[发明专利]封闭循环无污染的氯酸钠生产工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种氯酸钠生产工艺，特别是一种工艺过程封闭循环，不向外排放工艺废水，对环境不造成污染，符合国家环保政策的氯酸钠生产工艺。

背景技术

电解法生产氯酸钠工艺中，氯酸盐结晶后剩余的母液中，还含有ClO₄^-、Cr(VI)、Mg²⁺、Ca²⁺、SO₄^2-、Cl^-等，其中Cr(VI)以Cr₂O₇^2-或CrO₄^2-的形式存在。重铬酸钠是广泛应用于商业生产氯酸钠的传统的多功能添加剂，它能抑制次氯酸根ClO^-和氯酸根ClO₃^-的反应，提高电解质的缓冲能力，并抑制阳极的析氧反应。在生产过程中，不能任意排放含六价铬酸根的污水，而应循环母液使用，减少重铬酸钠的消耗量。

于是，随着反应地不断进行，ClO₄^-、Mg²⁺、Ca²⁺、SO₄^2-这些杂质离子和副产物的含量会在闭环流程中不断地增加。其中一个副产物是高氯酸钠，它是氯酸钠在阳极被氧化的产物，反应式如下：

ClO₃^-+H₂O→ClO₄^-+2H⁺+2e^-

高氯酸钠的形成已成为一个待解决的问题，尤其是在采用为了减少污水排放的封闭式氯酸钠生产工艺中。在封闭的循环系统中，氯酸钠结晶后所剩余的母液被返回到电解工序前的工序中。高氯酸钠的产生会降低氯化钠的溶解度，这会对电解效率和结晶效率产生不利的影响。产生高氯酸钠的反应是氯化钠氧化成氯酸钠的竞争反应，特别是当氯化钠浓度较低，氯酸钠浓度较高时，氯酸钠氧化成高氯酸钠的反应速率将会提高。美国专利US.5063041曾报道一种除ClO₄^-的方法：先将部分氯酸钠电解完成液用热蒸发或减压蒸发掉3/4体积的水分，浓缩液后降温到0-30℃，此时主要含氯化钠和氯酸钠的结晶析出。接着在剩余母液中加入浓度在1.0mol/L到饱和浓度的氯化钾溶液，使产生高氯酸钾沉淀，沉淀从母液中分离出来后，剩余的母液返还氯酸钠生产工序。但在产生高氯酸钾沉淀的同时，还会沉淀出一定数量的氯酸钾、氯酸钠和氯化钠，这会给工艺过程带来一定的损失。

在氯酸钠生产工艺中另一个难处理的杂质是SO₄^2-，它主要是由原料带入到生产系统中。通常当母液中的SO₄^2-浓度累积到一定量的时候，可将部分母液取出，在母液中加入稍过量的CaCl₂溶液，以便产生CaSO₄沉淀，剩余的CaCl₂再与适量的Na₂CO₃反应生成CaCO₃沉淀以除去Ca²⁺。

用于生产氯酸钠的盐水中含钙镁离子。盐水中钙镁离子含量浓度必须在较低水平才能保证电解槽运行的效率。大部分的钙镁离子能通过加入电解工序前的盐水除杂处理工序移出，使盐水中钙镁离子含量在5-10mg/L。由于在氯酸钠结晶过程只带走很少的钙镁，随着母液的循环大部分的钙镁和其它杂质会在电解系统中很快地积累。这些积累的杂质可以通过约三个月洗槽一次被除掉，但洗槽会损失生产的时间和增加费用，而且会造成一定的环境污染。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种封闭循环无污染的氯酸钠生产工艺，其生产过程封闭循环，不向外排放工业三废，不污染环境，并有效地减少杂质离子对电解工序的不利影响，延长洗槽周期。

本发明以如下技术方案解决上述技术问题：

本发明一种封闭循环无污染的氯酸钠生产工艺，它的操作过程如下：

a.将粗盐固体原料溶解配制成氯化钠饱和溶液，后送到盐水除杂处理工序中，除掉盐水中大部分的钙镁离子，使钙镁离子浓度为5-10mg/L；净化后的盐水送往电解工序，氯化钠溶液电解成氯酸钠溶液，电解过程中的pH值在5.8-6.3，氯酸钠电解尾气经处理后用于燃料或生产双氧水；