Способ очистки раствора хлорида натрия

Способ очистки раствора хлорида натрия

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

««994407 тЪ (63) Дополнительное к авт. свид-ву (и!м не з (22) Заявлено 10. 08. 81 (21) 3328707/23-26 с присоединением заявки Йо (23) Приоритет

С 01 0 3/)6

Гесударственный комитет

СССР во делам изобретений и отнрытнй

Опубликовано 07. 02. 83.Бюллетень Ио 5

Дата опубликования описания 09. 02. 8 (53) УДН бб1.42 (088. 8),М.З. Рогозовская, Т,И. Конончук, A.Ô. Мазанко

П.Н. Левенб рг, Л.В. Попова, Н.К. Лукьянова и (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОЧИСТКИ РАСТВОРА

ХЛОРИДА НАТРИЯ

Изобретение относктся к области очистки раствора хлорнда натрия (рассола) электролитических производств . хлора от вредных пркмесей: кальций-,, магний-, сульфат-ионов и ионов железа.

Известен способ очистки раствора хлорида натрия, включающий содовокауетическую обработку, растворение в 2 стадии соляной кислотой полученного осадка с последующим осаждением сульфат-ионов полученньм раствором хлорида кальция Е 1) .

Однако этот способ сложен и, кро15 ме того, .на первой стадии растворения извлекают хлорид магния, загрязнен- " ный хлоридами кальция и натрия, который не находит примененчя в йародном хозяйстве.

Наиболее близким является способ очистки раствора хлоркда натрия дпя электролиза, который заключается в следующем. Раствор хлоркда натрия подвергают содово-щелочной обработке 2 .

Прн этом в твердую фазу выделяется карбонат кальции, гидроокисн магний и железа. Твердую фазу отделяют от жидкой декантацней к Фильтрацией.

Жидкую фазу направлявтт на электролиз эа исключением части потока, выводимой для очистки от сульфат-ионов.

Твердую Фазу-шлам содозо-каустической очистки обрабатывают соляной кислотой. Прк этом образуется 10-25% раствор хлорида кальция, содержащий

1-5В хлорида магния и до 0,01-1,0% хлорида железа, à в газообразную Фазу выделяется углекислый газ.

Углекислый газ подвергают щелочной обработке, а полученный раствор кальцинированной соды используют для осаждения кальция иэ раствора.

Ионы магния и железа осаждают кз раствора хлорида кальция содой каустической в виде гидроксидов при значениях рН 8-10. Раствор хлорнда кальция, очищенный от магния и железа, используют для осаждения сульфат-ионов ие раствора хлорида натрия в виде двуводного сульфата кальция. Цвуводный сульфат кальция (гипс ) отделяют от жидкой Фазы. Раствор направляют на очистку от кальция.

Гипс под давелнкем при воздействии каустической и кальцинкрованной соды переводят в карбонат кальция и декагкдрат сульфата натрия, Карбонат зсальция. обрабатывают соляной кислотой

994407 для получения раствора хлорида кальция.

В результате реализацич данной схемы получают очищенный раствор хлорида натрия, содержащий Са +, И, е

50 соответственно не более 5 Йг/л 5

0,5 мг/лз 0,1 мг/л и 5-8 г/л,,а также декагидрат сульфата натрия, передава» емый потребителю, и неутилиэируемий шлам гидроокиси натрия, загрязненный хлоридом натрия и гидроокисью железа. 16

Способ имеет следующие недостаткиг трудность отделения осадка гидроксида магния, образующегося при обработке каустической содой 10-25% .f5 .СаС1, содержащего 1-5% MgC1© и

0,01-1,0% FeC1+ у наличие неутилиэируемого шлама- гидроксидов магния и железа, загрязненного хлоридом-натрияу. 20 сложность стадии перевода двуводного гипса в декагидрат сульфата натрия и карбонат кальция.

Целью настоящего изобретения является упрощение способа. 25

Поставленная цель достигается тем, что в способе очистки раствора хлорида натрия от кальция, магния, железа и сульфатов, включакяцея его обработку содово-щелочным. раствором, ° ;щ отделение осадка от маточного раствора, растворение осадка соляной кислотой, осаждение иэ полученного раствора хлорида кальция гидроксидов магния и железа, осаждение раствором хлорида кальция сульфатом иэ маточного ,раствора и отделения осадка, осажде ние гидроксидов магния и железа осуществляют одновременно с осаждением сульфатов при рН 9,5-11,0 с последующим возвратом осадка на стадию осаж- 46 дения этих примесей в 3-х - 10-ти кратном отношении к свежеобраэующемуся.

