СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ СУЛЬФАТА НАТРИЯ Советский патент 1995 года по МПК C01D5/06 

Изобретение относится к переработке природного сульфата натрия или сульфатных отходов, например, глиноземного производства на сульфат калия с попутным получением поваренной соли.

Известен способ переработки сульфатной соли, в основе которого лежит реакция конверсии сульфата натрия раствором хлористого калия. В результате взаимодействия сначала образуется глазерит (3K₂SO₄˙Na₂SO₄), выход которого достигает ≈83% при снижении температуры пульпы до 16^оС. Далее глазерит под действием водного раствора хлористого калия разлагают до сульфата калия.

Недостатки способа состоят в низком извлечении сульфата калия в товарный продукт и в наличии большого количества отходов, состоящих из смесей растворов хлоридов и сульфатов натрия и калия.

Наиболее близким к предложенному способу по технической сущности и достигаемому эффекту является способ переработки сульфатных солей, включающий многостадийную конверсию сульфата натрия раствором хлористого калия по противоточной схеме.

Образующиеся после конверсии сульфатной смеси маточные растворы подвергают выпарке и вакуумной кристаллизации с выделением в осадок хлористого калия и глазерита, которые возвращают в цикл. После чего упаренный раствор повторно упаривают и вакуумной кристаллизацией выделяют в осадок поваренную соль и смесь хлоридов и сульфатов калия и натрия.

Способ позволяет более полно извлекать сульфат калия в товарный продукт. Недостаток способа состоит в невозможности выделить поваренную соль в чистом виде ввиду загрязнения ее значительными количествами сульфатов калия и натрия, а также в невысоком качестве сульфата калия.

Цель изобретения заключается в упрощении процесса и в повышении чистоты сульфата калия и поваренной соли.

Поставленная цель достигается за счет того, что на первую стадию конверсии подают оборотные маточные растворы со второй стадии конверсии в смеси с каустической щелочью. Другим отличием способа является то, что каустическую щелочь на первую стадию конверсии подают в количестве, обеспечивающем ее содержание после конверсии 190-230 г/л в пересчете на Na₂О_k при молярном содержании калийной щелочи в растворе 15-35% от суммы щелочей. Кроме того, маточный раствор после первой стадии конверсии упаривают до концентрации каустической щелочи 300-350 г/л в пересчете на Na₂O_k с отделением поваренной соли.

Способ осуществляют следующим образом. Исходную сульфатную соль подвергают конверсии в три стадии по противоточной схеме в баках-мешалках, с выдержкой пульпы на каждой стадии в течение 1 ч с промежуточной фильтрацией пульпы после каждой стадии конверсии на барабанных вакуум-фильтрах. Сульфат калия, полученный после третьей стадии конверсии соли раствором хлористого калия, с целью его отмывки от хлор-ионов, подвергают репульпации водой. Фильтрат после водной репульпации продукционного сульфата калия используют для растворения хлористого калия, подаваемого на третью стадию конверсии сульфатной соли. Фильтрат, полученный после третьей стадии конверсии сульфатной соли, поступает на вторую стадию конверсии, фильтрат после второй стадии конверсии смешивают с упаренным оборотным раствором каустической щелочи и далее направляют на первую стадию конверсии исходной сульфатной соли. Из маточного раствора после первой стадии конверсии выделяют поваренную соль путем его упарки до концентрации каустической щелочи 300-350 г/л Na₂O_k. Упаренный раствор каустической щелочи после выделения поваренной соли повторно возвращают на первую стадию конверсии новых порций исходной сульфатной соли.

