Способ получения кальцинированной соды и сульфата калия

 

Изобретение относится к способам получения кальницированной соды и сульфата калия из маточных растворов карбонизации глиноземного производства и может найти применение в химической промышленности, в частности при комплексной переработке нефелинового сырья. Целью изобретения является увеличение выхода товарных соды и сульфата калия. Способ включает упаривание маточника карбонизации глиноземного производства, смешение его с маточником сульфата калия, упаривание полученного раствора и отделение осадка безводной соды от маточника. Маточник безводной соды смешивают с сульфатом натрия или содосульфатной смесью до соотношения в растворе Na⁺: К⁺ = 1: 1,7 - 2,0. Из раствора охлаждения выделяют сульфат калия, а оставшийся маточник направляют на смешение с упаренным исходным маточником. Выход соды и сульфата калия увеличивается до 83,2 и 26,2 кг против 77,0 и 1,34 кг по прототипу соответственно (в расчете на 100 кг солей исходного маточника карбонизации). 3 з. п. ф-лы, 1 ил, 1 табл.

Изобретение относится к способам получения кальцинированной соды и сульфата калия из маточных растворов карбонизации глиноземного производства и может найти применение в химической промышленности, в частности при комплексной переработке нефелинового сырья. Цель изобретения увеличение выхода товарных соды и сульфата калия. П р и м е р 1. Берут 1000 кг маточника карбонизации с массовой концентрацией солей, Na₂CO₃ 9,380; K₂CO₃ 4,2; K₂SO₄ 0,32; KCl 0,04; KOH 0,12; KAlO₂ 0,12. 220 кг раствора направляют на репульпационную промывку соды, а оставшийся упаривают. Упаренный маточник карбонизации в количестве 290,44 кг с массовой концентрацией солей, Na₂CO₃ 25,19; K₂CO₃ 11,28; K₂SO₄ 0,86; KCl 0,11; KOH 0,32; KAlO₂ 0,31, смешивают с маточным раствором репульпированной соды и маточным раствором сульфата калия. 1249,33 кг смешанного раствора с массовой концентрацией солей, Na₂CO₃ 20,57; K₂CO₃ 12,67; K₂SO₄ 0,77; KCl 2,85; KOH 2,11; KAlO₂ 2,05, упаривают с выделением в твердую фазу безводной соды. Суспензию разделяют и получают 219,71 кг соды с массовой долей компонентов в пересчете на сухое вещество, Na₂CO₃ 91,02; K₂CO₃ 4,70; K₂SO₄ 1,50; KCl 0,94; KOH 0,78; KAlO₂ 0,76. Маточный раствор безводной соды смешивают с 81,63 кг мирабилита с массовой долей компонентов, Na₂SO₄ 41,74; NaCl 1,26; H₂O 57,00. Раствор с массовой концентрацией солей, Na₂CO₃ 13,95; K₂CO₃ 15,57; K₂SO₄ 6,54; KCl 4,73; KOH 3,37; KAlO₂ 3,28 (соотношение Na⁺:K⁺ 1: 1,7), охлаждают, в осадок кристаллизуется 48,55 кг сульфата калия (34,2 кг/100 кг солей исходного карбонатного раствора) с массовой долей компонентов в пересчете на сухое вещество, Na₂CO₃ 1,59; K₂CO₃ 1,79; K₂SO₄ 95,3; KCl 0,56; KOH 0,39; KAlO₂ 0,37. Маточник сульфата калия разделяют на два потока: 650,56 кг направляют в начало процесса на смешение с упаренным маточником карбонизации, 26,85 кг в глиноземное производство. Безводную соду смешивают с маточником карбонизации в соотношении примерно 1:1, перемешивают, суспензию фильтруют и получают 144,42 кг влажной моногидратной соды с массовой долей компонентов в пересчете на сухое вещество, Na₂CO₃ 96,80; K₂CO₃ 1,80; K₂SO₄ 1,00; KCl 0,20; KOH 0,10; KAlO₂ 0,10, и 298,33 кг маточника репульпированной соды с массовой концентрацией солей, Na₂CO₃ 28,79; K₂CO₃ 5,51; K₂SO₄ 0,95; KCl 0,65; KOH 0,57; KAlO₂ 0,55, который направляют на смешение с упаренным маточником карбонизации. Выход товарной соли составляет 84,02 кг на 100 кг солей исходного карбонатного раствора. Принципиальная технологическая схема способа прилагается к описанию изобретения. П р и м е р 2. Берут 1000 кг маточника карбонизации того же состава, что и в примере 1. 