一种生产硫酸钡和硫化钠的方法及生产线与流程

本申请涉及硫酸钡生产领域，具体而言，涉及一种生产硫酸钡和硫化钠的方法及生产线。

背景技术

硫酸钡广泛应用于涂料、油漆、塑料、橡胶、造纸等工业领域。当前，国内企业采用的生产工艺多为芒硝法和硫酸法两类。其中，芒硝法作为传统方法，其技术成熟，副产品为硫化钠，是重要的化工原料，广泛用于制药、造纸、制革、硫化染料等行业。然而，芒硝法工艺中的硫化钠溶液蒸发浓缩耗能高，成为制约企业生产成本的重要环节。硫酸法，采用硫酸来代替硫酸钠(芒硝)，生产获得的硫酸钡产品白度更高，分散性好，附加值高，同时副产品硫化氢可以作为高附加值产品的原料，也是相关企业的重要利润增值点，然而硫化氢的收集、储存和利用，需要较大的生产线初期投资。针对上述芒硝法生产硫酸钡工艺中硫化钠回收高耗能、高投资成本的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现要素：

本发明的一个目的是提供一种硫化钠的生产方法，以解决芒硝法生产硫酸钡工艺中硫化钠回收高耗能、高投资成本的技术问题。

一种硫化钠的生产方法，其特征在于，将芒硝法生产硫酸钡获得的副产物硫化钠溶液中加碱处理，所得碱性溶液用于吸收硫酸法生产硫酸钡产生的硫化氢气体，以直接析出硫化钠固体。

进一步的，所述加碱处理是用硫化钠溶液溶解火碱形成氢氧化钠溶液，所述吸收硫酸法生产硫酸钡产生的硫化氢气体是将所述氢氧化钠溶液作为吸收液在喷淋塔雾化喷淋，吸收所述硫化氢气体。

进一步的，所述氢氧化钠溶液中氢氧化钠的浓度为0.2～0.4g/ml。

进一步的，所述方法包括如下步骤：

(1)重晶石和煤粉在回转窑中进行高温还原反应，获得硫化钡熟料，进行浸取、沉降，获得澄清的硫化钡溶液，备用；

(2)在化硝罐内溶解芒硝获得芒硝溶液，备用；

(3)将步骤(1)中部分澄清的硫化钡溶液和芒硝溶液按反应比例注入化合灌内进行反应；

(4)获得硫酸钡和分离后的硫化钠溶液；分离获得的硫酸钡经过水洗、酸洗、压滤、干燥得到成品硫酸钡；用过滤液溶解火碱形成氢氧化钠溶液；

(5)将步骤(1)中剩余的澄清的硫化钡溶液直接注入密封的化合罐；向化合罐中缓慢注入质量浓度为25-30％的硫酸，达到反应终点；

(6)将步骤(5)中获得的硫酸钡进行固液分离，经过脱硫、除酸、干燥得到成品硫酸钡；

(7)将步骤(4)获得的氢氧化钠溶液作为吸收液在喷淋塔雾化喷淋，吸收步骤(5)中产生的硫化氢气体，该反应过程中生成的饱和硫化钠沉淀析出；将硫化钠沉淀脱水、干燥，获得硫化钠产品。

进一步的，所述步骤(1)中澄清的硫化钡溶液浓度为130～160g/l；步骤(2)中芒硝溶液质量浓度为0.6-1.8g/ml；步骤(3)和步骤(5)中硫化钡溶液的体积比为1:(0.5-3)。

本发明的另一个目的是提供一种硫酸钡和硫化钠的生产方法，以生产不同品质硫酸钡的同时，降低芒硝法工艺中硫化钠回收的投资成本和能耗，并有效利用了硫酸法生产硫酸钡所产生的硫化氢气体。

一种硫酸钡和硫化钠的生产方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)采用芒硝法获得硫酸钡成品和副产物硫化钠溶液；

(2)采用硫酸法获得硫酸钡成品和硫化氢气体；

(3)用步骤(1)中获得硫酸钠溶液溶解火碱形成氢氧化钠溶液，将获得的氢氧化钠溶液作为吸收液雾化喷淋，吸收步骤(2)中产生的硫化氢气体，该反应过程中生成的饱和硫化钠沉淀析出。

一种硫酸钡和硫化钠的生产方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)重晶石和煤粉在回转窑中进行高温还原反应，获得硫化钡熟料，进行浸取、沉降，获得澄清的硫化钡溶液，备用；

