从包含碳酸氢钠的矿石矿物生产碳酸钠和／或碳酸氢钠的方法，根据该方法：将一种包含碳酸钠的生产溶液引入一个电渗析器的碱性较弱的室中，该电渗析器包括多个交替的碱性较弱和碱性较强的相邻的室，这些室通过多个阳离子膜彼此分开，这些碱性较强的室在一侧由双极性膜的阴离子面并且在另一侧由阳离子膜界定；通过将穿过该阳离子膜的钠离子的通量和穿过这些双极性膜的阴离子面的氢氧根离子的通量相结合在这些碱性较强的室中生成了一种包含氢氧化钠的溶液；将该包含氢氧化钠的溶液从该电渗析器的碱性较强的室中提取出并且用来构成一种反应溶液；使该反应溶液与包含碳酸氢钠的矿石矿物相接触，以形成一种包含碳酸钠的溶液；将该包含碳酸钠的溶液划分成用来构成该生产溶液的一个部分以及构成一种生成的溶液的一个剩余的部分。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及用于从包含碳酸氢钠的矿石矿物、特别是从天然碱、苏打石或从其他 富含碳酸氢钠价值物的矿物地下矿石类如碳氢钠石(Wegscheiderite)或Decemite生产碳 酸钠和/或碳酸氢钠的一种方法。苏打石是主要由碳酸氢钠构成的一种矿石。例如在科罗拉多州西北部的皮申斯溪 盆地(Piceance Creek Basin in Northwestern Colorado)存在大量的苏打石,这些沉积 物在绿河组(Green River formation)的盐田区域处于床层和散布晶体的形式。天然碱矿石是包含约90 % -95 %的碳酸氢三钠(Na2CO3. NaHCO3. 2H20)的一种矿物。 在靠近绿河的怀俄明州西南部发现了大量的矿物天然碱的沉积物。这种沉积物包括天然碱 和混合的天然碱以及石盐(岩盐或NaCl)的床层。通过保守估算，这些主要的天然碱床层 包含约750亿公吨的矿石。这些不同的床层彼此交叠并且由多个页岩层分开。该天然碱的 品质取决于其在岩层中具体的位置而变化。对在绿河开采的天然碱矿石的典型分析如下表1 在天然碱矿石中发现的碳酸氢三钠是一种络盐，这种络盐可溶于水并且溶解产生 大致5重量份的碳酸钠(Na2CO3)以及4份的碳酸氢钠(NaHCO3),如以上分析中所示。将该 天然碱矿石进行处理以去除不可溶的物质、有机物质以及其他多种杂质，以回收天然碱中 包含的有价值的碱。从天然碱生产的最有价值的碱是碳酸钠。碳酸钠是在美国制造的最大量的碱类商 品的其中一种。在1992年，来自怀俄明州的基于天然碱的碳酸钠包括了整个美国苏打灰产 量的大约90%。碳酸钠的主要用途是在玻璃制造工业中以及用于生产小苏打、洗涤剂以及 纸制品。从天然碱矿石生产碳酸钠的一种常见的方法被称为“一水碱法”。在这种方法中， 将粉碎的天然碱矿石煅烧(即，加热)成粗碳酸钠，然后将其溶解在水中。将生成的水溶液 纯化并且送入一台结晶器中，在其中纯的一水碳酸钠晶体结晶出来。将这些一水合物晶体从其母液中分离出并且然后干燥成无水碳酸钠。然而，这种方法是非常能量密集的，主要是 由于该煅烧步骤，该步骤要求使用大量的煤、燃料、气体或它们的混合物。另一方面，碳酸氢钠是具有宽范围的有益特性以及非常宽范围的应用的一种产 品，从用于制药工业的高技术成分到人类食品和动物饲料、以及到用于烟道气处理中。