СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ СОДОПОТАШНОГО РАСТВОРА Российский патент 1996 года по МПК C01D15/00 C01F7/46 

Изобретение относится к цветной металлургии, конкретно к технологии комплексной переработки нефелиновых руд спекательным методом на глинозем и содопродукты.

Известен способ переработки содопоташного маточного раствора, получаемого из нефелина, включающий выпарку исходного содопоташного раствора с последующим отделением карбонатной соды от маточного раствора (прототип).

Основными недостатками этого способа переработки содопоташных маточных растворов, получаемых при комплексной переработке нефелиновых руд спекательным методом, являются сложность и многостадийность технологических процессов и связанные с ними большие эксплуатационные и энергетические затраты производства и большие капиталовложения, требуемые для их промышленной реализации, а также ограниченный выпуск карбонатной соды, связанный с выпуском поташа.

Цель изобретения увеличение выхода карбонатной соды из маточного раствора с попутным получением сульфата калия и упрощения процесса, а также обеспечение требуемого качества сульфата калия и карбонатной соды, сокращения удельного потока растворов в процессе и исключения кристаллизации карбонатной соды на стадии конверсии сульфата натрия.

Для этого в упаренный маточный раствор после выделения из него соды вводят сульфат натрия (Na₂SO₄) или его смесь с карбонатной содой (Na₂CO₃ ·2Na₂SO₄) в количестве, обеспечивающем выделение в осадок сульфата калия (K₂SO₄) после их конверсии. При этом процесс конверсии сульфата натрия проводят при 35-40^оС до снижения молярной доли калийной щелочи от суммы щелочей в маточном растворе на стадии конверсии до 45-55%
Для исключения кристаллизации карбонатной соды из маточного раствора на стадии конверсии сульфата натрия упаренный маточный раствор после выделения из него соды разбавляют до требуемой равновесной концентрации частью исходного содопоташного маточного раствора. В зависимости от молярного соотношения щелочей калия и натрия в исходном содопоташном маточном растворе при его переработке предлагаемым способом выход карбонатной соды из маточного раствора возрастает от 40 до 200% с одновременным попутным получением стехиометрического количества с поташом сульфата калия. При использовании для конверсии биркеитовой соли (смесь сульфата натрия с карбонатной содой) выход соды увеличивается дополнительно на 20-100%
Целесообразность использования для конверсии в предлагаемом способе биркеитовой соли (Na₂CO₃ ·2Na₂SO₄) кроме дополнительного увеличения выхода соды связана еще с тем, что содосульфатные соли биркеитового типа в больших количествах образуются в виде отходов при переработке серосодержащих бокситов на глинозем и при производстве их жирных кислот.

Необходимость снижения температуры маточного раствора на стадии конверсии до 35-40^оС связана с необходимостью снижения концентрации растворенных в нем сульфатных солей, чтобы избежать возможности загрязнения ими карбонатной соды, получаемой при упарке маточного раствора. Дальнейшее снижение температуры маточного раствора ниже 35^оС нецелесообразно, так как оно несущественно снижает равновесную концентрацию растворения сульфатных солей в маточном растворе, но ведет к увеличению тепловых затрат в технологическом цикле.

Снижение молярной доли калийной щелочи ниже 45% от суммы щелочей в маточном растворе на стадии конверсии сульфата натрия ведет к неполной конверсии сульфата натрия и, соответственно, к снижению качества получаемого товарного сульфата калия. Повышение молярной доли калийной щелочи в маточном растворе на стадии конверсии сульфата натрия выше 55% нецелесообразно, так как оно ведет к увеличению удельного потока растворов в технологическом цикле и, соответственно, к увеличению тепловых затрат для осуществления процесса.

Технологический процесс переработки содопоташного маточного раствора по предлагаемому способу осуществляют по следующей схеме.

