[发明专利]利用低品位岩盐或芒硝矿藏的硫酸钠转化制备纯碱的方法

说明书

技术领域

本发明属于采矿、制盐、制碱工业等化工技术领域。更具体地说，本发明涉及利用低品位岩盐或低品位芒硝矿藏的硫酸钠转化制备纯碱的方法。

背景技术

首先，盐（NaCl）是百姓日常生活的必备品，也是两碱等化工行业的基础原料。盐的生产主要分为海盐和井矿盐，近年来，由于大量的海盐滩涂资源被征用，海盐生产不断萎缩，而井矿盐行业随着岩盐矿藏资源的不断发现而快速发展，井矿盐产量已超过海盐，占全国产盐总量的比例接近50%。我国井矿盐生产技术是从上世纪50年代开始从国外引进的，特别是近几年来，通过引进消化国外先进的制盐工艺，国内的制盐技术水平得到了很大的提高，基本达到世界先进水平，但部分企业存在生产管理水平低，能耗及生产成本高，岩盐资源综合利用率低等。

现有技术中典型的硫酸钠型井矿盐生产工艺过程如附图1中所示。

盐硝联产能耗较高，一般来说，得到的饱和卤水中硫酸钠含量在30g/L以下采用该工艺经济性较好。

当采卤得到的饱和卤水中硫酸钠含量高于30g/L的岩盐矿藏资源，采用盐硝联产工艺经济性较差。大部分企业弃采这种资源(卤水中硫酸钠含量高于30g/L)。该类资源为低品位岩盐矿藏资源。

其次，元明粉(化学名称是无水硫酸钠)是很重要的基本化工原料，用途十分广泛，在国民经济中占有重要地位。主要用于制造硫化钠、纸浆、玻璃、水玻璃、瓷釉、群青、维伦、染料、合成洗涤剂等，也可用作缓泻剂和钡盐中毒的解毒剂。

芒硝矿藏资源是生产元明粉的主要原料，芒硝矿藏资源中硫酸钠品位较高时（采卤得到的硝水中硫酸钠含量高于300g/L），采用多效蒸发工艺制取元明粉，当伴生氯化钠较多（采卤得到的硝水中氯化钠含量30-100g/L），采用硝盐联产工艺制取元明粉，副产氯化钠。现有技术中利用芒硝矿藏资源生产元明粉的工艺流程参见附图2。

当采卤得到的硝水中氯化钠高于120g/L，硫酸钠低于200g/L，采用硝盐联产工艺制取元明粉经济性较差。大部分企业弃采这种资源(硝水中氯化钠含量高于120g/L)。该类资源为低品位芒硝矿藏资源。

再次，纯碱工业是化学工业的基础部门之一，被称为工业之母，在国民经济中占有十分重要的地位。世界纯碱生产工艺主要有氨碱工艺、联碱工艺以及天然碱生产工艺，从世界范围来说，应用多且生产规模大的化学合成制碱工艺为氨碱法。现有技术中典型的氨碱法制碱工艺过程如图3所示。

氨碱法生产纯碱为比利时人苏尔维首创，故也称苏尔维制碱法，至今已有百余年的历史，其工艺成熟可靠，产品质量优异，且该工艺无需配套合成氨装置，具有工艺路线短，常温常压生产，工艺过程控制方便、单一，运行安全稳妥可靠等优势。但存在的缺点是：1、固体盐制碱，原料盐利用率低，生产成本增加；2、产生大量的蒸馏废液、废渣需要排放，污染环境。到目前为止制碱废液、废渣利用率较低，一般废液都是采用外排方法，易污染水源；废渣大多采取露天堆放方式处理，场地需求大，浪费土地资源，处理不当易也会造成环境污染。因此，世界上大多氨碱企业建设在海边或人烟稀少的荒芜地区。近年来随着环保的压力加大，氨碱法的应用与发展受到一定限制和制约。所以蒸馏废液、废渣综合利用处理一直是困扰氨碱企业的技术难题。

氨碱法每生产1吨纯碱将产生300—350kg的废渣（干基），主要含碳酸钙、氢氧化镁、氧化钙等，目前氨碱企业一般都是采用外排堆放或倾倒远海的方法处理废渣。而氨碱法每生产1t纯碱会产生8—10m³的废液，其大致成份为：CaCl₂95—115g/L；NaCl45-56g/L(或50—51g/L)。就氨碱废液利用处理而言，目前世界范围内的氨碱企业大多是采用外排方式处理，即：首先采取措施调节氨碱废液的PH值，达到标准后对外排放。虽然目前环保要求中还没有氨碱废液中氯化钙、氯化钠限排指标，但大量的含盐量较高的氨碱废液地排放还是会对环境和生态造成影响，另外，大量的NaCl、CaCl₂等随废液排放，造成了盐、钙尤其是水资源的浪费，而且不符合现代化企业的要求。因此，世界上各氨碱企业纷纷研究开发氨碱废液利用技术，目前已经开发并得到应用的技术有：

一、氨碱废液经过滩地日晒蒸发水分，大部分NaCl被结晶析出，再将复晒后母液移到室内加热蒸发、冷却结晶，生产钙片（CaCl₂·2H₂O）。如连云港碱厂的部分废液就是这样处理的，先在金桥公司台北盐场滩地日晒蒸发制盐，制盐后的母液出售给制钙厂生产钙片。