Способ осуществляется следующим образом. 45

Раствор хлорида натрия подвергают содово-щелочной обработке. Твердую фазу, состоящую иэ карбоната кальция

И гидроксидов магния и железа, отделяют от жидкой декантацией и Фильтра-Я цией.

Жидкую фазу - раствор .хлорида натрия, направляют на электролиз за исключением части потока, выводимой для очистки от сульфатов. 55

Твердую Фазу - шлам содово-каусти- ческой очистки обрабатывают соляной кислотой. При этом образуется раствор, содержащий 10-25% хлорида кальция, 1-5% хлорида магния, 0,01-1,0% хло- 66 рида железа, а в газообразную Фазу выделяется углекислый газ °

Углекислый гаэ после щелочной об работки можно испольэовать для осаждения кальция из рассола. 65

Далее раствор хлорида кальция, содержащий хлориды магния, железа и натрия, без какой-либо обработки направляют на десульфатизацчю раствора, которую проводят ри значениях рН 9,511,0, интенсивном перемешивании и возврате в реакционную зону щламов в 3-х-10-ти-кратном отношении по массе к.образующейся твердой фазе. Образующийся при этом осадок гипса с примесью гидроксидов магнчя и железа хорошо осаждается и отделяется от раствора. Поддержание величины рН 9,511,0 обеспечивает осажденче гидроксй-. дов магния. и железа одновременно с гипсом и предотвращает связывание кальция гидроксильними ионами. Возврат гипсового шлама в реакционную зону предотвращает образование гипсовых инкрустаций.

Гипсовый шлам отделяют от рассола декантацией, фильтрацией, отмывают водой до содержания gaC1 не более

1%. Для этого на фильтр достаточно подать воду в 1-5-ти-кратном отношении к массе твердой Фазы.

Отмытый гипсовый шлам может быть использован в качестве сырья на заводах гипсовых вяжущих и цементных заводах.

Таким образом, в настоящем способе для осаждения сульфатов используют, раствор хлорида кальция, загрязненный хлоридами магния и железа, без предварительного выделения последних, а сам процесс обессульфачивания проводят при значениях рН 9,5-11,0, интенсивНоМ перемешивании и возврате ретура в 3-х-10-ти кратном отношении по vacce к образующемуся осадку, гипсовый шлам отмывают до содержания хлорида натрия менее 1%. Этот прием позволяет достигнуть требуемой степени очистки рассола, полностью утилизчровать шламы, образующиеся на стадич содовокаустической очистки раствора хлорида, натрия, и получать осадок гипса такой чистоты, что он может быть использован в производстве цемента и гипсовых вяжущих .материалов.

Кроме того, учитывая сложность таких стадий известного способа, как: разложение гипса Hà СаСО и На 94» х10 Н О и выделение гидроксида мгrния из раствора хлорида кальция при высоком содержании мфС1 (1-5%), можно сделать вывод о значйтельном упрощении способа.

Гипсовый шлам с примесью гидрокси.дов магния и железа целесообразно

Фильтровать и отмывать от хлорида нат. рия на фильтр-прессе типа ФПЛ1(М. При этом можно достичь содержания Н О

3-6%, а NaC1 < 0,5%.

Для этого процесс фильтрации рекомендуется проводить следующим обваэсм. Фильтровать суспенэию при дав--=-= =:99 I гг 47

aе ое .лв раствора посл реактора, г/л

4 е е

6е ф

Состав осадке

@%ЭЭФ ФЭ ВФЭВФЭ@

СаSg 281 О + f e (OH)

CaSO4 ° 28 О т Fe (08)

CaSO< 28, 6 Ге(ОН) I 8 96

8-8 в5

8,5 9 ° 6

6е3

0,0605 гв5 9g5 . 0,0065

1,5 9,0 0,0005

3 ° 8

9å4-9в5

I,7 0 ° 22

9 5-14

CaSOg. 2H O+ Fe(O8)t

+86 (Он) 6,0065

4,16

0 6005

CafOI.2826 + Fe (OH)+ .iн6 (Он)

