一种硝酸盐体系二元熔盐的制备方法
1.本申请是申请日为2020年01月21日、申请号为202010071960.2、发明名称为《一种二元熔盐及其制备方法》的分案申请。
技术领域
2.本发明属于储能材料技术领域，具体涉及一种二元熔盐的制备方法。
背景技术：
3.硝酸盐熔盐储热材料是一种具有很强的应用潜力的储热介质，具有高比热、低腐蚀性、较高使用温度等特点。但是，由于现有硝酸盐熔生产工艺繁琐、成本高、且品质低，在一定程度上限制了硝酸体系熔盐的推广应用。
4.传统的硝酸熔盐的生产分为两步：首先利用氯化钾和硝酸铵或硝酸镁复分解法生产出硝酸钾，利用碳酸钠和硝酸通过中和法生产出硝酸钠，然后再将硝酸钾和硝酸钠按比例混合均匀再造粒。中国专利公开了201410306984.6，公开了一种硝酸盐体系熔盐储热材料及其制备方法，分别将硝酸钾和硝酸钠溶于水中，蒸发、冷却结晶、淋洗、干燥，制的提纯的硝酸钾和硝酸钠，然后将两者混合，然后在400～500℃高温热处理20～60分钟，并重复这一加热过程2
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5次，然后获得。这一方法不仅步骤繁琐、而且能耗和成本高。
5.为了克服二元熔盐生产中存在的上述问题，研发了一种一次性制得二元熔盐成品的方法，以解决阻碍熔盐储热材料产业化生产和应用的障碍。
技术实现要素：
6.本发明的目的在于提供一种硝酸盐体系二元熔盐的制备方法，本发明提供的制备方法流程简单、利用离子交换柱一次获得，易于操作，不添加其他组分和添加剂，成本低。
7.本发明提供了一种二元熔盐的制备方法，步骤为：
8.(1)将质量比为4：6的氯化钾和氯化钠混合溶解于去离子水中，得到混合溶液；
9.(2)在所述混合溶液中添加碳酸钠，去除混合溶液中的钙、镁离子，过滤，收集滤液；
10.(3)将滤液通过强酸性阳离子交换柱，使得钾、钠离子吸附在强酸性阳离子吸附树脂上；
11.(4)将硝酸溶液反相通过强酸性阳离子交换柱，收集反洗液；
12.(5)将反洗液浓缩后造粒，即得二元熔盐；
13.所述混合溶液的质量浓度为30％；所述硝酸溶液的质量浓度为30％。
14.优选地，所述步骤(3)中强酸性阳离子交换柱的温度为42～47℃；
15.优选地，所述步骤(3)中滤液的流速为3.5m2/h。
16.优选地，所述步骤(4)中强酸性阳离子交换柱的温度为42～47℃。
17.优选地，所述步骤(4)中所述硝酸溶液的流速为3.5m2/h。
18.优选地，所述强酸性阳离子交换柱的直径为3m，高为18m。
19.本发明以氯化钠和氯化钾为原料，将两者按比例混合溶于去离子水，制得浓度为30％的混合溶液，然后去除钙离子、镁离子等杂质，过滤后过离子交换柱，使得钠离子和钾离子吸附在吸附树脂上，然后使用浓度为30％左右的硝酸溶液反洗，得到4：6的硝酸钾和硝酸钠，本发明方法利用强酸性阳离子交换树脂一次型获得，不需要添加任何添加剂，相比传统的方法成本低廉。传统的硝酸钾复分解工艺成本3850元/吨，硝酸钠中和工艺成本2252元/吨，按传统的方法制备熔盐时，40％kno3+60nano3＝3850
×
40％+2250
×
60％＝1540+1350＝2890元/吨，而使用本发明方法2180元/吨，以年产15万吨的产能计算，每年可节省2890
‑
2180＝710元
×
15万吨/年＝10650万元/年。
20.与现有技术相比，本发明工艺流程简单、利用离子交换柱一次获得，易于操作，不添加其他组分和添加剂，成本低。
具体实施方式
21.下面将结合实施例对本发明作进一步说明。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。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。
22.实施例1
23.一种二元熔盐的制备方法，步骤为：
24.(1)将4吨氯化钾和6吨氯化钠混合溶解于去离子水中，得到质量浓度为25％的混合溶液；