При конверсии исходной сульфатной соли смешанным маточным раствором при концентрации каустической щелочи 190-230 г/л Na₂O_k и молярном содержании калия от суммы щелочей в растворе в пределах 16-35% все сульфатные соли из раствора переходят в осадок, что позволяет при упарке маточного раствора до концентрации каустической щелочи 300-350 г/л Na₂O_k выделить из него в осадок чистую поваренную соль. Оптимальными являются концентрации каустической щелочи 190-200 г/л Na₂O_k при молярном содержании калия от суммы щелочей в растворе 20-30% В этих условиях одновременно с очисткой маточного раствора от сульфатных солей, в растворе после первой стадии конверсии сохраняется достаточно высокая концентрация хлор-ионов, что обеспечивает выделение требуемого количества поваренной соли при упарке маточного раствора минимальным расходом пара. Если концентрация каустической щелочи и молярный процент калийной щелочи в смешанном растворе после первой стадии конверсии исходной сульфатной соли будет ниже указанных пределов, то в растворе будут оставаться сульфатные соли, которые при упарке маточного раствора будут выделяться в осадок совместно с поваренной солью, делая ее непригодной для потребления. Если концентрация каустической щелочи в маточном растворе будет выше указанных пределов, то в нем останется мало хлор-ионов. При этом для выделения из процесса требуемого количества поваренной соли потребуется подвергать упарке значительно большее количество маточного раствора, соответственно будет выше расход пара. Более высокий молярный процент калийной щелочи в маточном растворе приведет к загрязнению выделяемой из упаренного раствора поваренной соли хлористым калием. Заданные пределы концентрации каустической щелочи и содержания калийной щелочи в смешанном маточном растворе регулируются за счет дозировки в процессе расчетного количества хлористого калия в зависимости от химического состава исходной сульфатной соли и за счет балансирования количества воды, вводимого в процесс на растворение хлористого калия и количества упариваемой воды на стадии выделения поваренной соли из смешанного маточного раствора.

П р и м е р. По указанной схеме в замкнутом технологическом цикле подвергали конверсии 200 г сульфатной смеси, содержащей 140 г Na₂SO₄ и 60 г K₂SO₄. На конверсию дозировали соответственно 120, 140 и 160 г хлористого калия и на репульпацию продукционного сульфата калия после третьей стадии конверсии 320 мл воды. Фильтрат после второй стадии конверсии в первом цикле смешали с 500 мл раствора каустической щелочи с концентрацией 320 г/л Na₂O_k, которым подвергали конверсии исходную сульфатную соль. Фильтрат после конверсии подвергали упарке до концентрации каустической щелочи 320 г/л Na₂O_k с выделением в осадок поваренной соли. Упаренный раствор после выделения поваренной соли в последующих циклах смешивался с фильтратом второй стадии конверсии и направлялся на первую стадию конверсии исходной соли. При этом концентрация каустической щелочи в смешанном растворе поддерживалась на уровне 190-230 г/л Na₂O_k. В двух опытах концентрацию каустической щелочи в смешанном растворе перед первой стадией конверсии исходной сульфатной соли снизили до 170 г/л Na₂O_k. Полученные результаты опытов приведены в таблице.

Как видно из приведенных в таблице данных, при соблюдении заданных параметров технологического процесса по предлагаемому способу возможно производить товарный сульфат калия высокого качества с одновременным попутным выделением из процесса чистой поваренной соли. В четвертом опыте при снижении концентрации каустической щелочи в смешанном растворе на первой стадии конверсии исходной сульфатной соли до 170 г/л Na₂O_k в маточном растворе кроме хлор-ионов осталось 5 г/л серного ангидрида, который при последующей упарке маточного раствора выделился в осадок совместно с поваренной солью. Аналогичное загрязнение поваренной соли сульфатными солями имело место в шестом опыте, при снижении молярного содержания калийной щелочи в смешанном маточном растворе до 5% В седьмом опыте, при увеличении молярного содержания калийной соли в смешанном маточном растворе до 42% при упарке маточного раствора совместно с поваренной солью в осадок выпал хлористый калий.

1. СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ СУЛЬФАТА НАТРИЯ на сульфат калия, включающий многостадийную конверсию сульфата натрия оборотными маточными растворами, содержащими хлористый калий, отделение целевого продукта, отмывку, сушку его и выделение хлорида натрия упаркой маточного раствора, отличающийся тем, что, с целью повышения чистоты сульфата калия и хлорида натрия и упрощения процесса, на первую стадию конверсии подают оборотные маточные растворы со второй стадии конверсии в смеси с каустической щелочью. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на первую стадию конверсии подают каустическую щелочь в количестве, обеспечивающем ее содержание после конверсии 190 230 г/л в пересчете на Nа₂О_к при молярном содержании калийной щелочи от суммы щелочей в растворе 15 35%
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что маточный раствор после первой стадии конверсии упаривают до концентрации каустической щелочи 300 350 г/л в пересчете на Nа₂О_к с выделением в осадок поваренной соли.