專利名稱：用鈉硝石生產硝酸鈉的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種硝酸鈉的生產方法，特別是一種用鈉硝石生產硝酸鈉的 方法。
背景技術：
硝酸鈉是一種重要的無機化工原料和農用肥料，其生產方法主要有中 和法、吸收法、離子交換法、復分解法和硝石法等。中和法由于使用硝酸和 純堿為原料，雖然操作簡單，但是兩種原料均為基本化工原料，成本昂貴， 工業(yè)上很少采用。吸收法采用純堿吸收硝酸尾氣中氧化氮而得，此法只有依 托硝酸廠而建，利用廢氣，綜合利用資源，可以減少環(huán)境污染；離子交換法 生產成本較高；復分解法采用硝酸鈣和硫酸鈉復分解反應而得，此法雖然不 使用純堿，生產成本低，但是產品中含有硝酸鈣，容易潮解，且純度低；硝 石法是利用天然硝酸鹽型礦物——鈉硝石生產硝酸鈉，是一種傳統(tǒng)方法，依 托資源優(yōu)勢，將天然鈉硝石礦用水浸取，得浸取液經平鍋熬鹽濃縮后再結晶 硝酸鈉，或經三效蒸發(fā)除鹽后再結晶制硝酸鈉等，由于其耗能和耗水量較高， 不適于進行大規(guī)模生產?，F有技術中還有噴淋堆浸工藝，將噴淋浸取液進鹽 田日曬蒸發(fā)濃縮，分離同時浸出的氯化鈉和硫酸鈉，制得硝酸鈉與硫酸鈉等 混鹽半成品(鈉硝礬)、再送至加工廠進行高溫溶解，分離氯化鈉、硫酸鈉， 冷卻結晶硝酸鈉，該法硝酸鈉收率較低，且耗水量較大，不適應于硝酸鈉有
效含量較低的鈉硝石礦開發(fā)。申請?zhí)枮?00610150661.8的中國專利申請公開 了 "一種用鈉硝石逆流循環(huán)浸取生產硝酸鈉的工藝"，其缺陷在于，硝石礦破 碎后不篩分，直接裝入浸取柱，小顆粒鈉硝石細粉會填充硝石礦礦層孔隙， 阻滯浸取液的流動性，從而影響浸取效果；而且低溫母液升溫要消耗其它能源。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是針對現有技術的不足，提供一種工藝簡單 合理、能水、節(jié)能的用鈉硝石生產硝酸鈉的方法。
本發(fā)明所要解決的技術問題是通過以下的技術方案來實現的。本發(fā)明是
一種用鈉硝石生產硝酸鈉的方法，其特點是，其步驟為
(1) 將鈉硝石原礦進行破碎，礦石粒度小于40mm，篩分得粒徑為0.83mm 40mm的鈉硝石礦和粒徑小于0.83mm的鈉硝石礦粉；
(2) 將粒徑小于0.83mm鈉硝石礦粉置于攪拌槽內，按固液重量比1:0.5 2. 0 加水，攪拌10 100分鐘進行完全浸取，然后將料漿打入澄清池內沉降、 澄清，得清液；
(3) 將粒徑為0.83mm 40mm的鈉硝石礦置于浸取池，按固液重量比 1:0. 5 1.5注入冷析母液與/或洗滌液，啟動循環(huán)泵使浸取液循環(huán)流動， 在常溫下進行浸??；浸取過程為2 4級，上一級浸取完成后浸取液進 入下一級浸取池，逐級增濃，浸取完成后浸取液進入太陽池中；所得的 鈉硝石礦渣瀝干后，用洗滌液與/或清液與/或水進行洗滌，直至尾渣中 硝酸根含量小于0.5%，排放尾渣;洗滌液則用于浸取或者用于循環(huán)洗滌， 或者進入步驟(4)補充到浸取液中；(4)在太陽池中，利用太陽池儲能將浸取液加熱到3(TC 8(rC，蒸發(fā)濃縮后