(2)在化硝罐内溶解芒硝获得芒硝溶液，备用；

(3)将步骤(1)中部分澄清的硫化钡溶液和芒硝溶液按反应比例注入化合灌内进行反应；

(4)获得硫酸钡和分离后的硫化钠溶液；分离获得的硫酸钡经过水洗、酸洗、压滤、干燥得到成品硫酸钡；用过滤液溶解火碱形成氢氧化钠溶液；

(5)将步骤(1)中剩余的澄清的硫化钡溶液直接注入密封的化合罐；向化合罐中缓慢注入质量浓度为25-30％的硫酸，达到反应终点；

(6)将步骤(5)中获得的硫酸钡进行固液分离，经过脱硫、除酸、干燥得到成品硫酸钡；

(7)将步骤(4)获得的氢氧化钠溶液作为吸收液在喷淋塔雾化喷淋，吸收步骤(5)中产生的硫化氢气体，该反应过程中生成的饱和硫化钠沉淀析出；将硫化钠沉淀脱水、干燥，获得硫化钠产品。

进一步的，该方法还包括：

(1)baso4备料：将重晶石和煤粉在回转窑中进行高温还原反应，控制温度1000～1200℃，反应1.5～3小时；获得硫化钡熟料后，先通过浸取罐浸取，控制浸取罐温度85℃以上；然后通过澄清罐沉降，获得质量浓度为130～160g/l硫化钡溶液，备用；

(2)配置芒硝溶液：在化硝罐内溶解芒硝，控制芒硝溶液质量浓度在0.9-1.5g/ml；

(3)复分解反应：将步骤(1)中获得的澄清的硫化钡溶液的一部分和步骤(2)中获得的芒硝溶液按反应比例注入第一化合灌内进行反应；

(4)固液分离：将步骤(3)的反应产物进行固液分离，获得沉淀硫酸钡和过滤液，沉淀硫酸钡经过水洗、酸洗、干燥得到成品硫酸钡；过滤液注入溶解罐中溶解火碱形成氢氧化钠溶液，控制氢氧化钠溶液浓度0.2～0.4g/ml；

(5)将剩余的步骤(1)中获得的澄清的硫化钡溶液直接注入密封的第二化合罐；向第二化合罐中缓慢注入质量浓度为25-30％的硫酸，直至达到反应终点；

(6)固液分离：步骤(5)中获得的硫酸钡进行固液分离后，获得沉淀硫酸钡，经过脱硫、除酸、干燥得到成品硫酸钡；

(7)将步骤(4)获得的氢氧化钠溶液作为吸收液在喷淋塔雾化喷淋，吸收步骤(5)中产生的硫化氢气体，

该反应过程中生成的饱和硫化钠沉淀析出；将硫化钠沉淀脱水、干燥，可获得硫化钠产品。

本发明的另一个目的是提供一种生产硫酸钡和硫化钠的生产线，该生产线能够提供不同品质的硫酸钡产品，同时降低硫化钠回收的投资成本和能耗，并有效利用硫酸法生产硫酸钡所产生的硫化氢气体。

一种生产硫酸钡和硫化钠的生产线，包括采用芒硝法生产硫酸钡的生产线和采用硫酸法生产硫酸钡的生产线，其特征在于该生产线还包括溶解罐、喷淋塔和沉降罐，芒硝法生产硫酸钡的生产线获得的副产物硫化钠溶液注入溶解罐中溶解火碱形成氢氧化钠溶液；所述氢氧化钠溶液作为吸收液在喷淋塔雾化喷淋，吸收采用硫酸法生产硫酸钡的生产线所产生的硫化氢气体以获得硫化钠产品。

进一步的，该生产线具体包括回转窑、浸取罐、澄清罐、化硝罐、第一化合罐、第二化合罐、第一板框过滤器、第二板框过滤器、第一盘式干燥器、第二盘式干燥器、第三盘式干燥器、溶解罐、喷淋塔和沉降罐；该生产线的操作流程按以下步骤进行：

(1)重晶石和煤粉在回转窑中进行高温还原反应，获得硫化钡熟料，通过浸取罐浸取、澄清罐沉降，获得澄清的硫化钡溶液；

(2)化硝罐内溶解芒硝获得芒硝溶液；

(3)步骤(1)中部分澄清的硫化钡溶液和芒硝溶液按反应比例注入第一化合灌内进行反应；

(4)步骤(3)的反应产物经第一板框过滤器进行固液分离，获得沉淀硫酸钡和过滤液，沉淀硫酸钡经过水洗、酸洗、压滤、第一盘式干燥器中干燥得到成品硫酸钡；过滤液注入溶解罐中溶解火碱形成氢氧化钠溶液；

(5)步骤(1)中剩余的澄清的硫化钡溶液直接注入密封的第二化合罐；向第二化合罐中缓慢注入质量浓度为25-30％的硫酸，达到反应终点；

(6)步骤(5)中获得的硫酸钡经第二板框过滤器进行固液分离，经过脱硫、除酸、第二盘式干燥器中干燥得到成品硫酸钡；

(7)步骤(4)获得的氢氧化钠溶液作为吸收液在喷淋塔雾化喷淋，吸收步骤(5)中产生的硫化氢气体，该反应过程中生成的饱和硫化钠沉淀析出；沉淀池中沉淀脱水、干燥，获得硫化钠产品。

