[发明专利]从有机液体中回收碱金属氢氧化物的方法

说明书

本发明涉及有机液例如黑液中回收氢氧化钠。

木材可以机械制浆或化学制浆，常用的化学制浆方法是硫酸盐、亚硫酸盐和苏打制浆法。这些方法的经济效果很大程度上要依赖于其中所用的化学物质的回收。

在硫酸盐法中，木材破碎物是在氢氧化钠、硫化钠和可能有的一些碳酸钠的溶液中消化。在亚硫酸盐法中，木材破碎物是在二氧化硫、亚硫酸盐或亚硫酸氢盐存在的条件下蒸煮。在苏打法中，木材破碎物是在氢氧化钠和可能有的一些碳酸钠的溶液存在下蒸煮。从液体中分离木桨。硫酸盐法或苏打法所形成的液体常称作黑液。本发明涉及从苏打法所产生的黑液中回收氢氧化钠。

澳大利亚专利486122的说明书描述了一种从黑液中回收氢氧化钠的方法，该方法包括以下步骤：

1、浓缩黑液。

2、混合氧化铁与浓缩的黑液相。

3、燃烧混合物以制备铁酸钠。

4、将铁酸钠浸泡在热水中以形成氢氧化钠和氧化铁沉淀物。

5、用更浓的黑液与氧化铁混合并重复步骤3和4以便再利用氧化铁。

澳大利亚专利519156的说明书描述了一种从黑液中回收氢氧化钠的方法。这种方法与澳大利亚专利486122所述方法的不同点是它包括一个冷洗涤步骤。在冷水中冲洗铁酸钠，以除去氯化钠、硫酸钠和其它水溶性的杂质。澳大利亚专利519156的说明书也描述了在燃烧步骤中利用流化床的方法。

澳大利亚专利552973的说明书描述了一种方法类似于澳大利亚专利519156中所述的方法。不同的地方是，这种方法包括在流化床上燃烧之前或其间用黑液使氧化铁或铁酸钠的细颗粒附聚。当铁酸钠加到热水中时从沉淀的氧化铁中得到细颗粒氧化铁。

还有相当数量的日本专利申请描述了从黑液中回收氢氧化钠的相似方法。有些涉及在流化床上燃烧的步骤之前将黑液与氧化铁混合。还有一些涉及在由氧化铁和其它过渡金属氧化物比如二氧化钛粒子组成的流化床上燃烧黑液。另有一些涉及在由另一种金属氧化物以及氧化铁所组成的流化床上燃烧黑液的步骤。铁酸钠在该氧化作用物上形成，并且当将流化床上的附聚物加到热水中时，回收氧化作用物和氧化铁。氧化作用物可能是氧化镁或氧化铝。然而，只有一份专利说明书描述了在氢氧化钠水溶液中溶解铁酸钠的步骤。这就是澳大利亚专利599933的说明书。在此方法的优选形式中，氢氧化钠水溶液浓度在10到150克/升的范围内，并且优选在50至150克/升。然而通过铁酸钠的水解而再次回收的氧化铁是水合氧化铁和未反应的氧化铁的混合物。

本申请人发现，当铁酸钠加入水中的时候，铁酸钠的水解以经济上满意的速率开始前，水的温度需要在80℃左右。然而，在此温度下，水解速度是如此之快，以致于溶液的温度变得无法控制并开始沸腾。因此，本发明的目的就是克服这个和其它与实施本发明相关的现有技术中的问题。

为此，本发明提供了一种从有机液中回收碱金属氢氧化物的方法。该方法包括以下步骤：

（ⅰ）在流化床炉中流化碱金属和铁的富铁混合氧化物;

（ⅱ）在流化床炉中燃烧用碱金属化合物处理有机材料得到的有机液产生碱金属铁酸盐粒子;

（ⅲ）从流化床炉中回收碱金属铁酸盐粒子，并把它们冷却以形成碱金属铁酸盐冷却粒子;

（ⅳ）在超过80℃的温度下把碱金属铁酸盐的冷却粒子与碱金属氢氧化物水溶液混合形成更浓的碱金属氢氧化物溶液和碱金属和铁的富铁混合氧化物沉淀物。

（ⅴ）回收该更浓的碱金属氢氧化物溶液;并

（ⅵ）回收沉淀物并将其送入流化床炉。

先于步骤（ⅳ），碱金属铁酸盐粒子最好过筛。破碎超尺寸粒子并再过筛，过小尺寸粒子磨成适合于附聚的细粉状物，并在附聚之后重新回到流化床炉。合适尺寸的粒子应用在本发明方法的步骤（ⅳ）中。在0.5-3mm范围的粒子尺寸是合适的。

本方法特别适合于苏打方法产生的黑液中回收氢氧化钠。在这种情况下，铁和碱金属的富铁混合氧化物是铁和钠的富铁混合氧化物。这种方法也可应用于从用钠化合物处理有机材料所产生的其它有机液体中回收氢氧化钠。

铁和钠的富铁混合氧化物主要是具有下列化学式的含水氧化物：NaFe₅O₈·4H₂O。此氧化物的结构象尖晶石。在本方法中，这种材料的沉淀是不希望的，并对质和热平衡具有直接影响。此平衡在设计成功的工艺流程时是必要的步骤。这些平衡不同于由现有技术指导而得到的平衡。

流化床炉可在850℃-980℃之间的温度范围内操作，但优选的是在890℃-930℃之间操作。