195,67 кг маточника карбонизации направляют на репульпационную промывку безводной соды, а 804,33 кг на упаривание. Получают 299,5 кг упаренного раствора с массовой концентрацией солей, Na₂CO₃ 25,19; K₂CO₃ 11,28; K₂SO₄ 0,86; KCl 0,11; KOH 0,32; KAlO₂ 0,31. Упаренный маточник карбонизации смешивают с 267,30 кг маточника репульпированной соды с массовой концентрацией солей, Na₂CO₃ 30,56; K₂CO₃ 6,40; K₂SO₄ 0,53; KCl 0,12; KOH 0,55; KAlO₂ 0,60, и 695,71 кг маточника сульфата калия с массовой концентрацией компонентов, Na₂CO₃ 14,59; K₂CO₃ 21,51; K₂SO₄ 0,65; KCl 0,59; KOH 3,20; KAlO₂ 3,59. Смешанный раствор с массовой концентрацией солей, Na₂CO₃ 20,49; K₂CO₃ 15,89; K₂SO₄ 0,67; KCl 0,38; KOH 1,95; KAlO₂ 2,18, упаривают и выделяют безводную соду. Суспензию разделяют и получают 214,71 кг влажной соды с массовой долей компонентов в пересчете на сухое вещество, Na₂CO₃ 91,70; K₂CO₃ 5,68; K₂SO₄ 1,01; KCl 0,13; KOH 0,70; KAlO₂ 0,78. В маточнике безводной соды конвертируют 37,31 кг содосульфатной смеси с массовой долей компонентов, Na₂CO₃ 20; Na₂SO₄ 70; NaOH 2,2; NaAlO₂ 3,2; H₂O 4,6, и 61,06 кг воды. 787,47 кг смешанного раствора с соотношением Na⁺:K⁺ 1:2 и массовой концентрацией компонентов, Na₂CO₃ 13,93; K₂CO₃ 20,53; K₂SO₄ 4,90; KCl 0,57; KOH 3,11; KAlO₂ 3,48, охлаждают и кристаллизуют 37, 52 кг влажного сульфата калия (выход 26,4 кг/100 кг солей исходного раствора) с массовой долей компонентов, Na₂CO₃ 1,58; K₂CO₃ 2,32; K₂SO₄ 95,31; KCl 0,02; KOH 0,12; KAlO₂ 0,14. Маточник сульфата калия разделяют на два потока: 696,71 кг направляют в начало процесса на смешение с упаренным маточником карбонизации, 54,24 кг в глиноземное производство. 214,71 кг безводной соды репульпируют в 195,67 кг карбонатного раствора. Суспензию разделяют и получают 143,08 кг влажного моногидрата соды с массовой долей компонентов, Na₂CO₃ 96,97; K₂CO₃ 1,80; K₂SO₄ 1,0; KCl 0,02; KOH 0,10; KAlO₂ 0,11. 267,3 кг маточника репульпированной соды направляют на смешение с упаренным маточником карбонизации. Выход товарной соды составляет 83,2 кг на 100 кг солей исходного карбонатного раствора. П р и м е р 3. Берут 1000 кг маточника карбонизации с массовой концентрацией солей, Na₂CO₃ 9,38; K₂CO₃ 4,20; K₂SO₄ 0,32; KCl 0,04; KOH 0,12; KAlO₂ 0,12. 220 кг раствора направляют на репульпационную промывку соды, а оставшийся упаривают. Упаренный маточник карбонизации в количестве 290,44 кг с массовой концентрацией солей, Na₂CO₃ 25,19; K₂CO₃ 11,28; K₂SO₄ 0,86; KCl 0,11; KOH 0,32; KAlO₂ 0,31, смешивают с маточным раствором репульпированной соды и маточным раствором сульфата калия. 1249,33 кг смешанного раствора с массовой концентрацией солей, Na₂CO₃ 20,57; K₂CO₃ 12,67; K₂SO₄ 0,77; KCl 2,85; KOH 2,11; KAlO₂ 2,05, упаривают с выделением в твердую фазу безводной соды. Суспензию разделяют и получают 219,71 кг соды с массовой долей компонентов в пересчете на сухое вещество, Na₂CO₃ 91,02; K₂CO₃ 4,70; K₂SO₄ 1,50; KCl 0,94; KOH 0,78; KAlO₂ 0,76. Маточный раствор безводной соды смешивают с 35,1 кг сульфата натрия с массовой долей солей, Na₂SO₄ 97,07; NaCl 2,93 и 46,53 кг воды. Раствор с массовой концентрацией солей, Na₂CO₃ 13,95; K₂CO₃ 15,57; K₂SO₄ 6,54; KCl 4,73; KOH 3,37; KAlO₂ 3,28 (соотношение Na⁺:K⁺ 1,0:1,7), охлаждают, в осадок кристаллизуют 48,55 кг сульфата калия (34,2 кг/100 кг солей исходного карбонатного раствора) с массовой долей компонентов в пересчете на сухое вещество, Na₂CO₃ 1,59; K₂CO₃ 1,79; K₂SO₄ 95,30; KCl 0,56; KOH 0,39; KAlO₂ 0,37. Маточник сульфата калия разделяют на два потока: 650,56 кг направляют в начало процесса на смешение с упаренным маточником карбонизации, 26,85 кг в глиноземное производство. Безводную соду смешивают с маточником карбонизации в соотношении