专利名称：天然碱的综合利用方法
技术领域：
本发明属于用碳酸盐或酸式碳酸盐生产氢氧化钠的方法，更具体地说是一种从含有上述组分的天然产物中生产氢氧化钠和其它产品的综合利用方法。
烧碱(NaOH)的生产一般是以电解食盐为主的，也有从碳酸钠(纯碱)或从含有碳酸钠、碳酸氢钠的天然产物(如天然碱)中制取的。利用天然碱苛化制取烧碱虽然是一成熟的方法，但其方法都只是生产出35-50%的液体烧碱而已。泰安市化工研究所李汝昌同志，在“天然碱苛化法制取烧碱实验总结”一文(山东化工，1986.2.P37-41)中虽然已指出在蒸发浓缩过程中可以分离硫酸钠，但并未将天然碱中的有效成分全部利用，例如天然碱中的氯化钠没有提取，将会影响烧碱溶液及硫酸钠产品的质量，而对于大量的苛化泥，则没有进一步利用而白白扔掉了，不仅浪费资源还污染了环境。
本发明的目的在于提出一种用天然碱生产烧碱和轻质碳酸钙，提取硫酸钠和氯化钠的综合利用方法，这种方法将使天然碱中的有效成份得到最大限度的利用，而且不会造成环境污染。
本发明的构思是这样的首先将天然碱中的泥沙等不溶物除去，然后进行苛化反应，反应后的苛化液在蒸发过程中会因为Na2SO4和NaCl的溶解度不同而先后析出，由此可将Na2SO4和NaCl从苛化液中分离出来，而制得纯度较高的烧碱，同时苛化后的苛化泥经酸洗中和之后可全部制成轻质碳酸钙。
本发明是一种主要用天然碱作原料制取烧碱和其它付产品的综合利用方法，由化碱、苛化、浓缩等步骤组成，其特征在于(1)用水将天然碱的有效成份在80-100℃的温度下浸取，(2)固液分离，弃去泥沙等不溶物，(3)将溶液中加入理论值过量5-25%的苛化剂，在80-100℃下进行苛化30-70分钟，然后(4)固液分离，(5)苛化液在沸腾的温度下蒸发浓缩，(6)渐次结晶分离Na2SO4、NaCl，最后得到液体烧碱，(7)将苛化泥水洗至洗液Be′＝1-3，然后(8)酸洗至PH为7-9，(9)脱水，
(10)烘干，(11)粉碎、过筛，制成轻质碳酸钙。
本发明步骤(1)中所述天然碱与水浸取固液比为1∶4-6，该固液比可以使天然碱中的Na2CO3、NaHCO3等可溶性盐全部溶解，浸出率达95%以上，同时还会使苛化后蒸发浓缩的过程缩短，节约能耗。
浸取10-30分钟后进行固液分离，本方法中的固液分离方式可以是沙滤分离，沉降分离，或过滤分离。
本发明步骤(3)所述苛化剂可以是生石灰或石灰乳。苛化的最佳温度是100℃，最佳反应时间是40-50分钟，苛化后Na2CO3、NaHCO3的转化率达90%左右。
苛化后进行固液分离，得到苛化液和苛化泥。
苛化液在沸腾的温度下进行浓缩，所说步骤(6)渐次分离硫酸钠、氯化钠就是在此温度下进行的，所说的渐次分离是指Na2SO4和NaCl由于其结晶度(或称溶解度)的不同而先后析出，析出的先后次序为Na2SO4，Na2SO4和NaCl的混合物，NaCl。蒸发至最后基本没有晶体析出时，所得为浓度35%以上的较为纯质的液体烧碱。液碱可按已有的成旒际踅徊焦袒频霉碳畈贰 固液分离后的苛化泥主要成份是CaCO3和少量的NaOH，可用水洗三次，以达到Be′＝1-3，然后进行酸洗。本方法步骤(8)所述用于酸洗的溶液是浓度为0.01-0.2N的盐酸溶液。酸洗的目的是中和苛化泥中残留的碱。苛化泥被洗至PH＝7-9时，经脱水，在100-300℃下干燥，粉碎，过筛后得轻质碳酸钙产品。
本发明的方法还可用纯碱(Na2CO3)为原料，由于成份简单，故可省去步骤(2)和(6)，制得烧碱和轻质碳酸钙产品。
附图
所示为本发明综合利用方法的流程图。图中的方框为方法步骤，圆圈为原料、生成物或产品。图中的1为化碱浸取，2为固液分离，3为苛化反应，4为固液分离，5为蒸发浓缩，6为渐次结晶分离，7为水洗，8为酸洗，9为脱水，10为烘干，11为粉碎、过筛，图中的a为天然碱(或纯碱)，b为水，c为苛化剂，d为固液分离后的苛化液，e是苛化泥，f是Na2SO4，g是NaCl，h是烧碱(NaOH)，i是轻质碳酸钙，j是化碱后固液分离所弃之泥沙等不溶物。
本发明的综合利用方法使天然碱中的有效成份得到了最大限度的利用，解决了长期以来苛化泥丢弃，无法利用，造成污染的问题。本方法在苛化液加热浓缩时，利用四元体系中Na2SO4，NaCl的溶解度曲线，使其渐次结晶分离，而大大简化了分离过程，并节约了能耗。用稀盐酸酸洗苛化泥，制备轻质碳酸钙的方法较之传统的用CO2气酸化法，工艺简单，不需要繁杂的设备。此外，本方法由于基本上全部利用了天然碱中的有效成份，所以产品多，经济效益好，比原产值增加1-2倍，因此特别适于有此类资源的小型企业生产。