從太陽池底部取出高溫濃縮液；然后將高溫濃縮液置于冷析結晶器內，
溫度降到0。C 3(TC，冷卻結晶析出NaN03，固液分離，固相經洗滌、 干燥后得到硝酸鈉產品，冷析母液和洗滌液返回步驟(3)循環(huán)套用。 本發(fā)明所要解決的技術問題還可以通過以下的技術方案來進一步實現。 以上所述的方法，其特點是，在步驟(3)中，所得的鈉硝石礦渣瀝干后，分 別用上一級洗滌液、清液和水依次進行洗滌，直至尾渣中硝酸根含量小于 0.5%，排放尾渣。
本發(fā)明將太陽池技術引入到硝酸鹽生產工藝過程中，適用于硝酸鹽型固 體礦(鈉硝石等)水浸生產硝酸鈉，以及硝酸鹽型鹽湖鹵水生產硝酸鈉或硝 酸鉀等。本發(fā)明利用太陽池儲熱蓄能原理與硝酸鹽型溶液體系相分離技術有 機地結合起來，以硝酸鹽型鹵水或硝石浸取液為太陽池的工作介質，巧妙的 利用在太陽池內工作介質所形成溫度梯度和濃度梯度，制得高濃度硝酸鹽溶 液，進行分離提取硝酸鹽。
應用于本工藝中的太陽池與普通鹽田的主要區(qū)別在于其構造的不同，太 陽池單池面積一般較小、深度較深，以便工作介質在太陽池內自上而下形成
足夠大的溫度梯度和濃度梯度。硝酸鹽型鹵水在太陽池內分為三個區(qū)域表
層與環(huán)境溫度相近，吸收太陽能，鹵水蒸發(fā)濃縮，提高鹵水濃度，鹵水密度
增大而下沉；中間為絕熱層，隔開上下兩層，是重要的溫度和濃度梯度區(qū)域， 在這一區(qū)域密度較大的濃縮鹵水下沉與溫度較高鹵水的上升達到動態(tài)平衡， 形成穩(wěn)定的濃度梯度和溫度梯度抑制了上下層鹵水對流，起到絕熱作用，同 時允許太陽光射到太陽池底層的鹵水；底層為吸熱儲能層，將輻射到底部的
太陽能轉變?yōu)闊崮埽驗榉€(wěn)定的中間絕熱層使鹽溶液不能對流，而且鹵水本 身的導熱性又差，吸收到的熱能除了向池底的有限散熱外，向太陽池表面的 散熱量很少，隨著太陽光的不斷輻射，底層鹵水儲熱量不斷增加，鹵水溫度 提高，溶解上層結晶沉降下來的硝酸鹽而使?jié)舛炔粩嗵岣?。在硝酸鹽體系中， 由于硝酸鹽的溶解度隨溫度變化較大，利用太陽池原理，將底層高濃度鹵水 取出，冷卻結晶得硝酸鹽，實現利用太陽能生產硝酸鈉或硝酸鉀，以上過程 包括了熱交換、蒸發(fā)、結晶、溶解等多個過程復合結果。
本發(fā)明主要針對目前我國大量的低品位鈉硝石資源，并且資源所在地為 嚴重缺水區(qū)，當地有豐富的太陽能資源，所以提出以充分利用當地太陽能等 自然能源為原則，以鈉硝石為原料，節(jié)能、節(jié)水生產硝酸鈉的方法。
本發(fā)明根據鈉硝石原礦破碎時會產生約20%—25%的鈉硝石礦粉的特點，
將鈉硝石礦篩分得粒徑為0.83mm 40mm的鈉硝石礦和粒徑小于0.83mm的 鈉硝石礦粉，然后分別進行浸取，以防止鈉硝石礦粉填充硝石礦礦層孔隙、 阻滯浸取液的流動性。分別浸取則可以有效地保證浸取液的流動性，促進浸 取過程的進行，提高浸取收率及效率。
本發(fā)明選擇性地浸取鈉硝石中硝酸鈉，工藝過程易于實現，具有產品質 量高、收率高，能耗低、耗水量低等特點，噸產品耗水量不到噴淋堆浸工藝 的50%，適于在缺水地區(qū)應用，尤其是太陽能資源豐富的我國西部地區(qū)。
