способ переработки низкокалийного содопоташного раствора с высоким содержанием серы

Формула изобретения

Способ комплексной переработки низкокалийного содопоташного раствора с высоким содержанием серы, включающий предварительную концентрирующую выпарку исходного содопоташного раствора, последующую его выпарку до насыщения сульфатными солями с выделением в осадок чистой моногидратной соды, выделение сульфата калия стандартного качества из маточного раствора моногидратной соды путем его смешения с оборотным маточным раствором безводной соды и охлаждением смешанного раствора до температуре 35-40°С, выделение из маточного раствора сульфата калия грязной безводной соды и ее перекристаллизацию в чистую моногидратную соду с дозировкой в процесс расчетного количества исходного содопоташного раствора концентрирующей выпарки, отличающийся тем, что избыток серы, не обеспеченный в исходном содопоташном растворе требуемым количеством калийной щелочи, выводят из процесса в виде самостоятельной беркеитовой соли (Na ₂CO₃·2Na₂ SO₄) по последовательной схеме в две стадии, с выделением в осадок на первой стадии глазеритовой соли (Na ₂SO₄·3K₂ SO₄) из маточного раствора моногидратной соды путем его охлаждения до температуры 35-40°С, с последующей перекристаллизацией полученной глазеритовой соли в беркеитовую соль (Na₂CO₃·2NaSO ₄) специально приготовленным для этой цели насыщенным раствором моногидратной соды, дозируемым в процесс из расчета получения после перекристаллизации глазеритовой соли маточного раствора с молярным индексом калия не более 17%.

Описание изобретения к патенту

Способ переработки низкокалийного содопоташного раствора относится к цветной металлургии, конкретно к переработке содопоташного раствора, загрязненного большим количеством серы, не обеспеченной требуемым количеством калийной щелочи, необходимой для выпуска серы в виде товарного сульфата калия стандартного качества.

Известен способ переработки низкокалийного содопоташного раствора по патенту на изобретение №2223913 от 15 июля 2002 г. По этому способу низкокалийный содопоташный раствор подвергают предварительной концентрирующей выпарке до насыщения раствора карбонатными солями натрия и калия. Далее раствор подвергают второй стадии выпарки до насыщения упаренного раствора сульфатными солями щелочей с выделением в осадок чистой моногидратной карбонатной соды. Из маточного раствора, очищенного от моногидратной карбонатной соды, выделяют в осадок сульфат калия путем его смешения с оборотным маточным раствором безводной карбонатной соды дозировкой в смешанный раствор расчетное количество сульфата натрия или серной кислоты, для вывода из технологического цикла избыточного количества калийной щелочи в виде товарного сульфата калия. Маточный раствор, очищенный от сульфата калия, подвергают третьей стадии выпарки с выделением в осадок безводной карбонатной соды, загруженной солями сульфата и карбоната калия. Безводную соду очищают от примеси калийной сульфатной и карбонатной соли путем ее гидрохимической перекристаллизации, дозируемым в процесс исходным содопоташным раствором концентрирующей выпарки.

Однако этот известный способ не пригоден для переработки низкокалийного содопоташного раствора, загрязненного большим количеством серы, если ее содержание в исходном содопоташном растворе не обеспечено требуемым количеством калийной щелочи, необходимого для выделения серы из процесса в виде сульфата калия стандартного качества. Избыток серы, содержащийся в исходном содопоташном растворе, при этом будет выводиться из процесса в виде сульфата натрия в смеси с товарным сульфатом калия.

Технической задачей изобретения является разработка нового способа, обеспечивающего возможность комплексной переработки низкокалийного содопоташного раствора, загрязненного большим количеством сульфатных солей, с получением при этом высококачественной товарной соды и сульфата калия. Избыток серы, не обеспеченный требуемым количеством калийной щелочи, при этом будет выводиться из технологического цикла в виде самостоятельной беркеитовой соли (Na₂CO₃·2Na ₂SO₄).