在烟 道气处理中，碳酸氢钠很有可能是处于用来去除宽范围的污染物(最值得注意地是酸性污 染物)的最有效的化学品之列，并且它的用途仅受限于那些有效程度更低但更为廉价的化 学品(如石灰或甚至石灰石)的竞争。目前碳酸氢钠的生产几乎完全通过碳酸钠的碳酸化作用来进行。在欧洲，碳酸化 作用通常是由在纯碱的生产过程中共同产生的CO2在纯碱工厂内原位进行的(CO2主要在石 灰窑中产生)。在美国，碳酸化作用通常在多个单独的工厂中进行，这些工厂独立地购买纯 碱和CO2并将它们结合。由于这种最重要的方法的性质，碳酸氢钠的生产成本甚至高于碳 酸钠的成本。已经试图通过使用多种电渗析方法减少用于生产碳酸钠和碳酸氢钠的能量消耗。 US 4636289披露了用于从天然碱以及碳酸钠与碳酸氢钠的其他混合物中回收碳酸钠的一 种方法。在US 4636289中，在电渗析室中生产了氢氧化钠并且将其用于对这些矿石矿物进 行溶解采矿。然而，这种方法要求将硫酸钠引入这些电渗析器的酸性室中，这似乎难以用一 种成本上有效果并且有效率的方式付诸实施。本专利技术的目的在于以一种简单、经济的方式从矿石矿物类生产碳酸钠和/或碳酸 氢钠，从而避免已知方法的大的能量消耗。因此，本专利技术涉及一种从包含碳酸氢钠的矿石矿物生产碳酸钠和/或碳酸氢钠的 方法，根据该方法将包含碳酸钠的生产溶液引入包括交替的碱性较弱和碱性较强的相邻的室的电 渗析器的碱性较弱的室中，所述相邻的室通过阳离子膜彼此分开，碱性较强的室在一侧由 双极性膜的阴离子面并且在另一侧由阳离子的膜界定；通过将穿过阳离子膜的钠离子的通量和穿过双极性膜的阴离子面的氢氧根离子 的通量相结合，从而在碱性较强的室中生成包含氢氧化钠的溶液；将该包含氢氧化钠的溶液从该电渗析器的碱性较强的室中提取出并且用来构成 反应溶液；使该反应溶液与包含碳酸氢钠的矿石矿物相接触以形成包含碳酸钠的溶液；将该包含碳酸钠的溶液划分为用来构成该生产溶液的部分以及构成产出溶液的 剩余部分。在根据本专利技术的方法中，任选地将包含碳酸氢钠的溶液从碱性较弱的室中提取出ο双极性膜是一种离子交换膜，它包括一个阳离子面(对于阳离子可渗透而对于阴 离子不可渗透)以及另一个阴离子面(对于阴离子可渗透而对于阳离子不可渗透)。这种 膜可以通过两个单极性膜的并置来生产。在一个充足的电场下，并且在水溶液中，唯一可能 的反应是水在这两个单极膜之间的界面上裂解为H+和0H—，然后它们分别穿过阳离子和阴 离子的单极性膜并且离开该膜进入这些相邻的室中。所推荐的是通过在SOLVAY名下的专 利申请WO 01/79335中所描述(特别是如在它的权利要求书中所描述)的方法来生产这些双极性膜。在根据本专利技术的方法中，该电渗析器包含至少两种类型的室以及两种类型的膜， 阳离子的和双极的。在某些实施方案中它可以包含多个另外类型的室和阴离子膜。在该方法的一个优选实施方案中，该电渗析器包括仅两种类型的室以及仅阳离子 的和双极性的膜。在本实施方案中，其中该电渗析器的碱性较弱的和碱性较强的室被多个 交替的阳离子的和双极性的膜分开，因此每个室在一侧被一个阳离子膜并且在另一侧被一 个双极性膜界定。在根据本专利技术的方法中，氢氧化钠与包含在矿石矿物中的碳酸氢钠发生反应。生 成的碳酸钠(由于其高的溶解度)容易从该矿石中溶解出，这允许有效地提取该矿石矿物 的钠价值物。