Исходный содопоташный маточный раствор после смешения с маточным раствором, получаемым на стадии конверсии сульфата натрия, подвергают концентрирующей выпарке в многокорпусной выпарной батарее до равновесной концентрации растворения в нем карбонатных солей. Затем раствор подвергается второй стадии выпарки до плотности раствора, равной 1,48-1,50, с выделением в осадок карбонатной соды. Упаренным маточным раствором после выделения из него карбонатной соды подвергают конверсии сульфат натрия или его смесь с карбонатной содой до получения в осадке товарного сульфата калия. При этом для обеспечения требуемого качества получаемого сульфата калия, обеспечения качества карбонатной соды, выделяемой из маточника конверсии, и сокращения удельного потока растворов в технологическом цикле процесс конверсии сульфата натрия проводят при температуре маточного раствора 35-40^оС до снижения в нем молярной доли калийной щелочи от суммы щелочей до 45-55% Для исключения кристаллизации карбонатной соды из маточного раствора на стадии конверсии сульфата натрия упаренный маточный раствор после выделения из него карбонатной соды перед конверсией разбавляют частью исходного содопоташного маточного раствора до требуемой равновесной концентрации растворения в нем карбонатных солей. Осветленный маточный раствор, получаемый на стадии конверсии после отделения от сульфата калия, возвращают в голову процесса для смешения с исходным содопоташным раствором перед концентрирующей упаркой.

Основными преимуществами предлагаемого способа переработки содопоташного маточного раствора в сопоставлении с известным способом являются:
увеличение выхода карбонатной соды из маточного раствора до 200% с попутным получением ценного для народного хозяйства товарного сульфата калия;
существенное упрощение технологического процесса переработки содопоташного маточного раствора и, соответственно, снижение эксплуатационных затрат и капиталовложений, требуемых для промышленной реализации процесса.

Примеры практического осуществления процесса переработки содопоташного маточного раствора предлагаемым способом при конверсии сульфата натрия и содосульфатной соли биркеитового типа приведены в балансовых схемах на фиг. 1 и 2. Для сопоставления в балансовой схеме на фиг. 3 приведен пример практического осуществления процесса переработки аналогичного содопоташного маточного раствора по известному способу. В таблице для сравнения приведены ожидаемые за год технико-экономические показатели производства, достигаемые при переработке 100 м³/ч стандартного содопоташного маточного раствора предлагаемым и известным способами.

Использование: в цветной металлургии, конкретно к технологии переработки содопоташного маточного раствора, получающегося при комплексной переработке нефелиновых руд. Сущность изобретения: в упаренный маточный раствор после выделения из него карбонатной соды вводят сульфат натрия или его смесь с карбонатной содой, вводимые в раствор в количестве, обеспечивающем получение в осадке сульфата калия после их конверсии. Конверсию сульфата натрия проводят при 35 - 40^oС до снижения молярной доли калийной щелочи от суммы щелочей в растворе до 45 - 50%. 3 ил., 2 з. п. ф-лы, 1 табл.

1. Способ переработки содопоташного маточного раствора, получаемого из нефелина, включающий выпарку исходного содопоташного раствора с последующим отделением карбонатной соды от маточного раствора, отличающийся тем, что, с целью увеличения выхода карбонатной соды из маточного раствора с попутным получением сульфата калия и упрощения процесса, упаривание содопоташного раствора ведут до плотности раствора 1,48 1,50 и в маточный раствор после выделения соды вводят сульфат натрия или его смесь с карбонатной содой до получения в осадке сульфата калия в результате конверсии. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что, с целью обеспечения требуемого качества сульфата калия и карбонатной соды и сокращения удельного потока растворов в процессе, процесс конверсии сульфата натрия в маточном растворе в сульфат калия ведут при 35 40^oС до снижения в растворе молярной доли калийной щелочи от суммы щелочей до 45 55%
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что, с целью исключения кристаллизации карбонатной соды на стадии конверсии сульфата натрия, маточный раствор перед конверсией разбавляют до требуемой равновесной концентрации частью исходного содопоташного маточного раствора.