具體實施例方式
以下進一步描述本發(fā)明的具體技術方案，以便于本領域的技術人員進一 步地理解本發(fā)明，而不構成對其權利的限制。
實施例l。
一種用鈉硝石生產硝酸鈉的方法，其步驟為 (1) 將鈉硝石原礦進行破碎，礦石粒度小于40mm，篩分得粒徑為0.83mm 40mm的鈉硝石礦和粒徑小于0.83mm的鈉硝石礦粉；
(2) 將粒徑小于0.83mm鈉硝石礦粉置于攪拌槽內，按固液重量比l:0.5加水， 攪拌100分鐘進行完全浸取，然后料漿進入澄清池沉降、澄清，得清液;
(3) 將粒徑為0.83mm 40mm的鈉硝石礦置于浸取池，按固液重量比1:0. 5 注入冷析母液與/或洗滌液，啟動循環(huán)泵使浸取液循環(huán)流動，在常溫下進 行浸??；浸取過程為2級，上一級浸取完成后浸取液進入下一級浸取池， 逐級增濃，浸取完成后浸取液進入太陽池中；所得的鈉硝石礦渣瀝千后， 用洗滌液與/或清液與/或水進行洗滌，直至尾渣中硝酸根含量小于0.5%， 排放尾渣；洗滌液則用于浸取或者用于循環(huán)洗滌，或者進入步驟(4) 補充到浸取液中；
(4) 在太陽池中，利用太陽池儲能將浸取液加熱到3(TC，蒸發(fā)濃縮后從太陽 池底部取出高溫濃縮液；然后將高溫濃縮液置于冷析結晶器內，溫度降 到Ot:，冷卻結晶析出NaN03，固液分離，固相經洗滌、干燥后得到硝 酸鈉產品，冷析母液和洗滌液返回步驟(3)循環(huán)套用。
實施例2。 一種用鈉硝石生產硝酸鈉的方法，其步驟為
(1) 將鈉硝石原礦進行破碎，礦石粒度小于40mm，篩分得粒徑為0.83mm 40mm的鈉硝石礦和粒徑小于0.83mm的鈉硝石礦粉；
(2) 將粒徑小于0.83mm鈉硝石礦粉置于攪拌槽內，按固液重量比1:2.0加 水，攪拌10分鐘進行完全浸取，然后料槳進入澄清池沉降、澄清，得 清液；
(3) 將粒徑為0.83mm 30mm的鈉硝石礦置于浸取池，按固液重量比1: 1.5注入冷析母液與/或洗滌液，啟動循環(huán)泵使浸取液循環(huán)流動，在常溫下進
行浸??；浸取過程為4級，上一級浸取完成后浸取液進入下一級浸取池， 逐級增濃，浸取完成后浸取液進入太陽池中；所得的鈉硝石礦渣瀝干后， 用洗滌液與/或清液與/或水進行洗滌，直至尾渣中硝酸根含量小于0.5%， 排放尾渣；洗滌液則用于浸取或者用于循環(huán)洗滌，或者進入步驟(4) 補充到浸取液中；
(4)在太陽池中，利用太陽池儲能將浸取液加熱到80。C，蒸發(fā)濃縮后從太陽 池底部取出高溫濃縮液；然后將高溫濃縮液置于冷析結晶槽內，溫度降 到3(TC，冷卻結晶析出NaN03，固液分離，固相經洗滌、干燥后得到 硝酸鈉產品，冷析母液和洗滌液返回步驟(3)循環(huán)套用。 實施例3。 一種用鈉硝石生產硝酸鈉的方法，其步驟為
(1) 將鈉硝石原礦進行破碎，礦石粒度小于40mm，篩分得粒徑為0.83mm 40mm的鈉硝石礦和粒徑小于0.83mm的鈉硝石礦粉；