CaSA> 2826 Fe (ОН)+

+86 (ОН)

CaSOg 28, О Ге(68)+ .НО (8 ), + С е (ОН), 5 I0,6-1.6.5 3.9

I 8. с 0,0065 с 0,6601

6 14,511а0 0å 3

1», Е- 11.5 6,0

C. ОеС065 с Ое6001 ленин 3-6 кгс/см . Отжим осадка проводить при давлении 6-10 кгс/сме в течение 1-5 мин, воду на промывку подавать в 1-5-ти кратном отношении к массе образующегося осадка пргг давлении. 6-10 кгс/см, повторный отггим проводить 1-5 мин при давлении 6-., 10 кгс/см, повторный отжим проводить при давлении 6-10 кгс/юг<, отдувкупри давлении 2-10 кгс/см в течение

10-60 мин. 10

Добавление к природному сырью гипсового шлама, образующегося при очистке раствора, улучшает прочность вя жущего.

Пример. Процесс проводили на= (5 опытной установке на модели растворов, соответствующих составу производственного раствора хлорида натрия.

На содово-щелочную очистку направляют 300 л/ч раствора, содержащего 20 г/лг МаС1 - 300г Саэ - 1;2; Иф+

0,11 fe -. 0,01г 50< - 13, а также

150 л/ч раствора после Месульфати-. зации, содержащего, r/ëI МаС1 - 300г

Са - 1 51 CO + - 4. 25

Условия содово- щелочной очистки, .принятые в проязводствах хлора г избыток Ма С0 - 0,3 г/л1 ИаОН - Оу10,3 г/л.

Суспензию направляют s отстойник.

Жидкую фазу, в количестве 300 л/ч, содержащую 0,005 г/л Са 1

0,0005 г/л Иg7 I с 0,0001 г/л fe

10 гг л ВО,г" декантируют н направляют 35 после фильтрации на механических фильтрах на электролиз, а 150 л/чна десульфатизацию.

Сгущенную в отстойнику твердую фазу отфильтровывают на й. глвтр-прессе типа ФПАКИ. Состав отфильтрованного влама, Вг CaCO6 - 76,9, И8(OÍ) - 7,41

Ее(ОН)6 - 0,71.14аС1 - 4,5г Н О "

10,5.

II огк г- pll таОтфильтрованный илам сбрасивают в реактор с мешалкой. Для растворения шлама используют 27% НС1.- Солянокислую обработку шлама проводят при значениях рН вЂ” 411. Удельная нагрузка на реактор 0,5 м3/м 5 в час. При этом образуется 4,5 л/ч раствора, содержащего, Ъг СаС1 - 26; NgC1г. - 21

FeC1 — 0,05; Fe OH)> - 0,05г НаС11,5 °,Этот раствор направляют в реактор десульфатиэации.

В реактор, предназначенный для очистки рассола от сульфатов, поступа. ет 150 л/ч рассола, содержащего

10 г/л. 90 4, а также 4,5 л/ч раствора хлорнда кальция, укаэанного выше состава. Для создания заданной средй в- реактор десульфатизации дозируют также раствор каустической соды.

Опытную проверку узла десульфати- эации проводят при значениях рН 8-12.

Для предотвращения образования инкрустацийв реактор десульфатизации возвращают в различных опытах 36, 45, 54, 108 и 180 литров в час сгущенной в отстойнике гипсовой суспенэии, что составляет соответственно 200%1 250%, 300%, 600% и 1000% к массе образующейся в реакторе твердой фазы.

В первых двух .случаях на поверхности реактора и мешалки образуются трудно удаляевьге гипсовые инкрустации, в остальных случаях образование гипсовых инкрустаций не обнаружено. Дальнейшее увеличение количества возвра- щаемой твердой фазы. нецелесообразно.

- Установлена необходимость поддержания в реакторе интенсивного переме-. шивания, обеспечивающего равномерное распределение твердой фазы в. реакционной зоне. В противном случае образуются гипсовые.инкрустации.Состав:твердой и жидкой фазы после десульфатиэации раствора в зависимости от эна» чений рН в реакционной зоне приведен в таблице (см. стр. 11) .