本发明的有益效果在于：采用芒硝法和硫酸法集成耦合技术路线，以吸收操作代替蒸发浓缩工艺，解决传统芒硝法工艺在获得副产物硫化钠过程中的高能耗问题，同时提供不同品质的硫酸钡产品，其中高品质的硫酸钡产品白度高、粒径分布比较窄、比表面积高，产品质量高，市场上定位高，实现企业节能增收的目标。此外，本工艺方法操作简单、生产成本低，可以根据需要调整不同产品的产出比例。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是本发明的生产硫酸钡和硫化钠的方法的物质转化线路图；

图2是本发明的生产硫酸钡和硫化钠的方法的工艺流程图。

其中，1回转窑，2浸取罐，3-1澄清罐，3-2化硝罐，4-1第一化合罐、4-2第二化合罐，5-1第一板框过滤器、5-2第二板框过滤器，6-1第一盘式干燥器、6-2第二盘式干燥器、6-3第三盘式干燥器，7溶解罐，8喷淋塔，9沉降罐。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

实施例1

如说明书附图2所示，本实施例的硫酸钡和硫化钠的生产方法，具体包括以下步骤：

(1)baso4备料：将重晶石(baso4)和煤粉(c)在回转窑1中进行高温还原反应，控制温度1000～1200℃，反应1.5～3小时。获得硫化钡熟料后，先通过浸取罐2浸取，控制浸取罐温度85℃以上；然后通过澄清罐3-1沉降，获得质量浓度为130～160g/l硫化钡溶液，备用。

反应原理如下：

baso4+4c→bas+4co

(2)配置芒硝溶液：在化硝罐3-2内溶解芒硝，控制芒硝溶液质量浓度在0.9-1.5g/ml；

(3)复分解反应：将步骤(1)中获得的澄清的硫化钡溶液的一部分和步骤(2)中获得的芒硝溶液按反应比例注入第一化合灌4-1内进行反应；

反应原理如下：

bas+na2so4→baso4+na2s

其中，硫化钡和芒硝反应生成沉淀硫酸钡，硫化钠溶液质量百分比浓度为4～8％。

(4)固液分离：将步骤(3)的反应产物经第一板框过滤器5-1，进行固液分离，获得沉淀硫酸钡和过滤液，沉淀硫酸钡经过水洗、酸洗、压滤、第一盘式干燥器6-1中完成干燥得到成品硫酸钡。该工序获得的成品硫酸钡a，白度为92～93，粒径<10μm的质量分数为85％，符合市场一等品质量标准。过滤液注入溶解罐7中溶解火碱(naoh)形成氢氧化钠溶液，控制氢氧化钠溶液中氢氧化钠的浓度0.2～0.4g/ml。

(5)将剩余的步骤(1)中获得的澄清的硫化钡溶液直接注入密封的第二化合罐4-2；向第二化合罐4-2中缓慢注入质量浓度为25-30％的硫酸，直至达到反应终点；

反应原理如下：

bas+h2so4→baso4+h2s

其中，硫化钡和硫酸反应生成沉淀硫酸钡，并产生硫化氢气体。

(6)固液分离：步骤(5)中获得的硫酸钡经第二板框过滤器5-2，进行固液分离，脱硫、除酸、第二盘式干燥器6-2中完成干燥，得到成品硫酸钡b，该工序获得的成品硫酸钡，白度为95～97，粒径<10μm的质量分数为95％，粒径<5μm的质量分数为70％，粒径<2.5μm的质量分数为25％，符合市场优等品质量标准。滤液用于步骤(2)化硝工序溶解芒硝。

(7)将步骤(4)获得的氢氧化钠溶液作为吸收液在喷淋塔8雾化喷淋，吸收步骤(5)中产生的硫化氢气体，反应原理如下：

2naoh+h2s+5h2o→na2s.6h2o

该反应过程中生成了硫化钠，同时结合了水，饱和硫化钠(水合物)沉淀析出。当氢氧化钠溶液中氢氧化钠的浓度低于0.2g/ml时，硫化氢气体吸收效率低，当溶液中氢氧化钠的浓度浓度高于0.4g/ml时，析出的硫化钠中会有碱性物质氢氧化钠。浆液(硫化钠饱和溶液和析出的沉淀)进入沉降池9，进一步沉淀。将硫化钠沉淀在第三盘式干燥器6-3中完成干燥，可获得硫化钠产品，沉降池上层清液可返回溶解罐或直接在喷淋塔喷淋以循环使用。

其中，用于步骤(3)和步骤(5)的硫化钡溶液均来自于步骤(1)，其用量体积比为1:(0.5-3)；步骤(7)中用于吸收硫化氢的碱液可重复使用。

实施例1公开的方案，取消了蒸发浓缩工艺，解决了传统芒硝法副产硫化钠过程的高能耗问题，同时解决了硫化氢气体的利用问题。本工艺中可以产生不同品质的硫酸钡，其中，高品质的产品白度高、粒径分布比较窄、比表面积高，市场上定位高，利润可观。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。