(2) 將粒徑小于0.83mm鈉硝石礦粉置于攪拌槽內，按固液重量比1:1加水， 攪拌30分鐘進行完全浸取，然后將料漿打入澄清池內沉降、澄清，得 清液；
(3) 將粒徑為0.83mm 40mm的鈉硝石礦置于浸取池，按固液重量比1:1注 入冷析母液與/或洗滌液，啟動循環(huán)泵使浸取液循環(huán)流動，在常溫下進行 浸?。唤∵^程為3級，上一級浸取完成后浸取液進入下一級浸取池， 逐級增濃，浸取完成后浸取液進入太陽池中；所得的鈉硝石礦渣瀝干后， 用洗滌液與/或清液與/或水進行洗滌，直至尾渣中硝酸根含量小于0.5%， 排放尾渣；洗滌液則用于浸取或者用于循環(huán)洗滌，或者進入步驟(4)
補充到浸取液中；
(4)在太陽池中，利用太陽池儲能將浸取液加熱到55t，蒸發(fā)濃縮后從太陽 池底部取出高溫濃縮液；然后將高溫濃縮液置于冷析結晶槽內，溫度降 到15°C，冷卻結晶析出NaN03，固液分離，固相經洗滌、干燥后得到 硝酸鈉產品，冷析母液和洗滌液返回步驟(3)循環(huán)套用。 實施例4。 一種用鈉硝石生產硝酸鈉的方法，其步驟為
(1) 將鈉硝石原礦進行破碎，礦石粒度小于40mm，篩分得粒徑為0.83mm 40mm的鈉硝石礦和粒徑小于0.83mm的鈉硝石礦粉；
(2) 將粒徑小于0.83mm鈉硝石礦粉置于攪拌槽內，按固液重量比l丄5加水， 攪拌50分鐘進行完全浸取，然后將料槳打入澄清池內沉降、澄清，得 清液；
(3) 將粒徑為0.83mm 30mm的鈉硝石礦置于浸取池，按固液重量比l:O. 8 注入冷析母液與/或洗滌液，啟動循環(huán)泵使浸取液循環(huán)流動，在常溫下進 行浸??；浸取過程為3級，上一級浸取完成后浸取液進入下一級浸取池， 逐級增濃，浸取完成后浸取液進入太陽池中；所得的鈉硝石礦渣瀝干后， 用洗滌液與/或清液與/或水進行洗滌，直至尾渣中硝酸根含量小于0.5%， 排放尾渣；洗滌液則用于浸取或者用于循環(huán)洗滌，或者進入步驟(4) 補充到浸取液中；
(4) 在太陽池中，利用太陽池儲能將浸取液加熱到45t:，蒸發(fā)濃縮后從太陽 池底部取出高溫濃縮液；然后將高溫濃縮液置于冷析結晶槽內，溫度降 到l(TC，冷卻結晶析出NaN03，固液分離，固相經洗滌、干燥后得到 硝酸鈉產品，冷析母液和洗滌液返回步驟(3)循環(huán)套用。
實施例5。
一種用鈉硝石生產硝酸鈉的方法，其步驟為
(1) 將鈉硝石原礦進行破碎，礦石粒度小于40mm，篩分得粒徑為0.83mm 40mm的鈉硝石礦和粒徑小于0.83mm的鈉硝石礦粉；
(2) 將粒徑小于0.83mm鈉硝石礦粉置于攪拌槽內，按固液重量比l:1.8加水， 攪拌80分鐘進行完全浸取，然后將料漿打入澄清池內沉降、澄清，得 清液；
(3) 將粒徑為0.83mm 30mm的鈉硝石礦置于浸取池，按固液重量比1丄2 注入冷析母液與/或洗滌液，啟動循環(huán)泵使浸取液循環(huán)流動，在常溫下進 行浸?。唤∵^程為3級，上一級浸取完成后浸取液進入下一級浸取池， 逐級增濃，浸取完成后浸取液進入太陽池中；所得的鈉硝石礦渣瀝干后， 用洗滌液與/或清液與/或水進行洗滌，直至尾渣中硝酸根含量小于0.5%， 排放尾渣；洗漆液則用于浸取或者用于循環(huán)洗滌，或者進入步驟(4) 補充到浸取液中；
