铁含量低于30ppm的硫化钠生产方法

摘要

本发明公开了一种铁含量低于30ppm的硫化钠生产方法，以解决现有国内利用锌盐或者硫化钡除铁来生产低铁硫化钠的工艺流程长、污染环境的问题。本发明包括下列步骤：取质量百分比浓度为0.1%～0.2%的阳离子聚丙烯酰胺水溶液作为絮凝剂与硫化钠清液按体积比1:100～300混合；在50℃～60℃的保温条件下搅拌30分钟～90分钟；经板框过滤机过滤除去硫化亚铁胶泥，得低铁硫化钠清液，蒸发蒸发至硫化钠含量为600g/L～620g/L时，进入滚筒式切片机冷却切片，所得产品即为铁含量30PPm以下，含量在60%～62%的硫化钠成品。本发明方法可使用于任何硫化钠生产线。具有工艺简单，生产效率高，消耗蒸汽少，清洁环保等特点。

说明书

技术领域

本发明属于硫化钠生产领域，特别是一种铁含量低于30ppm的硫化钠生产方法。

背景技术

硫化钠生产过程，铁的进入主要出现在下述工序：（1）粗硫化钠热化工序（280g/L～310g/L硫化钠悬浊液）。（2）硫化钠清液蒸发工序。目前蒸发设备已为不锈钢板式蒸发器，解决了蒸发工序中铁的进入。硫化碱清液沉降除铁是硫化钠除铁工艺中一道非常重要的关键工序。当前硫化钠悬浊液沉降24小时，可将现有硫化钠成品中铁含量控制在70PPm～150PPm左右。

据《硫化钠除铁机理》资料研究结果，280g/L～300g/L的硫化钠清液加水稀释后，发现有FeS沉淀产生，但这样做，势必增加蒸发成本，影响生产效率。如将含有FeS沉淀的硫化钠稀释液进行蒸发浓缩，随着硫化钠溶液浓度的不断提高， FeS沉淀物反而开始溶解，当溶液中硫化钠含量达280g/L以上时， FeS沉淀物全部溶解，硫化钠清液又恢复到暗红透明状态。所以，要想使硫化钠产品中铁含量降至30PPm以下，必须改变280g/L以上硫化钠清液中FeS胶体颗粒之间相互排斥的状态，才能使FeS胶粒相互凝聚而沉淀下来。目前硫化钠悬浊液尽管经16～24小时沉降除铁，但280g/L以上硫化钠清液中铁含量还是在0.03g/L～0.04g/L的范围之内，继续延长沉降时间已无法解决30PPm以下硫化钠的生产问题。原因如下：粗的硫化钠熟料经热化浸取，所得硫化钠悬浊液，经沉降后，所得硫化碱清液浓度在300g/L左右，部分FeS微粒作为胶核吸附清液中的HS-离子而带负电荷，形成胶粒，这些带负电荷的胶粒互相排斥，不易凝聚，无法沉降，使硫化钠清液中铁含量增大的主要原因。再加上FeS在水中的溶解度极小，处于亚稳状态。因此，只要改变溶液带电负性的FeS的状态，破坏其稳定性，铁就以FeS形式沉淀下来，但要切合工业化实际。

国内硫化钠厂家在硫化钠清液中，加入锌盐或者硫化钡溶液生产低铁硫化钠技术，加入锌盐的缺点是生成的硫化锌与硫化亚铁共沉淀，其工艺流程长，操作复杂；加入硫化钡溶液，不但额外消耗蒸汽，而且生成的钡盐沉淀外排，构成对环境的二次污染。

发明内容   

本发明目的是提供一种铁含量低于30ppm的硫化钠生产方法，以解决现有国内利用锌盐或者硫化钡除铁来生产低铁硫化钠的工艺流程长、污染环境的问题。

本发明包括下列步骤：

A、配料

取质量百分比浓度为0.1%～0.2%的阳离子聚丙烯酰胺水溶液作为絮凝剂与硫化钠清液按体积比1:100～300混合；硫化钠清液中硫化钠的含量为275～310g/L，阳离子聚丙烯酰胺(CPAM,分子量500万～1000万）购于河南省新乡市顺昌化工有限公司；

