钠渣回收的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及高纯钠的制备和钠钙渣安全处置领域，公开了一种利用重力分离

【技术实现步骤摘要】
钠渣回收的方法和装置


[0001]本专利技术涉及金属钠生产领域，具体涉及钠渣回收的方法和装置。

技术介绍

[0002]金属钠是一种化学性质活泼的碱金属，它以其无毒、导电导热性能好、低熔点和价格适中等特点在医药、化工和核工业领域获得了大量的应用。在现有的金属钠生产企业中，主要包括了中盐兰太集团(4.5万吨/年)、内蒙古瑞信化工(3.2万吨/年)、河南洛阳万基有限公司(1.8万吨/年)和山东默锐科技有限公司(1.5万吨/年)等企业。据统计，我国目前金属钠年产量达到11万吨，超过美国和德国，成为世界上金属钠产量最大的国家。由于纯氯化钠的熔点高达801℃，过高的电解温度不仅需要消耗大量的电力，并且易造成金属钠的挥发氧化损失，因此实际电解过程中需要加入氯化钙和氯化钡形成三元熔盐来降低电解温度，可以580
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620℃下进行金属钠的电解。氯化钙和氯化钡的加入，其积极的方面是极大地降低了电解过程的温度。正如一个硬币具有两面性，其带来的问题是钙离子和钠离子的阴极还原电位接近，导致在阴极生成金属钠的同时，伴随着少量金属钙的还原，使得电解得到的液钠必须在精制槽中进行精制，以除去其中夹杂的金属钙。在金属钠精制过程中，金属钙(密度ρ＝1.55g/cm3)的密度比金属钠(密度ρ＝0.968g/cm3)的密度大，从而在上层得到纯度为99.5
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99.8％金属钠，在底部形成含有金属钠和钙的钠渣。按照国家高钙钠行业标准(HG/T5550—2019)据分析，钠渣中含有高达60
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90％的金属钠成分，并含有10
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40％的金属钙组分。由于金属钠和钙在空气或者水中极易发生化学反应，甚至发生爆炸，因此钠渣的储存和运输必须符合铁路、公路、水路危险货物运输安全监督管理的相关规定及JT/T617.1
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JT/T617.7的要求。根据氯化钠和氯化钙原料消耗比和物料平衡计算，钠渣生成量为金属钠产量的9
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12％，这相当于每年在生产1万吨金属钠过程中会产生大约为900
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1200吨钠渣。如何安全处置这些副产的钠渣，并回收其中的钠钙资源具有重要的经济环境价值。
[0003]现有的钠渣处理方法主要包括醇解、真空蒸馏和熔融压滤法等方法。在钠渣醇解方面，例如专利CN208562194U报道了钠渣和甲醇在甲醇罐里反应得到甲醇钠产品及回收资源化处理系统。这种方法采用甲醇、乙醇或者水为原料和钠渣反应生产甲醇钠、乙醇钠和氢氧化钠等副产品。在钠渣真空蒸馏方面，CN103667708B，CN102634671A和CN203668481U报道了钠渣通过真空加热后得到钠蒸汽，然后将钠蒸汽冷凝为液态钠得到钠锭。该工艺存在的主要问题是金属钠高温蒸发过程能耗高，并且钠蒸汽比金属钠更易燃易爆，对设备的抗高温腐蚀和防爆性要求很高，显著增加了回收成本。在钠渣熔融压滤法方面，CN2846436Y，CN203487209U、CN2846437Y、CN109371250A和CN107574318B报道了将钠渣高温熔化后，在机械挤压作用下，将熔融的金属钠和未熔化的金属钙进行分离，得到一部分金属钠和残留钠渣。该方法通过挤压方法将金属钠挤压出来，一般地，金属钠的提取率为40～50％，还有相当一部分金属钠和金属钙混合在一起，难以分离。另外在挤压过程中副产的钠钙混合物仍然属于危险废物，需要在保存中隔氧隔水处理。在钠渣熔盐置换回收工艺方面，中国专利申请(CN109371250A)报道了利用熔融置换法从钠渣中提取金属钠的制备工艺，步骤如下：1)
将钠渣置于钠渣熔化槽，在氮气的保护下加热获得熔融钠渣；2)熔融钠渣加入于反应釜中，同时加入氯化钠进行置换反应形成金属钠和氯化钙及氧化钙，获得纯度为96
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98％的金属钠；3)再进入精制器中，经冷却沉降处理，获得99.7％的金属钠，转移至精钠储罐；在精制器中冷却沉降产生的残渣加入到钠渣熔化槽中，再传送至反应釜重新发生置换反应；4)获得的99.7％的金属钠经铸钠机获得钠，接近于现有精钠生产过程。在钠渣浮选分离方面，新近的中国专利申请CN105821217A公开了利用液体分散介质进行反复升温和降温，并结合机械搅拌的方法，随后通过降温将金属钠固体分离出来，使钠渣中钠的回收率达到80
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95％以上，显著提高了钠渣的回收效率。该工艺主要存在问题一是反复加热和降温处理增加了设备加热和散热的压力和能耗；二是使用大量易燃的醇醚类有机溶剂的安全隐患问题。
[0004]通过对上述多方面的钠渣处置技术的综合分析发现，已申请报道的钠渣处置过程涉及醇、有机溶剂或者高温钠蒸汽挥发等易燃易爆物质，因此开发不使用有机溶剂或者钠蒸汽等危险物的钠渣安全处置并回收钠钙资源的工艺成为金属钠行业亟待解决的难题。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对现有技术存在的不足，提供一种钠渣回收的方法和装置，本专利技术提供的钠渣回收的方法和装置安全、可控。
