专利名称：气体还原芒硝一步制烧碱工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及以芒硝为原料生产烧碱的方法，属于基本无机化工原料制备领域。
烧碱的化学名称为氢氧化钠，分子式NaOH。现有的烧碱生产采用食盐或纯碱为原料，以食盐为原料时生产方法为电解法，包括石棉隔膜、水银、离子膜等电解方法，其投资巨大;以纯碱为原料时，国内均采用苛化法，某些地方以天然碱为原料，实质上也是此法。此法所得烧碱溶液浓度很低(10%左右)，需耗大量能源进行浓缩;国外(美国、苏联等)用纯碱为原料时有采用铁氧法的厂家，该法在能耗上比苛法低得多。
由于自然界中存在大量芒硝(主要化学成份为Na2SO4·10H2O或Na2SO4)，为了开发利用它，许多人研究了用Na2SO4制烧碱的工艺方案，其中具有工业价值的大体有2条路线，一条是将芒硝制成Na2S溶液再制成烧碱，所用的脱硫剂中以氧化锌较好，现已有中试装置，另一条是将芒硝制成纯碱再苛化制成烧碱。这2条路线工艺流程都很长，操作复杂。
本发明的目的在于提供一种以芒硝为原料、工艺路线较短的生产烧碱的方法。
本发明技术方案如下将硫酸钠(风化芒硝)与氧化铁以1∶2.24-2.5比例均匀混合，混合料制成粒状(例如直径为8-10mm球粒)，将此干燥小球送入炉内装好。炉最好为立式。制粒中也可用Fe(NO3)3溶液喷洒芒硝，Fe(NO3)3喷入量可按折算成Fe2O3的量占芒硝量的0.2%确定。
炉料小球在160-180℃煅烧可使Fe(No3)3分解放出氧化氮，温度升至600℃，保持2小时。小球中水分蒸发孔隙率增大了。还可在820℃通入饱和水蒸汽将炉料小球加热3-4小时使小球强度增加。这些措施均会提高产率。
此后通入还原性气体(如H2、CO、各种煤制气)即可使小球中Na2SO4还原为纯碱，Fe2O3起触媒作用。当试验中采用半水煤气(水蒸汽分压为0.25-0.4大气压，湿基气体成份为CO16-19%，H216-19%，CO210-13%)作还原性气体通入时，反应从580-590℃开始，在590-680℃范围内进行，最适宜温度为630℃。经6-8小时，其中Na2SO4基本转化为碳酸钠
此时便可停止通入还原性气体，开始进行煅烧，煅烧过程仍在还原炉内进行，煅烧反应在600℃开始，到850℃时加快(CO2分压为1个大气压)，实际生产可采用900-1200℃温度，炉内生成铁酸钠，生成过程如下
白热态炉料出炉后用水消化(可用洗涤水)，使炉料熄火，同时可除去一些杂质。
消化后炉料再送入分解器中加入温度为60-100℃热水搅拌下使铁酸钠分解。较适宜水温为70-95℃，铁酸钠分解为氢氧化钠和烧碱
控制热水量可使氢氧化钠浓度为360～380g/l，澄清后即可作液体烧碱出售，或进一步按通常的方法蒸发、熬制，制成不同规格的固体烧碱。沉淀的氧化铁可返回重用。
附图
中所示的工艺流程即为上述发明方案。
按此方案，硫酸钠还原为纯碱和纯碱与氧化铁被煅烧生成铁酸钠的过程都是在同一炉内进行的。氧化铁在芒硝还原过程起触媒作用，在煅烧过程中又成为原料。因而使生产流程大大缩短，设备投资少。由于铁酸钠分解后所得的NaOH溶液浓度很高，故能耗也低。因此用该法将芒硝制成烧碱成本较低。
最佳实施例将1000g纯硫酸钠与2239g氧化铁混合，并以3g硝酸铁(无水)配成溶液喷洒混合物并拌匀，然后制成直径为8mm的颗粒，于炉内(立式模型炉)干燥，炉温在180℃时可测得有氧化氮气体放出，炉温升到600℃时保持约2小时然后通入半水煤气，该气水蒸汽分压为0.35大气压，湿基成份为CO16-19%，H216-19%，CO210-13%，温度控制在630℃约6个小时，便可停气，并将炉温逐步提高到1000℃煅烧，待铁酸钠生成后放出炉料消化洗涤(常温水)，最后用95℃热水3.0升分解此物(或煮沸)，铁酸钠分解为氧化铁和氢氧化钠，抽滤后得浓度约为300g/l的NaOH溶液2升，和Fe2O3滤渣3000g(湿料)。
权利要求
1.一种以芒硝为原料制烧碱的工艺，其特征在于将芒硝与适量氧化铁(Fe2O3)混合后置于炉内，用还原性气体对此混合物在低于芒硝熔点的温度下进行还原使Na2SO4，转化为Na2CO3，然后停止还原气体，对炉内Na2CO3和Fe2O3进行煅烧生成铁酸钠，再将出炉的铁酸钠用热水分解为氧氧化钠和氧化铁。
2.根据权利要求1所述的芒硝制烧碱工艺，其特征在于将100份芒硝与10-300份氧化铁混合制粒后置于炉内，用半水煤气对混合物在580-880℃温度下进行还原3-8小时，然后停止半水煤气，然后对还原料在大于600℃以上温度煅烧生成铁酸钠后出炉，出炉料(主要含铁酸钠)用热水分解制成含NaOH溶液和氧化铁沉淀。
3.根据权利要求2所述的芒硝制烧碱的方法，其特征在于100份芒硝与220-240份氧化铁混合，制粒后用水蒸汽分压为0.3-0.35个大气压、湿基成份为CO16-19%，H216-19%，CO210-13%的半水煤气于610-630℃温度下还原混合料，使其中Na2SO4转化为Na2CO3后，停止半水煤气，对炉内Na2CO3和Fe2O3进行煅烧，煅烧温度为800-1200℃(较佳为900-1100℃)，炉料变成铁酸钠后卸出，再用80-95℃热水分解该炉料得到烧碱溶液和氧化铁沉淀。烧碱溶液用通常的方法浓缩制成不同规格烧碱产品。
4.根据权利要求1所述芒硝制烧碱的方法，其特征在于可以用硝酸铁[Fe(NO3)3]配制成水溶液喷洒芒硝与氧化铁的混合物，使其潮湿易于制粒。
全文摘要
本发明提出一种用芒硝一步制烧碱的方法，具体是将芒硝与氧化铁以1∶2.24比例混合后，用半水煤气在600℃左右还原使Na
文档编号C01D1/20GK1068547SQ9210487
公开日1993年2月3日 申请日期1992年6月3日 优先权日1992年6月3日
发明者王银川, 陈平 申请人:王银川, 陈平