B、保温搅拌

将A步骤混合液，在50℃～60℃的保温条件下，按10r/min～20r/min搅拌速度，搅拌30分钟～90分钟；

C、过滤

经板框过滤机过滤除去硫化亚铁胶泥，得低铁硫化钠清液；

D、蒸发

将275g/L～310g/L的低铁硫化钠清液打入不锈钢板式降膜蒸发器（现有设备）蒸发为硫化钠含量为600g/L～620g/L浓卤液；蒸汽压力为0.38Mpa～0.4Mpa ，蒸发温度128℃～130℃，真空度为0.05Mpa～0.07Mpa；

E、成品

将硫化钠含量为600g/L～620g/L浓卤液放入滚筒式切片机冷却切片，所产成品即为铁含量30PPm以下，硫化钠含量在60%～62%的片状硫化钠成品。

本发明原理是煤在1050℃～1150℃还原芒硝，所得硫化钠熟料，经热化浸取。所得硫化钠含量在275g/l～310g/l的悬浊液在60℃～70℃保温沉降24小时，所得硫化钠清液中加入0.1%～0.2%阳离子聚丙烯酰胺水溶液；凝聚带电负性的硫化亚铁胶体微粒。阳离子聚丙烯酰胺水溶液与硫化钠清液体积比1:100～300。在50℃～60℃保温条件下，搅拌转速10～20r/min，搅拌30分钟～90分钟后，经板框过滤器，所得低铁硫化钠清液送至板式不锈钢降膜蒸发器蒸发。在蒸汽压力0.38Mpa～0.4Mpa ，蒸发温度128℃～130℃ ，真空度0.05Mpa～0.07Mpa蒸发 。蒸发至硫化钠含量为600g/L～620g/L的浓卤液时，将浓液卤放入滚筒式切片机，通入水冷却切片，所得硫化钠含量在60%～62%的硫化钠成品中铁含量由原工艺的70PPm以上降至30PPm以下。

阳离子聚丙烯酰胺（CPAM)是线型高分子化合物,由于它具有多种活泼的基团, 可与许多物质亲和、吸附形成氢键。主要是絮凝带负电荷的胶体,具有除浊、脱色、吸附、粘合等功能, 适用于染色、造纸、食品、建筑、冶金、选矿、煤粉、油田、水产加工与发酵等行业有机胶体含量较高的废水处理,特别适用于城市污水、城市污泥、造纸污泥及其它工业污泥的脱水处理。因此，加入0.1%～0.2%阳离子聚丙烯酰胺水溶液，可消除300g/L左右硫化钠清液中FeS胶团微粒的电负性，吸附FeS胶体微粒形成共沉淀，达到硫化钠成品除铁的目的，突破了国内硫化钠厂家加入锌盐或者硫化钡溶液生产低铁硫化钠技术。

本发明方法可使用于任何硫化钠生产线。具有工艺简单，生产效率高，消耗蒸汽少，清洁环保等特点。

具体实施方式    

下面的实施例可使本专业技术人员全面理解本发明，但不以任何方式限制本发明。

实施例1:

取质量百分比浓度为0.1%阳离子聚丙烯酰胺（分子量500万）1L与硫化钠清液100L混合，50℃保温搅拌30分钟，搅拌转速10r/min，经板框过滤除去硫化亚铁胶泥得硫化钠含量在312g/L的低铁硫化钠清液；将低铁硫化钠清液打入不锈钢板式降膜蒸发器（现有设备）蒸发，当低铁硫化钠清液蒸发至含量为600g/L的浓卤液，放入滚筒式切片机通水冷却切片，所得硫化钠成品经检测硫化钠含量为60%，铁含量为25PPm。板式蒸发器工艺参数：蒸汽压力0.38Mpa ，蒸发温度128℃ ，真空度0.05Mpa。本实施例中硫化钠液体及硫化钠成品中硫化钠主要组分见下表。