[0006]本专利技术第一方面提供一种钠渣回收的方法，该方法包括以下步骤：
[0007](1)将液态钠渣进行重力分层，得到纯钠和高钙钠渣；
[0008](2)将所述高钙钠渣进行焙烧，得到焙烧渣；
[0009](3)利用碱液对所述焙烧渣进行浸出得到氢氧化钠溶液和氢氧化钙。
[0010]优选地，步骤(2)所述的焙烧包括如下步骤：
[0011](2
‑
1)将所述高钙钠渣进行第一焙烧，得到第一焙烧后产物渣；
[0012](2
‑
2)将所述第一焙烧后产物渣进行粉碎，然后进行第二焙烧，得到所述焙烧渣。采用该种优选实施方式更有利于使高钙钠渣最大程度转变为得到过氧化钠、氧化钠、氧化钙，以及少量残留的钠钙渣。
[0013]优选地，步骤(3)中所述碱液的溶质为水合物，最优选为四水合氢氧化钠。该种优选实施方式可以降低游离水浓度，缓和反应，进而达到安全生产的目的。
[0014]本专利技术第二方面提供一种钠渣回收的装置，该装置包括串联连接的分层单元、第一焙烧单元、粉碎机、第二焙烧单元和反应釜；
[0015]其中，所述分层单元用于将钠渣进行分层，得到纯钠和高钙钠渣；
[0016]所述分层单元设置有高钙钠渣出口，且高钙钠渣出口与第一焙烧单元的入口连通；
[0017]所述反应釜用于将第二焙烧单元得到的焙烧渣与碱液进行浸出。
[0018]本专利技术提供的钠渣回收金属钠钙资源方法和装置安全、可控，且无化学品消耗，并且使得危险废弃物钠渣得到二次开发，转化为氢氧化钠溶液和氢氧化钙固体，实现了钠渣的高值化利用。
附图说明
[0019]图1是本专利技术提供的一种具体实施方式的回收装置的示意图；
[0020]图2为本专利技术实施例1回收得到的氢氧化钙的XRD图。
具体实施方式
[0021]在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钠渣回收的方法，该方法包括以下步骤：(1)将液态钠渣进行重力分层，得到纯钠和高钙钠渣；(2)将所述高钙钠渣进行焙烧，得到焙烧渣；(3)利用碱液对所述焙烧渣进行浸出得到氢氧化钠溶液和氢氧化钙。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述钠渣中含有Na和Ca；优选地，以所述钠渣的总量为基准，Na的含量为60
‑
90重量％，Ca的含量为10
‑
40重量％。3.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤(1)所述重力分层为超重力离心，优选地，步骤(1)中，所述超重力离心的分离因数为500
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5500，优选1500
‑
4500，超重力离心分离的时间为1
‑
500min，优选为2
‑
20min。4.根据权利要求1
‑
3中任意一项所述的方法，其中，步骤(2)所述的焙烧包括如下步骤：(2
‑
1)将所述高钙钠渣进行第一焙烧，得到第一焙烧后产物渣；(2
‑
2)将所述第一焙烧后产物渣进行粉碎，然后进行第二焙烧，得到所述焙烧渣。5.根据权利要求4所述的方法，其中，步骤(2
‑
1)所述第一焙烧的时间为5
‑
180min，优选为10
‑
90min；优选地，步骤(2
‑
1)所述第一焙烧的温度为200
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720℃，优选为220
‑
450℃；优选地，步骤(2
‑
2)中所述第二焙烧的时间为10
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240min，优选为10
‑
60min；优选地，步骤(2
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2)中所述第二焙烧的温度为230
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800℃，优选为260
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600℃。6.根据权利要求4或5所述的方法，其中，步骤(2
‑
1)和(2
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2)所述第一焙烧和第二焙烧各自独立地为可控氧焙烧；优选地，所述可控氧焙烧使得高钙钠渣在满足安全操作的情况下转化为过氧化钠、氧化钠、氧化钙和残留钠钙渣；优选地，步骤(2
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1)所述第一焙烧的氧气浓度为5
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30％，优选为10
‑
25％；优选地，步骤(2
‑
1)所述第一焙烧的氧气流量以每吨高钙钠渣计为0.5
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10m3/t
·
min，优选1
‑
6m3/t
·
min；优选地，步骤(2
‑
2)中所述第二焙烧过程中的氧气浓度为10
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60％，优选为15
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40％；优选地，步...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘军青，王秋臣，王柯宇，陈岩，孙艳芝，
申请(专利权)人：内蒙古瑞信化工有限责任公司，
类型：发明
国别省市：