[发明专利]一种耐热高传热性能的硝酸熔盐传热蓄热介质及其制备方法

说明书

本发明属于化工领域，具体涉及一种耐热高传热性能的硝酸熔盐传热蓄热介质及其制备方法，该方法将废硝酸熔盐充分溶解于水中，然后加入过氧化氢，以硫化镁为催化剂，使亚硝酸钠氧化成硝酸钠；再加入碘化钾，由硝酸钠和碘化钾复反应制备硝酸钾。本发明为废熔盐处理进而制备硝酸钾用于生产钾肥提供了一种新的方法，能充分利用废硝酸熔盐，以成本不高的过氧化氢、碘化钾制备用于钾肥的硝酸钾。

技术领域

本发明涉及化工领域，具体涉及一种耐热高传热性能的硝酸熔盐传热蓄热介质及其制备方法。

背景技术

熔融盐(简称熔盐)具有优良的传热性能，传热过程中无相变、传热均匀稳定、系统压力小、使用温度高、成本低、安全等优点而被公认为最具潜力的传热蓄热介质，也正是由于熔盐具有如此多的优异特性而用作热介质、化学反应介质和核反应介质，并广泛应用于太阳能热发电、光热发电、电解冶金和核反应堆中。

目前国内外太阳能热发电站所使用的熔盐传热蓄热介质主要为二元硝酸盐体系(40％KNO3-60％NaNO3)和三元硝酸盐体系(53％KNO3-7％NaNO3-40％NaNO2)。2009年6月，西班牙Andasol 2商业太阳能热发电站投入运行，其发电能力为50MW，采用28500吨混合硝酸盐作为蓄热介质(40％KNO3-60％NaNO3)；如果一个槽式太阳能发电厂需要安装一个1000MWh容量的储热系统，为了满足热储存容量要求，这个蓄热系统需要24000吨的熔盐混合物，因此如此大规模运用熔盐也给我们提出了一个问题：当30年的使用寿命结束后，电站中所使用的大量硝酸熔盐应啊如何处理？硝酸熔盐虽然不属于危险废物，但是如果直接弃于荒地中，则会存在潜在的污染，如盐化土地、污染地下水等。高温熔盐冷却后其硬度较硬，难于粉碎，温度降低后让其在大型容器或直接流至地面后则会成为坚硬的一整块，那么处理更加复杂。所以，我们必须考虑熔盐的处理问题。

已有的研究表明，通过添加组分形成多元体系存在熔点更低的硝酸盐。然而，添加何种组分，添加多少组分才能找到理想的熔盐体系，即如何寻找多元体系的共晶成分和共晶温度成为熔盐开发的关键点，而通过添加组分来寻找低熔点熔盐是大多数学者所采用的方法。Raade等人利用Parallel Melting Point(PMP)工作站测试了5000多个熔盐组分，制备出了熔点为65℃的LiNO3-NaNO3-KNO3-Ca(NO3)2-CsNO3(wt.％：8-6-23-19-44)五元硝酸盐体系，但他们并未对这些硝酸盐的热物性进行系统的研究。其次，单纯的通过实验，缺少理论指导，通常将消耗巨大的人力、物力和财力，并且也得不到理想的效果。因而，对于低熔点熔盐体系的开发亟需以理论计算作为指导。LiNO3-NaNO3-KNO3-Ca(NO3)2-CsNO3虽然熔点低，但该熔盐的其他物性参数尚未见报道。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提出一种耐热高传热性能的硝酸熔盐传热蓄热介质及其制备方法。

本发明所采用的技术方案为：一种耐热高传热性能的硝酸熔盐传热蓄热介质及其制备方法，包括以下步骤：

1.将废硝酸熔盐充分溶解于水中，搅拌，使其充分溶解，将溶液过滤；

2.将步骤1所得废硝酸熔盐溶液加热至40℃-60℃，加入过氧化氢、硫化镁，充分搅拌反应1.5-3小时；

3.将步骤2所得废硝酸熔盐溶液进一步升温至60℃-90℃，加入碘化钾，充分搅拌反应1.5-3小时；

4.将步骤3所得废硝酸熔盐溶液结晶，先析出碘化镁，滤液结晶得到硝酸钾。然后将硝酸钾晶体重结晶提纯。

本发明的有益效果是：利用一种更加经济的处理用于太阳能热发电储热的废硝酸熔盐的工艺，避免了大量的硝酸熔盐的浪费，既能保护环境，也能充分利用硝酸熔盐，而且为″第三代钾肥″硝酸钾提供了新的来源。

具体实施方式

实施例

取废硝酸熔盐100g于烧杯中，加入200ml水，搅拌，使其充分溶解成为硝酸盐溶液，将溶液过滤。将溶液加热至40℃，加入40ml浓度为30％的H2O2以及0.2g硫化镁，充分搅拌，反应2小时。将溶液升温至80℃，加入45g碘化钾，充分搅拌，反应2小时。此时溶液中含有氯离子、硝酸根离子、钾离子和钠离子，利用硝酸钾和碘化镁的溶解度不同，可以分别得到碘化镁和硝酸钾。析出结晶时先析出碘化镁，固液分离，再将滤液结晶析出硝酸钾，然后将硝酸钾晶体重结晶提纯。