994407

Продолжение таблицы

I (1

«.огтаъ раствора посла реактора, г/л Состав осадка

C2-+ м71o F e+

М опы- рй

В 11 5 12ф0 10,0

CaSQ 2820 + Fe (ОМ)+

1 МО (ОН) + Се (ОН)2

4 0,0005 с 0,0001

Формула изобретения

Составитель Н.. Ярмолюк

Редактор Е. Зубиетова Техрел М. Тепер коовектов В. Бутяга ю а»» » В «

Заказ 734/12 Тираж 469 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва4 Ж-35 Рарасиая наб. д. 4 5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

9 7-8 . 0, 1 1,7 а 0,0005 с 0,0001 CsS04 2Н 0

* « \ « « « « ««««««««« осаждение сульфатов хлористым кельцмем жидким техническим ГОСТ 450-77.

Из данных, приведенных в таблице . ческой обработке при атмосферном даввидно, что при значениях рН менее, ленин в стандартном гипсовом вароч, 9,5 (опыты 1, 2, 3) магний практи- ном котле при температуре 165 С. чески не осаждается. При рН более 11 15 Механические свойства полученного .(опыты 7, 8) кальций частично связыва- гипсового вяжущего соответствуют треется в гидроксид, что приводит к по- бованиям ГОСТа 125-70 к строительному .терям кальция и увеличивает остаточ- гипсу 1-го; сорта (возраст 1,5 часа): ное содержание сульфат-ионов в рассо- предел прочности на сжатие составле. При значениях рН 9,5-11,0 (опы- 2() лял 53-121 кгс/см ; ты 4-6) магний и железо осаждаются предел прочности на изгиб 271 в виде гидроксидов, их остаточное со« i 30 кгс/см . держание в растворе составляет .менее Годовой экономический эффект от

0,5 г/л, а кальций осаждает.я только внедрения разработанного процесса на, в виде гипса, в растворе остается 25 каждом предприятии рассчитан в разме4-5 г/л 504, т.е. столько же, как ре 200 тыс. руб. и при десульфатизации раствора техни .ческим хлоридом кальция ГОСТ 450-70 (опыт 9) .

Оптимальными значениями рН явля- 3Q ется 10,5-11,0 (опыт 6), так как в Способ очистки раствора хлорида этом случае в растворе остается ме- натрия от кальция, магния, железа и нее 0,5 мг/л М9=и менее 0,1 мг/л Fd сульфатов, включающий его обработку т.е. менее чувствительности методики. содовощелочньм раствором, отделение

При значениях рН 9,5-10,5 опыты 4, З50осадка от маточного раствора, раст 5) в растворе остается небольиое ко- ворение осадка соляной кислотой, осажличество магния О,"..-0,22 г/л, что не- дение из полученного раствора хложелательно, но допустимо, так как рида кальция гидроксидов магния и же раствор подвергается далее содово- леза, осаждение раствором хлорида щелочной обработке. 4() кальция сульфатов иэ маточного растИз реактора десульфатиэации сус- вора и отделение осадка, о т л и ч апенэия поступает в отстойник. Декан- ю шийся тем, что, с целью упротат направляют на содово-каустичес- щения способа, осаждение гидроксидов кую очистку. Сгущенную в отстойнике магния и железа осуществлжот одновретвердую фазу отфильтровывают и промы- 5 менно с осаждением сульфатов при вают водой на фильтр-прессе типа рН 9,5-11,0 с последующим возвратом

ФПАКМ. осадка. на стадию осаждения этих приОтфильтрованный гипсовый шлам, по" месей в 3-10-ти кратном .отношении к лученный при значениях рН 9,5-11,8, свежеобраэующемуся. содержит, В:

С 50 2Н 0 89 3

1 .43 Источники информации, И (0Н)

9 4 9

Э принятые во внимание при экспертизе

Ге(0НЪ 012 1. Авторское свипетельство СССР

НеС1 0,6 9 674986, . кл. С 01 F 11/24, 1977.

5 2. Патент ФРГ М 2450259, а

Гипсовый шлам отдельно и в смеси .55 кл. С 01О 3/08 опублик. 1978 с природным гипсом подвергают терми- (IIpoToTHII) °