一种从混合液中提取氯化钠和六水氯化铝的方法与流程

文档序号:11122605

本发明涉及氯化钠和六水氯化铝的生产技术,具体属于一种从混合液中提取氯化钠和六水氯化铝的方法。



背景技术:

煤矸石和粉煤灰是煤矿生产及煤燃烧过程中排出的固体废弃物,其主要化学组分包括铝、硅、碳、铁、钙、镁等元素。现阶段,从煤矸石和粉煤灰中提取各种有价值的元素已经逐渐引起各行业的关注,其中碳酸钠活化-盐酸浸取工艺由于简单方便,是元素提取过程广泛采用的工艺之一。该工艺所得到的盐酸浸取液再经加酸结晶或蒸发浓缩结晶,可以得到六水氯化铝产品。但是,结晶过程所存在的问题在于因活化阶段使用了大量的碳酸钠,导致盐酸浸取液实际上是一种除氯化铝外还存在大量氯化钠组分的混合液。除了氯化钠之外,混合液中还含有一些氯化铁和氯化钙组分,因为它们与氯化铝组分的含量及结晶顺序不同,所以可以通过对蒸发浓缩结晶过程的调控而加以去除。然而,对于混合液中的氯化铝和氯化钠组分,通过常规的加酸结晶或蒸发结晶等现有的技术方法都难以实现有效分离;这使得六水氯化铝结晶时会伴随着大量的氯化钠析出,导致六水氯化铝产品的纯度受到了很大的影响,严重时产品纯度甚至不到60%。除此之外,在生产过程中,因为六水氯化铝的析出往往是采用加入盐酸或氯化氢气体来促进结晶反应的方式,因此盐酸或氯化氢气体的消耗也很大。

很多矿物的盐酸浸取工艺的尾液中都含有氯化铝和氯化钠,这些尾液的处理和资源化利用也存在着氯化钠-氯化铝分离的技术问题。根据这些技术现状,可以考虑使用新的技术方案,通过调节溶液化学组分或化学性质的方法实现氯化铝和氯化钠的分离和提纯,并制取六水氯化铝产品。



技术实现要素:

本发明的目的在于提供一种从混合液中提取氯化钠和六水氯化铝的方法,该方法生产成本低,所提取的产物氯化钠和氯化铝纯度高。

本发明是通过如下技术方案实现的。

本发明是利用工业结晶生产中常用的具有物料循环、加热、蒸发、结晶、液位或溶液体积计量功能的蒸发结晶器完成的。

一种从混合液中提取氯化钠和六水氯化铝的方法,包括如下步骤:

a)将含有氯化钠和氯化铝组分的混合液输送入蒸发结晶器,记录混合液的液位和初始体积,然后启动蒸发结晶器,控制混合液温度在35-85℃之间,进行蒸发和浓缩,并在此期间取样观测,直至观测到混合液中出现固体盐晶体颗粒;

b)根据蒸发结晶器内的液位来确定浓缩后混合液体积,然后向混合液中注入相当于浓缩后混合液体积10-55%的纯度95%以上的工业酒精,在不进行加热和蒸发的操作条件下使混合液在蒸发结晶器中循环流动0.5-2小时;

c)停止混合液在蒸发结晶器中的循环流动,静置6-36小时以后排放出沉积在蒸发结晶器底部的结晶盐,结晶盐经离心脱水和干燥后得到氯化钠固体盐;

d)启动蒸发结晶器并使剩余的混合液在蒸发结晶器中循环流动、加热、蒸发和浓缩,控制混合液温度在35-85℃之间,分析和监测混合液中Al3+和Na+离子的质量浓度变化并保证离子的质量浓度比维持在Al3+:Na+≥1:1.10,在离子的质量浓度比Al3+:Na+达到1:1.10-1.20时关闭蒸发结晶器;

e)静置6-36小时以后排放出蒸发结晶器中混合液的尾液部分、收集并取出蒸发结晶器底部沉积的结晶盐,将相当于步骤b)中浓缩后混合液体积2-5%的淡水喷洒到结晶盐表面,静置1-3小时以后对结晶盐进行离心脱水和干燥,得到六水氯化铝的固体盐。

上述步骤a)中,所述的混合液中氯化钠和氯化铝的总质量含量应高于其它杂质盐组分的总质量含量。

上述步骤b)中,所述的工业酒精还可以使用甲醇或乙醇等其它醇类液体来代替,还可以使用丙酮等酮类液体或乙醚等醚类液体来代替,还可以使用醇类、酮类、醚类液体的混合液体来代替。