примерно 1: 1, перемешивают, суспензию фильтруют и получают 144,42 кг влажной моногидратной соды с массовой долей компонентов в пересчете на сухое вещество, NaCO₃ 96,80; K₂CO₃ 1,80; K₂SO₄ 1,00; KCl 0,20; KOH 0,10; KAlO₂ 0,10, и 298,33 кг маточника репульпированной соды с массовой концентрацией солей, Na₂CO₃ 28,79; K₂CO₃ 5,51; K₂SO₄ 0,95; KCl 0,65; KOH 0,57; KAlO₂ 0,55, который направляют на смешение с упаренным маточником карбонизации. Выход товарной соды составляет 84,02 кг на 100 кг солей исходного карбонатного раствора. В описании заявки приведены примеры реализации способа получения кальцинированной соды и сульфата калия с использованием мирабилита (Na₂SO₄ ˙10H₂O), массовая доля влаги в котором 57,0% Безводный сульфат натрия получают из мирабилита путем термической обработки. При использовании сульфата натрия на стадии смешения маточника безводной соды с сульфатом натрия дополнительно вводят 46,53 кг воды. Основные данные из описанных примеров реализации способа сведены в таблицу (примеры 1 и 2). В таблице приведены результаты двух других экспериментов при введении в маточник безводной соды мирабилита и содосульфатной смеси до получения соотношения Na⁺:K⁺ 1:1,9 (примеры 3 и 4). Примеры 5 и 6 свидетельствуют о нецелесообразности выхода за заявляемые оптимальные значения соотношения ионов Na и K. При значении соотношения Na⁺:K⁺1:1,6 ухудшается качество товарного сульфата калия из-за совместной кристаллизации с ним глазерита. При значении соотношения Na⁺:K⁺ 1:2,5 в 1,5-2 раза увеличивается объем перерабатываемых потоков на стадиях выделения соды и сульфата калия. Пример 7 содержит показатели по выходу целевых продуктов и по их качеству, достигаемые по способу-прототипу. Как следует из примеров описания и таблицы, способ позволяет увеличить выход соды, получаемой из единицы объема карбонатных щелоков, которая в настоящее время является остродефицитным продуктом. Выход соды и сульфата калия увеличивается до 83,2-84,1 и 26,2-34,4 кг против 77,02 и 1,34 кг по прототипу соответственно в расчете на 100 кг солей исходного маточника карбонизации. Способ позволяет вовлечь в оборот сульфат натрия и содосульфатные смеси отходы производств, расширить сырьевую базу безотходных способов получения соды. Способ позволяет упростить технологическую схему переработки карбонатных щелоков глиноземных производств при комплексной переработке нефелинов за счет исключения стадий выделения двойной соли и переработки поташных растворов.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАЛЬЦИНИРОВАННОЙ СОДЫ И СУЛЬФАТА КАЛИЯ из маточника карбонизации глиноземного производства, включающий его упаривание, введение содосодержащего реагента, упаривание полученной смеси с последующим отделением осадка безводной соды от маточного раствора, охлаждение маточного раствора, отделение полученного осадка сульфата калия от маточного раствора сульфата калия, отличающийся тем, что, с целью увеличения выхода целевых продуктов, в качестве содосодержащего агента используют маточный раствор после отделения сульфата калия, а в маточный раствор перед охлаждением вводят сульфат натрия или содосульфатную смесь. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что сульфат натрия или содосульфатную смесь вводят в маточный раствор до получения в растворе соотношения Na⁺ : K⁺ = 1 : 1,7 - 2,0. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве содосульфатной смеси используют отходы стадии регенерации щелочи производства глинозема из боксита. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве источника сульфата натрия используют мирабилит.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 8-2000

Извещение опубликовано: 20.03.2000        

---