利用含硝滷水製造結晶硫酸鈉的液相一步結晶法的製作方法
2023-10-11 13:13:29
專利名稱：利用含硝滷水製造結晶硫酸鈉的液相一步結晶法的製作方法
技術領域：
本發明涉及含硝滷水的開發利用方法，特指一種利用鹽湖滷水或晶間滷水製造結晶硫酸鈉的液相一步結晶法。
我國是一個領土廣闊的大陸國家，具有許多含Na2SO4、Na2CO3(NaHCO3)、Nacl的陸相湖泊，廣泛分布於內蒙古、山西、新疆、青海、西藏等省，如何開發利用陸相湖水中含有的寶貴鹽份資源，為化工領域提供原料來源，就成為廣大化學工作者的研究課題。
目前利用含硝鹽湖滷水製造無水硫酸鈉的方法常用兩步法，第一步是利用冬春季氣候寒冷，用冷凍法生產十水硫酸鈉(Na2SO4·10H2O)。第二步是將十水硫酸鈉通過自然風化法或熱溶蒸發法製造無水硫酸鈉。其中自然風化法是將第一步製得的十水硝堆積，使其在自然條件下風化脫水，此種方法雖然生產費用較低，但是自然條件下脫水製取產品生產周期長，產品質量差，且風化脫水製得的粉末狀的無水硫酸鈉，非常容易被風吹走，造成原料的極大浪費，不但影響無水硫酸鈉的產率，而且還嚴重的對環境造成汙染；若採用熱溶蒸發法製造無水硫酸鈉，則需要較多的設備投資，且消耗較多的能源，造成成本較高。因此如何充分利用自然資源，用較低成本製取結晶硫酸鈉(包括十水硫酸鈉和無水硫酸鈉)就成為極待解決的問題。
本發明人經過不斷地研究和試驗，對水鹽體系液固相轉化的規律和特點進行了反覆的研究和應用試驗。
本發明的出發點是如何降低結晶無水酸鈉和十水硫酸鈉的結晶溫度。從多年的研究中發現在單純Na2SO4-H2O二元體系中，Na2SO4的結晶最低溫度為32.4℃，這在大部分地區，特別是北方地區，由於氣溫較低，若想利用自然條件從含硝的鹽湖滷水或晶間滷水中直接提取結晶硫酸鈉是很難實現的，因為，提高大面積的水溫是難於實現的。但是我們從加入電解質物質降低結晶溫度研究取得非常理想的結果。
圖1為Na2SO4-Nacl-H2O三無體系相圖，從圖1中可以看出1、純Na2SO4的結晶溫度為32.4℃(圖中M點)；2、純Nacl的結晶溫度為-21.7℃(圖中N點)；3、Na2SO·10H2O的結晶溫度為10℃以下(圖中G點)；4、Nacl的加入使Na2SO4的結晶溫度下降當Nacl含量(幹鹽組成)為48.9％時，無水硫酸鈉的析出溫度下降到25℃(圖中B點)；當Nacl的含量增加到幹鹽組成74.5％時無水硫酸鈉的析出溫度下降到17.9℃(圖中A點)。
從圖1得出結論Nacl的存在，對降低無水硫酸鈉的析出溫度有顯著作用。
圖2為Na2SO4-Nacl-Na2CO3-H2O四無體系相圖。從圖2可以看出1、在有Na2CO3和Nacl存在時，無水硫酸鈉(Na2SO4)的析出溫度為17.4℃(圖中E點)，說明Na2CO3的存在可以比只有Nacl存在時更進一步降低無水硫酸鈉的析出溫度。
2、在有Na2CO3和Nacl存在時，十水硫酸納Na2SO4·10H2O的析出溫度在10℃以下(圖中F點)。
本發明人根據上述研究，創造出本發明的利用加入電解質降低結晶溫度的技術方案。
本發明的目的在於利用在含硝鹽湖滷水或晶間滷水中加入氯化鈉降低硫酸鈉結晶溫度的方法，利用廉價的太陽能和風能，用液相一步結晶法製造結晶無水硫酸鈉和十水硫酸鈉的方法。
本發明的目的是這樣實現的一種利用含硝滷水製造結晶硫酸鈉的液相一步結晶法，其特徵在於該結晶法包括在含硝滷水中加入電解質Nacl降低硫酸鈉結晶溫度的方法，藉助太陽能和風能實現在高於18℃時製取無水硫酸鈉結晶，在低於10℃時製取十水碳酸鈉結晶，具體步聚如下(一)制滷或兌滷，利用淡水溶鹽製取含硝滷水、鹽湖滷水或晶間滷水兌滷，加入Nacl製成達標滷水，使體系中達到Nacl8-20％重量Na2SO48-20％重量[Na2SO4+Nacl+Na2CO3]＞30％重量；(二)製造濃縮溶液，將達標滷水引入蒸發池內蒸發水份，製成濃縮溶液，使其達到比重為1.20～1.28；(三)灘曬，將步驟(二)的濃縮溶液引入結晶池內灘曬8-15天，其滷水厚度在60cm以下；(四)收集結晶及除雜，在氣溫高於18℃時收集無水硫酸鈉結晶，在氣溫低於10℃時收集十水硫酸鈉結晶，剩餘母液排至貯滷池循環再用，收集的結晶硫酸鈉堆坨淋濾除雜。
所述灘曬結晶池的池底經過反覆壓實、墊底或制死碴鹽底板。
所述收集結晶的方法包括機械採收。
所述蒸發池內蒸發水份和結晶池內灘曬所用能源包括太陽能和風能。