上述步骤a)-e)中,所述的蒸发结晶器采用间歇操作的蒸发方式,在保证能够准确计量混合液体积变化的条件下也可以采用连续操作的蒸发方式。

上述步骤d)中,所述的混合液中还可以注入氯化氢气体或质量浓度≥37%的浓盐酸以促进盐组分的结晶。

本发明工艺方法简单、易于操作,能够实现混合液中氯化钠和氯化铝组分的有效分离,得到氯化钠和六水氯化铝产品。最后排放出蒸发结晶器的尾液可以回收并重新混入初始的混合液中、也可以排出本发明流程并使用常规酸浸液结晶技术来继续提取其中的各种元素,达到资源综合利用的目的。本发明克服了现有盐酸浸取液中氯化钠和氯化铝之间难以分离的技术问题,具有显著的实用性和很好的应用前景。

具体实施方式

下面通过具体实施例来进一步说明本发明。

实施例1:

所使用的混合液含有氯化钠和氯化铝组分,其中氯化钠浓度为52.01g/L、氯化铝浓度为78.32g/L,还含有浓度为6.92g/L的氯化铁和浓度3.62g/L的氯化钙等杂质盐组分。混合液中氯化钠和氯化铝的总质量含量高于其它杂质盐组分的总质量含量。

利用工业结晶生产中常用的具有物料循环、加热、蒸发、结晶、液位计量功能的OSLO型蒸发结晶器,采用间歇操作的蒸发方式,包括如下步骤:

a)将含有氯化钠和氯化铝组分的混合液输送入蒸发结晶器,记录混合液的液位和初始体积,然后启动蒸发结晶器,控制混合液温度在80-82℃之间,进行加热、蒸发和浓缩并在此期间取样观测,直至观测到混合液中出现固体盐晶体颗粒;

b)根据蒸发结晶器内的液位来确定浓缩后混合液体积,然后向混合液中注入相当于浓缩后混合液体积50%的纯度96%的工业酒精,在不进行加热和蒸发的操作条件下使混合液在蒸发结晶器中循环流动0.5小时;

c)停止混合液在蒸发结晶器中的循环流动,静置6小时以后排放出沉积在蒸发结晶器底部的结晶盐,结晶盐经离心脱水和干燥后得到氯化钠固体盐;

d)启动蒸发结晶器并使剩余的混合液在蒸发结晶器中循环流动、加热、蒸发和浓缩,控制混合液温度在80-82℃之间,分析和监测混合液中Al3+和Na+离子的质量浓度变化并保证离子的质量浓度比维持在Al3+:Na+≥1:1.17,在离子的质量浓度比Al3+:Na+达到1:1.17时关闭蒸发结晶器;

e)静置36小时以后排放出蒸发结晶器中混合液的尾液部分、收集并取出蒸发结晶器底部沉积的结晶盐,将相当于步骤b)中浓缩后混合液体积3%的淡水喷洒到结晶盐表面,静置2小时以后对结晶盐进行离心脱水和干燥,得到六水氯化铝的固体盐。

采用如上步骤,每立方米的混合液可得到纯度97.26%的氯化钠固体盐为18.33千克,相当于混合液中氯化钠的提取率为34.28%;得到纯度97.32%的六水氯化铝固体盐为46.19千克(含氯化铝组分24.85千克),相当于混合液中氯化铝的提取率为31.73%。最后排放出蒸发结晶器的尾液排出本流程并使用常规酸浸液结晶技术来继续提取其中的各种元素。

实施例2:

方法流程与实施例1相同,不同之处在于蒸发结晶器在保证能够准确计量混合液体积变化的条件下采用连续操作的蒸发方式;并且最后排放出蒸发结晶器的尾液中,65%的尾液排放出流程并使用常规酸浸液结晶技术来继续提取其中的各种元素、另外35%的尾液回收并重新混入初始的混合液中。

采用如上步骤,每立方米的初始混合液可得到纯度98.10%的氯化钠固体盐为15.03千克,相当于混合液中氯化钠的提取率为28.35%;得到纯度97.23%的六水氯化铝固体盐为37.49千克(含氯化铝组分20.15千克),相当于混合液中氯化铝的提取率为25.02%。

实施例3:

方法流程与实施例1相同,不同之处在于步骤b)中使用甲醇、乙醇、丙酮的混合液体来代替工业酒精,该混合液体含有一定量的水分,其体积比相当于甲醇:乙醇:丙酮:水=5:79:10:6;步骤d)中,向含有氯化钠和氯化铝的混合液中注入质量浓度37%的浓盐酸以促进盐组分的结晶,浓盐酸的注入体积量相当于此时混合液体积的1/3。

采用如上步骤,每立方米的初始混合液可得到纯度98.00%的氯化钠固体盐为14.26千克,相当于混合液中氯化钠的提取率为26.87%;得到纯度95.02%的六水氯化铝固体盐为81.16千克(含氯化铝组分42.63千克),相当于混合液中氯化铝的提取率为54.43%。

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