[发明专利]一种碳酸盐矿的分解方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种碳酸盐矿的分解方法，特别是一种利用铵盐溶液对碳酸盐矿进行的分解方法。

背景技术

目前，在碳酸盐工业中通常利用碳酸盐矿作为原料，通过煅烧获得反应所需的CO₂，并利用煅烧得到的氧化物和副产的铵盐反应回收氨。如纯碱生产工艺和轻质碳酸镁生产工艺中都涉及到利用碳酸盐矿作为原料，蒸氨回收氨的工序。氨碱法生产纯碱工艺中通过煅烧石灰石获取CO₂和CaO，CaO作为后续反应的原料，副产物NH₄Cl和石灰乳反应蒸氨，达到循环利用氨的目的。该方法包括石灰石煅烧、碳化、碳酸氢钠煅烧、氨的回收四个单元。主要技术原理为：

1、石灰石煅烧

2、碳化

NH₃+H₂O+CO₂＝NH₄HCO₃

NH₄HCO₃+NaCl＝NaHCO₃+NH₄Cl

3、碱煅烧

4、氨的回收

CaO+H₂O＝Ca(OH)₂

菱苦土复分解法生产轻质碳酸镁的工艺以菱镁矿作为原料，氨为循环介质，通过一系列反应得到轻质碳酸镁，其中氨需要回收循环利用。主要生产工艺包括菱镁矿煅烧、菱苦土溶解蒸氨、吸氨以及复分解四个单元。其主要技术原理为：

1、菱镁矿煅烧

2、菱苦土溶解蒸氨

MgO+H₂SO₄＝MgSO₄+H₂O

3、吸氨

3NH₃+CO₂+2H₂O＝(NH₄)₂CO₃+NH₃·H₂O

4、复分解反应

MgSO₄+(NH₄)₂CO₃＝MgCO₃↓+(NH₄)₂SO₄

上述生产工艺都需要高温煅烧碳酸盐矿获取CO₂和CaO或MgO，同时工艺中的铵盐都需要蒸馏回收氨，使氨循环利用。

由于煅烧的窑气中夹带大量粉尘和杂质气体，故CO₂使用前需进行除尘、脱硝、脱硫等处理，这无疑增加能耗和工艺流程，且制取的CO₂纯度不高。同时，上述工艺中氨都是作为中间介质，故需要对后续反应中产生的铵盐进行蒸馏以回收循环利用氨。这样必须设置蒸氨塔并消耗大量的蒸汽和能耗，从而造成工艺流程长，设备庞大和能量浪费。

申请号86102539的中国专利公开一种用铵盐溶液分解菱镁石等含镁矿物生产碳酸镁的工艺技术。该方法是用氯化铵、硫酸铵等溶液加热分解含镁矿石，用水吸收氨气，得到的氯化镁或硫酸镁溶液经碳化制取碳酸镁，其中氨水和铵盐溶液循环使用。由于该方法得到的氨水浓度低，不能直接用于碳化，故需再处理，增加设备和能耗。所以发明一种工艺更为简单，能耗更低，成本投入更少，以碳酸盐矿为原料的生产工艺中的蒸氨方法潜在很大的应用前景。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种碳酸盐矿的分解方法，通过一个塔式反应器同时实现碳酸盐矿的分解和蒸氨的目的，具有工艺流程短，能耗少，运行成本低等特点。

本发明是通过以下步骤实现的：

一种碳酸盐矿的分解方法，包括如下步骤：

(1)将碳酸盐矿填充至反应塔中；

(2)将质量浓度为10wt％～饱和铵盐溶液，从所述反应塔的塔顶铵盐溶液进料口通入，均匀喷洒在所述碳酸盐矿上，控制所述反应塔的塔顶压力为0.5～5MPa，控制所述反应塔的塔底温度为150～250℃，调节所述铵盐溶液的流量使铵盐溶液转化率在70％以上，从塔底釜液出料口采出反应液，所述塔顶采出氨气、二氧化碳和水的混合气体。

优选的，所述碳酸盐矿的粒径为3～30mm，其填充所述反应塔的高度为5～50m。

优选的，所述碳酸盐矿反应30～80％时，补充或更换碳酸盐矿。