所述含硝滷水包括含硝鹽湖滷水、海水、晶間滷水、淡水溶鹽制滷水。
本發明的主要優點是1、本發明利用在含硝鹽湖滷水中加入電解質Nacl降低結晶溫度的方法，創造出製造結晶無水硫酸鈉和十水硫酸鈉的液相一步結晶法，實現了夏秋季氣溫高時生產結晶無水硫酸鈉，春冬季氣溫低時生產結晶十水硫酸鈉，實現一年四季都能生產成品的方法，從而創造出開發利用含硝鹽湖滷水的有效途徑，提高採收設施的利用率。
2、本發明利用廉價的太陽能和風能自然資源，大大降低了製造成本。
下面結合較佳實施例和製造工藝流程圖對本發明進一步說明圖3為本發明的製造工藝流程圖；參閱圖3，本發明利用加入電解質Nacl，降低硝鹽(無水硫酸鈉結晶和十水硫酸鈉結晶) 結晶溫度的方法，利用廉價的太陽能和風能從含硝滷水中製造結晶硫酸鈉的液相一步結晶法，開創了廉價製造高質量產品的有效途徑，其具體製造工藝流程是(一)制滷或兌滷製滷和兌滷是本發明的關鍵所在，因為Nacl的含量大小直接影響硫酸鈉的結晶溫度和收率，因此當鹽湖水中的含滷濃度不合適時，需要人工制滷，通常是用匯集的雨水或湖表滷水溶解原生芒硝或取晶間滷水進行兌滷，再加入Nacl，本實施例中兌滷後體系中達到Nacl含量15％重量，Na2SO4含量15％重量；兌滷後的溶液比重為1.10～1.15。
(二)製造濃縮溶液將配好的上述滷水引入蒸發池，利用太陽能和風能蒸發水份，製成濃縮溶液，使其比重達到1.20-1.28。
(三)灘曬將濃液溶液引入結晶池內，利用太陽能和風能灘曬，其結晶池內滷水厚度40cm。實驗中發現，本發明的含鹽滷水具有吸、貯熱和傳熱的作用，它能較好地吸收太陽能用於結晶析出時提供所需的熱量，從而大大節約能源，降低製造成本。
(四)收集結晶及除雜由於無水硫酸鈉和十水硫酸鈉在不同的溫度條件下，可以互相轉化，故收集結晶時的氣溫條件就成為決定收集的結晶是無水硫酸鈉結晶還是十水硫酸鈉結晶的條件，一般在大於18℃的氣溫條件時，收集的為無水硫酸鈉結晶，在小於10℃的氣溫條件時，收集的為十水硫酸鈉結晶。目前收集結晶常使用機械採收，經過堆坨淋濾，脫滷降低雜質含量，製得結晶硫酸鈉產品，結晶池內的殘滷排入貯滷池循環再用。
為防止灘曬時結晶池滲漏，影響產品收率，本發明採取反覆壓實池底、墊底或制死碴鹽底板等措施。
權利要求
1.一種利用含硝滷水製造結晶硫酸鈉的液相一步結晶法，其特徵在於該結晶法包括在含硝滷水中加入電解質Nacl降低硫酸鈉結晶溫度的方法，藉助太陽能和風能實現在高於18℃時製取無水硫酸鈉結晶，在低於10℃時製取十水碳酸鈉結晶，具體步聚如下(一)制滷或兌滷，利用淡水溶鹽製取含硝滷水、鹽湖滷水或晶間滷水兌滷，加入Nacl製成達標滷水，使體系中達到Nacl8-20％重量Na2SO48-20％重量[Na2SO4+Nacl+Na2CO3]＞30％重量；(二)製造濃縮溶液，將達標滷水引入蒸發池內蒸發水份，製成濃縮溶液，使其達到比重為1.20～1.28；(三)灘曬，將步驟(二)的濃縮溶液引入結晶池內灘曬8-15天，其滷水厚度在60cm以下；(四)收集結晶及除雜，在氣溫高於18℃時收集無水硫酸鈉結晶，在氣溫低於10℃時收集十水硫酸鈉結晶，剩餘母液排至貯滷池循環再用，收集的結晶硫酸鈉堆坨淋濾除雜。
2.如權利要求1所述的液相一步結晶法，其特徵在於所述灘曬結晶池的池底經過反覆壓實、墊底或制死碴鹽底板。
3.如權利要求1所述的液相一步結晶法，其特徵在於所述收集結晶的方法包括機械採收。
4.如權利要求1所述的液相一步結晶法，其特徵在於所述蒸發池內蒸發水份和結晶池內灘曬所用能源包括太陽能和風能。
5.如權利要求1所述的液相一步結晶法，其特徵在於所述含硝滷水包括含硝鹽湖滷水、海水、晶間滷水、淡水溶鹽制滷水。
全文摘要
一種利用含硝滷水製造結晶硫酸鈉的液相一步結晶法,包括(一)制滷或兌滷,(二)製造濃縮溶液,(三)灘曬,(四)收集結晶及除雜。本發明利用在含硝鹽湖滷水中加入電解質降低結晶溫度的方法,創造出利用太陽能和風能,實現在夏秋季氣溫高於18℃時生產結晶無水硫酸鈉,在春冬季氣溫低於10℃時生產結晶十水硫酸鈉的液相一步結晶法,從而創造出開發利用含硝鹽湖滷水的有效途徑,提高採收設施的利用率,大大降低製造成本。
文檔編號B01D9/02GK1178194SQ9711665
公開日1998年4月8日 申請日期1997年8月6日 優先權日1996年8月29日
發明者李武, 戴連榮, 張存梅, 陳忠平, 苗成剛, 胡立田, 李智華, 李延紅 申請人:內蒙古伊克昭化工研究設計院, 李武, 戴連榮, 張存梅