(4) 在太陽池中，利用太陽池儲能將浸取液加熱到7(TC，蒸發(fā)濃縮后從太陽 池底部取出高溫濃縮液；然后將高溫濃縮液置于冷析結晶槽內，溫度降 到20°C，冷卻結晶析出NaN03，固液分離，固相經洗滌、干燥后得到 硝酸鈉產品，冷析母液和洗滌液返回步驟(3)循環(huán)套用。
實施例6。 一種用鈉硝石生產硝酸鈉的方法，其步驟為
(1) 將鈉硝石原礦進行破碎，礦石粒度小于40mm，篩分得粒徑為0.83mm 40mm的鈉硝石礦和粒徑小于0.83mm的鈉硝石礦粉；
(2) 將粒徑小于0.83mm鈉硝石礦粉置于攪拌槽內，按固液重量比1:1. 8加 水，攪拌30分鐘進行完全浸取，然后將料漿打入澄清池內沉降、澄清，
得清液；
(3) 將粒徑為0.83mm 30mm的鈉硝石礦置于浸取池，按固液重量比1:1. 1 注入冷析母液與/或洗滌液，啟動循環(huán)泵使浸取液循環(huán)流動，在常溫下進 行浸取；浸取過程為4級，上一級浸取完成后浸取液進入下一級浸取池， 逐級增濃，浸取完成后浸取液進入太陽池中所得的鈉硝石礦渣瀝干后， 用洗滌液與/或清液與/或水進行洗滌，直至尾渣中硝酸根含量小于0.5%， 排放尾渣；洗滌液則用于浸取或者用于循環(huán)洗滌，或者進入步驟(4) 補充到浸取液中；
(4) 在太陽池中，利用太陽池儲能將浸取液加熱到65"C，蒸發(fā)濃縮后從太陽 池底部取出高溫濃縮液；然后將高溫濃縮液置于冷析結晶槽內，溫度降 到l(TC，冷卻結晶析出NaN03，固液分離，固相經洗滌、干燥后得到 硝酸鈉產品，冷析母液和洗滌液返回步驟(3)循環(huán)套用。
實施例7。在實施例1-5中任何一項所述的方法中，在步驟(3)中，所 得的鈉硝石礦渣瀝干后，分別用上一級洗滌液、清液和水依次進行洗滌，直 至尾渣中硝酸根含量小于0.5%，排放尾渣。
實施例8。將鈉硝石原礦進行破碎、篩分，得粒徑0.83mm 40mm的鈉 硝石礦200kg，分置于兩個浸取池中，按固液比1:0.7加入冷析母液(NaN03 27.42%， NaCl 12.21%， Na2S042.29%)，在常溫、敞開條件下，浸取24小時， 浸取液瀝干進入下一級浸取池，進行二級池式浸取，完成后浸取液進入太陽 池蒸發(fā)濃縮，得浸取濃縮液130kg，其溫度為40。C，組成為NaN03 33.46%， NaCl 12.01%， Na2S041.92%;在(TC條件下冷析硝酸鈉，得硝酸鈉12.8kg(干 基)。
實施例9。將鈉硝石原礦進行破碎、篩分，得粒徑0.83mm 40mm的鈉 硝石礦200kg，分置于兩個浸取池中，按加入冷析母液(NaN03 27.66%， NaCl 12.21%， Na2SO42.56%)50kg和尾渣洗滌補充液(NaN03 24.42%， NaCl 14.81%， Na2SO43.79%)30kg，浸取24小時，浸取液進入下一級浸取池，二級浸取后， 浸取液在太陽池內加熱到50°C，得浸取濃縮液136kg，其組成為NaN03 36.23%， NaCl 10.86%， Na2S041.99%，在l(TC條件下冷析硝酸鈉，得硝酸鈉 17.6kg(干基)。
