀碳酸鹽礦粉的轉(zhuǎn)化率通過單位時間內(nèi)末級反應(yīng)器蓋底反 應(yīng)產(chǎn)物中測得的巧儀離子的總量與單位時間內(nèi)巧儀碳酸鹽投料中巧儀總量的比值進行計 算。具體按下述公式I計算：
[0021] 單位時間內(nèi)末級反應(yīng)器蓋底反應(yīng)產(chǎn)物中測得的巧鎮(zhèn)摩爾數(shù)uioD。/ f I、 f 單位時間內(nèi)巧鎮(zhèn)碳酸鹽礦投料中巧鎮(zhèn)總摩爾數(shù) X。
[0022] 2)通過加熱器對末級反應(yīng)器加熱，使步驟1)中末級反應(yīng)器內(nèi)的巧儀碳酸鹽礦和 錠鹽溶液發(fā)生反應(yīng)，分解產(chǎn)生氨氣、二氧化碳和水的混合氣體，所述混合氣體從末級反應(yīng)器 蒸汽出口排出，依次逆向進入上一級反應(yīng)器，最后由一級反應(yīng)器蒸汽出口排出；
[0023] 更優(yōu)選地，步驟2)中，所述末級反應(yīng)器的反應(yīng)溫度為140°C~220°C，壓力為 0· 2 ~2. 5Mpa〇
[0024] 更優(yōu)選地，步驟2)中，W-級反應(yīng)器蒸汽出口排出的混合氣體的總重量為基準(zhǔn) 計，所述混合氣體中氨的濃度為10~30wt%。所述混合氣體中氨的濃度，通過調(diào)節(jié)混合氣 體的流速進行控制。
[00巧]3)將步驟2)中排出的混合氣體由冷凝器蒸汽進口進入冷凝器殼層，混合氣體攜 帶的熱量與冷凝器管層內(nèi)介質(zhì)換熱后，混合氣體中的水蒸汽經(jīng)冷凝后成液相水排出，混合 氣體中的氨氣、二氧化碳W氣相排出；
[00%] 更優(yōu)選地，所述混合氣體中的氨氣、二氧化碳排出后，用于后續(xù)生產(chǎn)工序。
[0027] 更優(yōu)選地，步驟3)中，所述冷凝器殼層的冷卻溫度為80~130°C，壓力為0. 1~ 2Mpa〇
[0028] 4)將步驟3)中所述介質(zhì)經(jīng)換熱后汽化成氣體，經(jīng)過蒸汽壓縮機實現(xiàn)升溫升壓，然 后進入加熱器加熱末級反應(yīng)器內(nèi)的巧儀碳酸鹽礦和錠鹽溶液后，在加熱器內(nèi)換熱后冷凝成 液相流出加熱器，再回流到冷凝器管層內(nèi)循環(huán)使用。
[0029] 更優(yōu)選地，步驟4)中，所述冷凝器管內(nèi)介質(zhì)為化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，沸點介于60~120°C 的液相物質(zhì)，包括但不僅限于環(huán)己燒、正庚燒、水、下醇等。
[0030] 進一步優(yōu)選地，所述冷凝器管內(nèi)介質(zhì)選自環(huán)己燒、正庚燒、水、下醇中的任意一種。
[0031] 最優(yōu)選地，所述冷凝器管內(nèi)介質(zhì)為水。
[0032] 更優(yōu)選地，步驟4)中，所述經(jīng)蒸汽壓縮機壓縮后的氣體溫度高于末級反應(yīng)器的溫 度5~50〇C。
[0033] 優(yōu)選地，所述分解反應(yīng)在塔式反應(yīng)器中進行，包括如下步驟：
[0034]A)將巧儀碳酸鹽礦填充至反應(yīng)塔中；
[0035] 更優(yōu)選地，步驟A)中，所述巧儀碳酸鹽礦的粒徑為1~50mm。
[0036] 更優(yōu)選地，步驟A)中，所述巧儀碳酸鹽礦填充所述反應(yīng)塔的高度為5~50m。
[0037] 更優(yōu)選地，步驟A)中，所述巧儀碳酸鹽礦包括但不僅限于石灰石、菱儀礦、白云 石。進一步優(yōu)選地，所述巧儀碳酸鹽礦選自石灰石、菱儀礦、白云石中的任意一種。
[0038] 更優(yōu)選地，步驟A)中，所述巧儀碳酸鹽礦既作為反應(yīng)的原料，又作為反應(yīng)塔的填 料，邊反應(yīng)邊蒸饋，在一個反應(yīng)塔內(nèi)實現(xiàn)反應(yīng)與蒸饋同步進行。
[0039] B)將錠鹽溶液從反應(yīng)塔的塔頂錠鹽溶液進料口通入，均勻的噴灑在巧儀碳酸鹽礦 上進行反應(yīng)，從塔底反應(yīng)液出料口采出反應(yīng)液；
[0040] 更優(yōu)選地，在步驟B)中，所述錠鹽溶液為濃度lOwt%~飽和的錠鹽水溶液。錠鹽 溶液的質(zhì)量濃度可為10~15wt%或15~20wt%或20~25wt%或25wt%~飽和。
[0041] 更優(yōu)選地，在步驟B)中，所述錠鹽包括但不僅限于硫酸錠、氯化錠、硝酸錠。進一 步優(yōu)選地，所述錠鹽選自硫酸錠、氯化錠、硝酸錠中的任意一種。
[0042] 更優(yōu)選地，在步驟B)中，所述反應(yīng)液作為制備巧儀化合物的原料用于后續(xù)生產(chǎn)。 更優(yōu)選地，在步驟B)中，所述錠鹽溶液的轉(zhuǎn)化率控制為不小于70%。所述錠鹽溶液的轉(zhuǎn)化 率通過調(diào)節(jié)所述錠鹽溶液的流量進行，當(dāng)所述錠鹽溶液的