25.(2)在混合溶液中添加碳酸钠和氢氧化钠，去除溶液中的钙、镁离子，过滤，收集滤液；
26.(3)将滤液在温度为42～47℃的条件下，以流速为3.5m2/h通过直径为1.6米，高为8.5米的阳离子交换柱，使得钾、钠离子吸附在强酸性阳离子吸附树脂上；
27.(4)利用质量浓度为35％的硝酸溶液反相通过强酸性阳离子交换柱，收集反洗液；
28.(5)将反洗液浓缩后造粒，即得。
29.实施例2
30.一种二元熔盐的制备方法，步骤为：
31.(1)将4吨氯化钾和6吨氯化钠混合溶解于去离子水中，得到质量浓度为30％的混合溶液；
32.(2)在混合溶液中添加碳酸钠和氢氧化钠，去除溶液中的钙、镁离子，过滤，收集滤液；
33.(3)将滤液在温度为42～47℃的条件下，以流速为3.5m2/h通过直径为3米，高为18米的阳离子交换柱，使得钾、钠离子吸附在强酸性阳离子吸附树脂上；
34.(4)利用质量浓度为30％的硝酸溶液反相通过强酸性阳离子交换柱，收集反洗液；
35.(5)将反洗液浓缩后造粒，即得。
36.实施例3
37.一种二元熔盐的制备方法，步骤为：
38.(1)将4吨氯化钾和6吨氯化钠混合溶解于去离子水中，得到质量浓度为35％的混合溶液；
39.(2)在混合溶液中添加碳酸钠和氢氧化钠，去除溶液中的钙、镁离子，过滤，收集滤液；
40.(3)将滤液在温度为42～47℃的条件下，以流速为3.5m2/h通过直径为3米，高为18米的阳离子交换柱，使得钾、钠离子吸附在强酸性阳离子吸附树脂上；
41.(4)利用质量浓度为25％的硝酸溶液反相通过强酸性阳离子交换柱，收集反洗液；
42.(5)将反洗液浓缩后造粒，即得。
43.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
技术特征：
1.一种硝酸盐体系二元熔盐的制备方法，其特征在于，步骤为：(1)将质量比为4：6的氯化钾和氯化钠混合溶解于去离子水中，得到混合溶液；(2)在所述混合溶液中添加碳酸钠，去除混合溶液中的钙、镁离子，过滤，收集滤液；(3)将所述滤液通过强酸性阳离子交换柱，钾、钠离子吸附在所述强酸性阳离子吸附树脂上；(4)将硝酸溶液反相通过所述步骤(3)得到的强酸性阳离子交换柱，收集反洗液；(5)将所述反洗液浓缩后造粒，即得硝酸盐体系二元熔盐；所述混合溶液的质量浓度为30％；所述硝酸溶液的质量浓度为30％。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中强酸性阳离子交换柱的温度为42～47℃。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中滤液的流速为3.5m2/h。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)中强酸性阳离子交换柱的温度为42～47℃。5.根据权利要求1或4所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)中所述硝酸溶液的流速为3.5m2/h。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述强酸性阳离子交换柱的直径为3m，高为18m。
技术总结
本发明属于储能材料技术领域，具体涉及一种二元熔盐的制备方法。本发明公开了一种二元熔盐的制备方法，步骤为：将质量比为4：6的氯化钾和氯化钠混合溶解于去离子水中，得到混合溶液；在混合溶液中添加碳酸钠，去除溶液中的钙、镁离子，过滤，收集滤液；将滤液通过强酸性阳离子交换柱，使得钾、钠离子吸附在强酸性阳离子吸附树脂上；将硝酸溶液反相通过强酸性阳离子交换柱，收集反洗液；将反洗液浓缩后造粒，即得二元熔盐；本发明工艺流程简单、利用离子交换柱一次获得，易于操作，不添加其他组分和添加剂，成本低。成本低。
技术研发人员：梁占友 郭永祥
受保护的技术使用者：山西沃锦新材料股份有限公司
技术研发日：2020.01.21
技术公布日：2021/12/21