[发明专利]利用天然碱制取纯碱的工艺方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纯碱的制取方法，特别是涉及一种利用富含碳酸氢钠的天然碱制取纯碱的工艺方法。

背景技术

天然碱在自然界广为分布，是生产碱类产品纯碱(Na₂CO₃)、小苏打(NaHCO₃)、烧碱(NaOH)等的理想原料。碳酸钠在空气中是一种不稳定的化合物，极易吸收二氧化碳和空气中的水份，转变为碳酸氢钠或含有碳酸氢钠的复盐，因此，天然碱矿中主要含有的是碳酸氢钠组份。

以天然碱为原料生产纯碱有很多方法，以中间产品的性质区分，可概括为二类，一类为美国专利2962348发明的一水碳酸钠(Na₂CO₃·H₂O)流程，另一类为美国专利3119655发明的倍半碳酸钠(Na₂CO₃·NaHCO₃·2H₂O)流程。

采用一水碳酸钠流程，必须在加工过程中预先将原料中的碳酸氢钠转化为碳酸钠。目前常用的方法有固体碱矿石的高温煅烧法、液体碱卤的湿分解和化学苛化法。固体碱矿石的高温煅烧法是将固体碱矿石送入高温煅烧炉，加热使碳酸氢钠分解；液体碱卤湿分解法是将固体矿溶解所得的碱卤送入汽提塔，通入高温蒸汽汽提出二氧化碳和水份，使NaHCO₃在液体状态下分解；化学苛化法即向碱卤中加入适量的烧碱或石灰，使与NaHCO₃发生中和反应生成Na₂CO₃。

倍半碳酸钠流程的原理是基于Na₂CO₃-NaHCO₃-H₂O三元体系溶解度相图。为了在蒸发结晶过程中得到纯的中间化合物倍半碳酸钠，必须控制碱卤中NaHCO₃和Na₂CO₃组份的比例以及蒸发结晶的温度。

在天然碱制纯碱的生产中，能耗是影响生产成本的主要因素。近几年，随着高新技术产业的兴起和突飞猛进的发展、世人对环境意识的提高，包括纯碱工业在内的传统产业面临着更加激烈地竞争。因此，简化工艺、降低成本就成了包括天然纯碱在内的纯碱行业的普遍要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种工艺简单、能耗低的利用天然碱制取纯碱的工艺方法。

本发明的利用天然碱制取纯碱的工艺方法是用水将天然碱矿石中的可溶性盐溶解出来，调节溶解液的Na⁺浓度为170～180g/L，按照每100Kg溶解液中添加6～8Kg碳酸氢铵的比例加入碳酸氢铵，反应5～10min，静置结晶，将结晶物烘干、煅烧后制成纯碱。

为了使天然碱矿石中的可溶性盐能够快速、充分地溶解出来，本发明将天然碱矿石粉碎至2cm以下，并用70～80℃的热水溶解天然碱矿石。

其中，溶解液与碳酸氢铵反应的最适宜温度为48～58℃，在此温度下进行反应，具有最佳的产品回收率。

本发明利用天然碱制取纯碱的工艺方法省去了原来天然碱提取纯碱工艺中以石灰窑生产二氧化碳气体通入溶解液的生产过程，方法简单，能耗低，降低了生产成本，可以生产出纯度80～95％的工业用纯碱。

具体实施方式

实施例1

将开采出的天然碱矿石粉碎至粒度2cm以下，置于化碱釜中，加入75℃的热水，保温搅拌溶解，使可溶性盐充分溶解出来。将溶解液引入静置釜中，静置澄清，并调整澄清液中的Na⁺浓度达到180g/L后，将500Kg澄清液引入碳化釜中，加入34Kg碳酸氢铵，搅拌反应10min，静置析出碳酸氢钠结晶。将碳酸氢钠结晶捞出，用少量清水清洗除去杂质离子，离心脱除水分，烘干后于270℃煅烧得到纯度为95％的纯碱，每100Kg澄清液可生产12.5Kg纯碱。

析出结晶后的反应液返回天然碱矿池中，以循环利用。

实施例2

将开采出的天然碱矿石粉碎至粒度2cm以下，置于化碱釜中，加入80℃的热水，保温搅拌溶解，使可溶性盐充分溶解出来。将溶解液引入静置釜中，静置澄清，并调整澄清液中的Na⁺浓度达到175g/L后，将500Kg澄清液引入碳化釜中，加入36Kg碳酸氢铵，搅拌反应8min，静置析出碳酸氢钠结晶。将碳酸氢钠结晶捞出，用少量清水清洗除去杂质离子，离心脱除水分，烘干后于270℃煅烧得到纯度为92％的纯碱，每100Kg澄清液可生产11Kg纯碱。

析出结晶后的反应液返回天然碱矿池中，以循环利用。