 表1   硫化钠主要组分

名称         项目Na₂SNa₂CO₃Na₂S₂O₃Na₂SO₃Fe水不溶物硫化钠清液g.L^-13100.91213.100.2340.076 低铁硫化钠清液g.L^-13120.95613.2960.3120.00132 硫化钠成品w%60%2.10%3.726%0.094%0.0025%0.051%

实施例2:  

取质量百分比浓度为0.1%阳离子聚丙烯酰胺(分子量600万)1L与硫化钠含量在275.275g/L的清液200L混合，60℃保温搅拌60分钟，搅拌转速15r/min，经板框过滤除去硫化亚铁胶泥得低铁硫化钠清液175L，将低铁硫化钠清液打入不锈钢板式降膜蒸发器（现有设备）蒸发至含量为610g/L的浓卤液时，放入滚筒式切片机通水冷却切片，所得硫化钠成品经检测硫化钠含量为61%，铁含量为30PPm。板式蒸发器技术参数：蒸汽压力0.4Mpa ，蒸发温度130℃ ，真空度0.06Mpa。本实施例中硫化钠液体及硫化钠成品中硫化钠主要组分见下表。

表2   硫化钠主要组分

名称            项目Na₂SNa₂CO₃Na₂S₂O₃Na₂SO₃Fe         硫化钠清液g.L^-1275.27512.73810.750.490.045低铁硫化钠清液g.L^-1301.09213.88210.110.510.015硫化钠成品w%61%1.8%3.441%0.08%0.0030%

实施例3:  

取质量百分比浓度为0.2%阳离子聚丙烯酰胺(分子量800万)1L与硫化钠清液300L混合，55℃保温搅拌90分钟，搅拌转速20r/min，经板框过滤除去硫化亚铁胶泥，得低铁硫化钠清液285L；将低铁硫化钠清液打入不锈钢板式降膜蒸发器（现有设备）蒸发至含量为620g/L的浓卤液时，放入滚筒式切片机通水冷却、切片；所得硫化钠成品经检测硫化钠含量为62%，铁含量23PPm。不锈钢板式降膜蒸发器主要工艺参数：蒸汽压力0.38Mpa ，蒸发温度128℃ ，真空度0.07Mpa。本实施例中硫化钠液体及硫化钠成品中硫化钠主要组分见下表。

表3  硫化钠主要组分

名称            项目Na₂SNa₂CO₃Na₂S₂O₃Na₂SO₃Fe         硫化钠清液g.L^-130012.73810.750.490.050低铁硫化钠清液g.L^-130212.17911.0110.4810.011硫化钠成品w%62%1.71%3.207%0.077%0.0023%

实施例4

取质量百分比浓度为0.2%阳离子聚丙烯酰胺(分子量1000万)1L与硫化钠清液200L混合，60℃保温搅拌60分钟，搅拌转速20r/min，经板框过滤除去硫化亚铁胶泥，得低铁硫化钠清液175L；将低铁硫化钠清液打入不锈钢板式降膜蒸发器（现有设备）蒸发至含量为605g/L的浓卤液时，放入滚筒式切片机通水冷却、切片；所得硫化钠成品经检测硫化钠含量为60.5%，铁含量10PPm。不锈钢板式降膜蒸发器主要工艺参数：蒸汽压力0.4Mpa ，蒸发温度130℃ ，真空度0.06Mpa。本实施例中硫化钠液体及硫化钠成品中硫化钠主要组分见下表。

表4  硫化钠主要组分

名称            项目Na₂SNa₂CO₃Na₂S₂O₃Na₂SO₃Fe         硫化钠清液g.L^-129012.73810.750.490.045低铁硫化钠清液g.L^-129512.15411.1290.4870.0005硫化钠成品w%60.5%1.77%3.21%0.07%0.0010%