Поставленную цель при этом достигают тем, что в известном способе переработки низкокалийного содопоташного раствора, включающего концентрирующую выпарку исходного содопоташного раствора, последующую его выпарку с выделением в осадок чистой моногидратной соды, выделение сульфата калия стандартного качества из маточного раствора моногидратной соды путем его смешения с оборотным маточным раствором безводной соды и охлаждением смешанного раствора соды до температуры 35-40°С; выделение из маточного раствора сульфата калия грязной безводной соды и ее перекристаллизацию в чистую моногидратную соду с дозировкой в процессе расчетного количества исходного содопоташного раствора концентрирующей выпарки, отличающийся тем, что избыток серы, не обеспеченный в исходном содопоташном растворе требуемым количеством калийной щелочи, выводят из процесса в виде самостоятельной беркеитовой соли (Na₂СО₃·2Na ₂SO₄) последовательными процессами в две стадии, с выделением в осадок на первой стадии глазеритовой соли (Na₂SO₄·3K ₂SO₄) из маточного раствора моногидратной соды путем его охлаждения до температуры 35-40°С с последующей перекристаллизацией глазеритовой соли в беркеитовую соль специально приготовляемым для этой цели насыщенным раствором моногидратной соды, дозируемым в процесс из расчета получения после перекристаллизации глазеритовой соли маточного раствора с молярным индексом калия не более 17%.

Переработку низкокалийного содопоташного раствора с содержанием избытка серы, не обеспеченной требуемым количеством калийной щелочи для получения сульфата калия стандартного качества, осуществляют при этом по следующей технологической схеме (см. чертеж).

Исходный содопоташный раствор подвергают концентрирующей выпарке до насыщения упаренного раствора карбонатными щелочным солями. Далее раствор подвергают второй стадии выпарки до насыщения упаренного раствора сульфатными солями с выделением в осадок чистой моногидратной карбонатной соды. Очищенный от моногидратной карбонатной соды маточный раствор смешивают с оборотным маточным раствором безводной соды с получением смешанного раствора с молярным индексом калия в пределах 52-55%. Смешанный раствор подвергают охлаждению до 35-40°С с выделением в осадок товарного сульфата калия стандартного качества. Маточный раствор, очищенный от сульфата калия, далее подвергают третьей стадии выпарки до насыщения упаренного раствора сульфатными солями с выделением в осадок безводной карбонатной соды, загрязненной карбонатной и сульфатной солями калийной щелочи. Отфильтрованную на центрифугах безводную карбонатную соду очищают от примесей калийных солей путем ее гидрохимической перекристаллизации в концентрированном исходном содопоташном растворе, дозируемым в соотношении Ж:Т=1,5+1,0, с выделением в осадок чистой моногидратной соды. Маточный раствор, полученный после перекристаллизации, безводной соды смешивают с основным потоком исходного содопоташного раствора на стадии выделения из него чистой моногидратной соды. Избыток серы, не обеспеченный в технологическом цикле требуемым количеством калийной щелочи, выводят из процесса самостоятельно в виде беркеитовой соли (Na₂СО₃·2К ₂SO₄) по последовательной схеме в две стадии. На первой стадии выделяют в осадок глазеритовую соль (Na₂SO₄·3K ₂SO₄) из маточного раствора моногидратной соды, путем его вакуум-кристаллизационного охлаждения до температуры 35-40°С. Отфильтрованную глазеритовую соль далее подвергают гидрохимической перекристаллизации в специально приготовленном для этой цели насыщенном растворе моногидратной соды, дозируемом из расчета получения после перекристаллизации глазерита маточного раствора с молярным индексом калия не более 17% с выделением при этом в осадок беркеитовой соли (Na₂ СО₃·2K₂SO ₄). Процесс перекристаллизации глазеритовой соли проводят при температуре 50°С с перемешиванием суспензии в течение 1,5-2,0 часов. Если при этом молярный индекс калия в маточном растворе получаемого после перекристаллизации глазерита, будет превышать 17%, получаемая беркеитовая соль будет загрязнена остатком глазеритовой соли. Если молярный индекс калия в маточном растворе, получаемом после перекристаллизации глазерита, будет ниже 17%, это приведет к увеличению расхода насыщенного раствора моногидратной соды, дозируемого на перекристаллизацию глазеритовой соли.

Пример практического осуществления переработки низкокалийного содопоташного раствора с выделением из процесса избытка серы в виде беркеитовой соли предлагаемым способом в условиях содового цеха Ачинского глиноземного комбината приведен в прилагаемой технологической схеме №1.