实施例1内蒙产天然碱，原料中有效成份分析如下Na2CO3NaHCO3NaCl Na2SO429.8%7%9.5%27.4%称取400公斤天然碱于化碱槽中，加入自来水2000公斤，加热至沸腾20分钟后压火，用沙滤池过滤，将沉淀的泥沙等不溶物弃去，滤液泵入苛化槽中，徐徐加入140公斤块状生石灰(含CaO85%)，再沸腾40分钟后压火沉清，静置1小时后，将上层苛化液经100目筛过滤后泵入蒸发锅进行蒸发浓缩，当苛化液蒸发至Be′＝28.5时，开始有结晶物析出，结晶物主要为Na2SO4·10H2O，当苛化液蒸发至Be′＝36时，析出的晶体中30%为NaCl，70%为Na2SO4·10H2O，当苛化液蒸发至Be′＞40后析出的晶体主要为NaCl，将不同Be′时析出的晶体分别提取，当蒸发至NaOH浓度达35%以上后，析出的晶体逐步减少，其本身即成为含NaOH35%以上的液体烧碱产品。苛化反应过滤所得之苛化泥用水洗三遍，第一次用水800公斤，洗液泵入蒸发锅，第二、三次各用500公斤水洗，洗液泵入贮槽，待下次化碱用。经三次水洗后的苛化泥用粗筛滤去少量石块等，再用0.12N的盐酸洗至PH＝7-8，再水洗一遍，用离心机进行脱水，在250℃的转式烘干炉中烘干，粉碎，过120目筛，即为轻质碳酸钙产品。
在蒸发浓缩过程中分离的NaCl、Na2SO4和两者的混合物可进一步水洗、分离，得到纯质的NaCl和Na2SO4产品。
本方法所得为四种产品，分别为201公斤烧碱，105公斤轻质碳酸钙，35公斤NaCl，100公斤Na2SO4。
所得产品分析如下液体烧碱分析项目含量(重量%)NaOH43.5Na2CO32.7NaCl1.0Na2SO40.00Fe2O30.15轻质碳酸钙分析项目含量(重量%)CaCO397.1盐酸不溶物0.12Fe2O30.13水份0.40游离碱0.001120目筛余物0.005NaClNaCl95.4%(重)无水芒硝Na2SO496.8%(重)在本实施例里，原料中Na2CO3和NaHCO3的分析采用标准HCl溶液滴定法进行，NaCl的分析是用AgNO3滴定的，Na2SO4的含量则采用BaSO4沉淀法测定。产品中烧碱的分析采用国标GB 209-63，轻质碳酸钙的分析采用国标GB 1898-80，NaCl用AgNO3滴定测定，Na2SO4的测定则是用BaSO4沉淀灼烧进行的。
实施例2称取100克纯碱(Na2CO390%)于烧杯中，加入500毫升自来水，加热至80℃，将其全部溶解后再徐徐加入66克生石灰(CaO90%)，加热至沸腾，并恒沸40分钟，然后沉清，沉降固液分离，分离后的苛化泥用水洗三遍，每次各100毫升水，将所有洗涤液及分离后的苛化液一起加热浓缩，得到140毫升39.5%浓度的液碱溶液。
水洗后的苛化泥用0.1N的盐酸洗至PH＝7.5，再水洗一次，脱水后在150℃下烘干2小时，将产品研细，过120目筛，得轻质碳酸钙67克。
权利要求
1.一种用天然碱制取烧碱及其付产品的综合利用方法，主要由化碱、苛化、洗涤、浓缩等步骤组成，其特征在于具体步骤如下(1)用水将天然碱的有效成份在80-100℃的温度下浸取，(2)固液分离，(3)将分离出的溶液加入理论值过量5-25%的苛化剂，在80-100℃下苛化30-70分钟，然后(4)固液分离，(5)分离出的苛化液在沸腾的温度下蒸发浓缩，(6)渐次结晶分离Na2SO4、NaCl后，制成35%以上的液体烧碱。(7)分离后的苛化泥水至洗液Be′=1-3，然后(8)酸洗至PH为7-9，(9)脱水，(10)烘干，(11)粉碎、过筛，制成轻质碳酸钙。
2.如权利要求1所述的综合利用方法，其特征在于步骤(1)所说化碱浸取中，天然碱与水的固液比为1∶4-6。
3.如权利要求1所述的综利用方法，其特征在于所说的固液分离方式可以是沙滤分离，沉降分离，也可以是过滤分离。
4.如权利要求1所述的综合利用方法，其特征在于步骤(3)所说的苛化剂可以是生石灰，石灰乳。
5.如权利要求4所述的综合利用方法，其特征在于最佳苛化反应时间是40-50分钟。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(6)所说的渐次结晶分离硫酸钠、氯化钠是在沸腾的温度下浓缩苛化液中进行的。
7.根据权利要求1所述的综合利用方法，其特征在于步骤(8)中用于酸洗的溶液是浓度为0.01-0.2N的盐酸溶液。
8.根据权利要求1-7所述的综合利用方法，其特征在于所用原料还可以是纯碱。
全文摘要
一种用天然碱生产烧碱及其副产品的综合利用方法。以往天然碱的利用只是生产烧碱，提取Na
文档编号C01F11/18GK1037319SQ8810270
公开日1989年11月22日 申请日期1988年5月7日 优先权日1988年5月7日
发明者张普虎, 任引哲, 吴雅婷, 马建军 申请人:山西省师范大学