實施例10。取粒徑小于0.83mm的鈉硝石礦200kg，在攪拌槽內按1:1比 例加入水，攪拌30分鐘，放入澄清池內澄清，得細粉濕渣143 kg(NaN03 0.61%) 和清液256kg(NaN03 3.70。/。， NaCl 21.57%， Na2SO42.50%)，清液作為大粒徑 鈉硝硝石浸取后尾渣洗滌液用。
浸取完成后大粒徑鈉硝石礦渣經瀝干后，分別用上一級洗滌液、細粉浸 取液和水依次進行洗滌，經3-4次洗漆，大粒徑鈉硝石尾渣中硝酸根含量為 0.37%。
權利要求
1、一種用鈉硝石生產硝酸鈉的方法，其特征在于，其步驟為(1)將鈉硝石原礦進行破碎，礦石粒度小于40mm，篩分得粒徑為0.83mm～40mm的鈉硝石礦和粒徑小于0.83mm的鈉硝石礦粉；(2)將粒徑小于0.83mm鈉硝石礦粉置于攪拌槽內，按固液重量比1∶0.5～2.0加水，攪拌10～100分鐘進行完全浸取，然后將料漿打入澄清池內沉降、澄清，得清液；(3)將粒徑為0.83mm～40mm的鈉硝石礦置于浸取池，按固液重量比1∶0.5～1.5冷析母液與/或洗滌液，啟動循環(huán)泵使浸取液循環(huán)流動，在常溫下進行浸??；浸取過程為2～4級，上一級浸取完成后浸取液進入下一級浸取池，逐級增濃，浸取完成后浸取液進入太陽池中；所得的鈉硝石礦渣瀝干后，用洗滌液與/或清液與/或水進行洗滌，直至尾渣中硝酸根含量小于0.5％，排放尾渣；洗滌液則用于浸取或者用于循環(huán)洗滌，或者進入步驟(4)補充到浸取液中；(4)在太陽池中，利用太陽池儲能將浸取液加熱到30℃～80℃，蒸發(fā)濃縮后從太陽池底部取出高溫濃縮液；然后將高溫濃縮液置于冷析結晶器內，溫度降到0℃～30℃，冷卻結晶析出NaNO3，固液分離，固相經洗滌、干燥后得到硝酸鈉產品，冷析母液和洗滌液返回步驟(3)循環(huán)套用。
2、 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟(3)中，所得的鈉 硝石礦渣瀝干后，分別用上一級洗滌液、清液和水依次進行洗漆，直至 尾渣中硝酸根含量小于0.5%，排放尾渣。
全文摘要
本發(fā)明是一種用鈉硝石生產硝酸鈉的方法，其特點是，其步驟為將鈉硝石原礦進行破碎，篩分得鈉硝石礦和鈉硝石礦粉；將鈉硝石礦粉加水攪拌浸取，沉降、澄清得清液；將鈉硝石礦置于浸取池，注入冷析母液與/或洗滌液，啟動循環(huán)泵使浸取液循環(huán)流動，在常溫下進行浸取；浸取完成后浸取液進入太陽池中；利用太陽池儲能將浸取液加熱到30℃～80℃，蒸發(fā)濃縮后從太陽池底部取出高溫濃縮液；冷卻結晶析出NaNO₃。本發(fā)明方法適合于低品位鈉硝石資源，并且資源所在地為嚴重缺水區(qū)且有豐富的太陽能資源，該方法節(jié)能、節(jié)水、易于實現。
文檔編號C01D9/02GK101343072SQ20081012464
公開日2009年1月14日 申請日期2008年8月20日 優(yōu)先權日2008年8月20日
發(fā)明者干 云, 張寶全, 李學字, 李永華, 陸漢鑫, 奕 陳 申請人:中藍連海設計研究院