氣體還原芒硝一步制燒鹼工藝的製作方法
2023-05-11 02:43:51
專利名稱：氣體還原芒硝一步制燒鹼工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及以芒硝為原料生產燒鹼的方法，屬於基本無機化工原料製備領域。
燒鹼的化學名稱為氫氧化鈉，分子式NaOH。現有的燒鹼生產採用食鹽或純鹼為原料，以食鹽為原料時生產方法為電解法，包括石棉隔膜、水銀、離子膜等電解方法，其投資巨大;以純鹼為原料時，國內均採用苛化法，某些地方以天然鹼為原料，實質上也是此法。此法所得燒鹼溶液濃度很低(10%左右)，需耗大量能源進行濃縮;國外(美國、蘇聯等)用純鹼為原料時有採用鐵氧法的廠家，該法在能耗上比苛法低得多。
由於自然界中存在大量芒硝(主要化學成份為Na2SO4·10H2O或Na2SO4)，為了開發利用它，許多人研究了用Na2SO4制燒鹼的工藝方案，其中具有工業價值的大體有2條路線，一條是將芒硝製成Na2S溶液再製成燒鹼，所用的脫硫劑中以氧化鋅較好，現已有中試裝置，另一條是將芒硝製成純鹼再苛化製成燒鹼。這2條路線工藝流程都很長，操作複雜。
本發明的目的在於提供一種以芒硝為原料、工藝路線較短的生產燒鹼的方法。
本發明技術方案如下將硫酸鈉(風化芒硝)與氧化鐵以1∶2.24-2.5比例均勻混合，混合料製成粒狀(例如直徑為8-10mm球粒)，將此乾燥小球送入爐內裝好。爐最好為立式。制粒中也可用Fe(NO3)3溶液噴灑芒硝，Fe(NO3)3噴入量可按折算成Fe2O3的量佔芒硝量的0.2%確定。
爐料小球在160-180℃煅燒可使Fe(No3)3分解放出氧化氮，溫度升至600℃，保持2小時。小球中水分蒸發孔隙率增大了。還可在820℃通入飽和水蒸汽將爐料小球加熱3-4小時使小球強度增加。這些措施均會提高產率。
此後通入還原性氣體(如H2、CO、各種煤制氣)即可使小球中Na2SO4還原為純鹼，Fe2O3起觸媒作用。當試驗中採用半水煤氣(水蒸汽分壓為0.25-0.4大氣壓，溼基氣體成份為CO16-19%，H216-19%，CO210-13%)作還原性氣體通入時，反應從580-590℃開始，在590-680℃範圍內進行，最適宜溫度為630℃。經6-8小時，其中Na2SO4基本轉化為碳酸鈉
此時便可停止通入還原性氣體，開始進行煅燒，煅燒過程仍在還原爐內進行，煅燒反應在600℃開始，到850℃時加快(CO2分壓為1個大氣壓)，實際生產可採用900-1200℃溫度，爐內生成鐵酸鈉，生成過程如下
白熱態爐料出爐後用水消化(可用洗滌水)，使爐料熄火，同時可除去一些雜質。
消化後爐料再送入分解器中加入溫度為60-100℃熱水攪拌下使鐵酸鈉分解。較適宜水溫為70-95℃，鐵酸鈉分解為氫氧化鈉和燒鹼
控制熱水量可使氫氧化鈉濃度為360～380g/l，澄清後即可作液體燒鹼出售，或進一步按通常的方法蒸發、熬製，製成不同規格的固體燒鹼。沉澱的氧化鐵可返回重用。
附圖
中所示的工藝流程即為上述發明方案。
按此方案，硫酸鈉還原為純鹼和純鹼與氧化鐵被煅燒生成鐵酸鈉的過程都是在同一爐內進行的。氧化鐵在芒硝還原過程起觸媒作用，在煅燒過程中又成為原料。因而使生產流程大大縮短，設備投資少。由於鐵酸鈉分解後所得的NaOH溶液濃度很高，故能耗也低。因此用該法將芒硝製成燒鹼成本較低。
最佳實施例將1000g純硫酸鈉與2239g氧化鐵混合，並以3g硝酸鐵(無水)配成溶液噴灑混合物並拌勻，然後製成直徑為8mm的顆粒，於爐內(立式模型爐)乾燥，爐溫在180℃時可測得有氧化氮氣體放出，爐溫升到600℃時保持約2小時然後通入半水煤氣，該氣水蒸汽分壓為0.35大氣壓，溼基成份為CO16-19%，H216-19%，CO210-13%，溫度控制在630℃約6個小時，便可停氣，並將爐溫逐步提高到1000℃煅燒，待鐵酸鈉生成後放出爐料消化洗滌(常溫水)，最後用95℃熱水3.0升分解此物(或煮沸)，鐵酸鈉分解為氧化鐵和氫氧化鈉，抽濾後得濃度約為300g/l的NaOH溶液2升，和Fe2O3濾渣3000g(溼料)。
權利要求
1.一種以芒硝為原料制燒鹼的工藝，其特徵在於將芒硝與適量氧化鐵(Fe2O3)混合後置於爐內，用還原性氣體對此混合物在低於芒硝熔點的溫度下進行還原使Na2SO4，轉化為Na2CO3，然後停止還原氣體，對爐內Na2CO3和Fe2O3進行煅燒生成鐵酸鈉，再將出爐的鐵酸鈉用熱水分解為氧氧化鈉和氧化鐵。
2.根據權利要求1所述的芒硝制燒鹼工藝，其特徵在於將100份芒硝與10-300份氧化鐵混合制粒後置於爐內，用半水煤氣對混合物在580-880℃溫度下進行還原3-8小時，然後停止半水煤氣，然後對還原料在大於600℃以上溫度煅燒生成鐵酸鈉後出爐，出爐料(主要含鐵酸鈉)用熱水分解製成含NaOH溶液和氧化鐵沉澱。
3.根據權利要求2所述的芒硝制燒鹼的方法，其特徵在於100份芒硝與220-240份氧化鐵混合，制粒後用水蒸汽分壓為0.3-0.35個大氣壓、溼基成份為CO16-19%，H216-19%，CO210-13%的半水煤氣於610-630℃溫度下還原混合料，使其中Na2SO4轉化為Na2CO3後，停止半水煤氣，對爐內Na2CO3和Fe2O3進行煅燒，煅燒溫度為800-1200℃(較佳為900-1100℃)，爐料變成鐵酸鈉後卸出，再用80-95℃熱水分解該爐料得到燒鹼溶液和氧化鐵沉澱。燒鹼溶液用通常的方法濃縮製成不同規格燒鹼產品。
4.根據權利要求1所述芒硝制燒鹼的方法，其特徵在於可以用硝酸鐵[Fe(NO3)3]配製成水溶液噴灑芒硝與氧化鐵的混合物，使其潮溼易於制粒。
全文摘要
本發明提出一種用芒硝一步制燒鹼的方法，具體是將芒硝與氧化鐵以1∶2.24比例混合後，用半水煤氣在600℃左右還原使Na
文檔編號C01D1/20GK1068547SQ9210487
公開日1993年2月3日 申請日期1992年6月3日 優先權日1992年6月3日
發明者王銀川, 陳平 申請人:王銀川, 陳平