该反应溶液有利地包括最多120g/kg，优选最多100g/kg的氢氧化钠以及最多 40g/kg优选最多30g/kg的碳酸钠。尽管如此，优选的是该反应溶液包括至少40g/kg、更优 选50g/kg的氢氧化钠。通常，该反应溶液是通过将包含氢氧化钠的溶液(它是从碱性较强的室中提取 的)与淡水或再循环的水相混合(以便将其稀释)而进行制造的。然而，包含氢氧化钠的溶液可以有利地按原样使用以形成该反应溶液并且使之直 接与矿石矿物相接触。根据具体情况，来自这些碱性较强的室的输出物不得不被再引入它 们的输入物中，以得到最好的氢氧化钠浓度。对该反应溶液的构成进行的控制允许调整产出溶液的构成。有利的是产出溶液有 利地包括至少200g/kg、优选250g/kg的碳酸钠。在根据本专利技术的方法的一个推荐的实施方案中，将至少一部分产出溶液进行蒸发 以得到包含碳酸钠晶体的悬浮液，所述碳酸钠晶体被分离出并且增值。该蒸发可以如一水 碱法中来进行，优选通过使用机械式蒸气再压缩。然后优选将这些一水碳酸钠晶体加工成 致密的苏打灰。在根据本专利技术的方法中，将包含碳酸钠的生产溶液引入该电渗析器的碱性较弱的 室中。由于穿过该阳离子膜的Na+离子的通量以及一个正在进入的H+离子的通量，所进入 的碳酸钠的至少一部分被转化为碳酸氢钠，从而形成包含碳酸氢钠的一种输出溶液。根据在该第一生产溶液中的碳酸钠和碳酸氢钠的浓度，在有利的实施方案中还可 以发生的是在该池的碱性较弱的室的输出时将该本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于从包含碳酸氢钠的矿石矿物生产碳酸钠和／或碳酸氢钠的方法，根据所述方法：将包含碳酸钠的生产溶液引入包括交替的碱性较弱和碱性较强的相邻的室的电渗析器的碱性较弱的室中，所述相邻的室通过阳离子膜彼此分开，碱性较强的室在一侧由双极性膜的阴离子面而在另一侧由所述阳离子膜界定；任选地将包含碳酸氢钠的溶液从所述碱性较弱的室中提取出；通过将穿过所述阳离子膜的钠离子的通量和穿过所述双极性膜的阴离子面的氢氧根离子的通量相结合，从而在所述碱性较强的室中生成包含氢氧化钠的溶液；将所述包含氢氧化钠的溶液从所述电渗析器的碱性较强的室中提取出并且用来构成反应溶液；使所述反应溶液与包含碳酸氢钠的矿石矿物相接触以形成包含碳酸钠的溶液；将所述包含碳酸钠的溶液划分为用来构成所述生产溶液的部分以及构成产出溶液的剩余部分。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】EP 2008-1-8 08150104.1一种用于从包含碳酸氢钠的矿石矿物生产碳酸钠和/或碳酸氢钠的方法，根据所述方法将包含碳酸钠的生产溶液引入包括交替的碱性较弱和碱性较强的相邻的室的电渗析器的碱性较弱的室中，所述相邻的室通过阳离子膜彼此分开，碱性较强的室在一侧由双极性膜的阴离子面而在另一侧由所述阳离子膜界定；任选地将包含碳酸氢钠的溶液从所述碱性较弱的室中提取出；通过将穿过所述阳离子膜的钠离子的通量和穿过所述双极性膜的阴离子面的氢氧根离子的通量相结合，从而在所述碱性较强的室中生成包含氢氧化钠的溶液；将所述包含氢氧化钠的溶液从所述电渗析器的碱性较强的室中提取出并且用来构成反应溶液；使所述反应溶液与包含碳酸氢钠的矿石矿物相接触以形成包含碳酸钠的溶液；将所述包含碳酸钠的溶液划分为用来构成所述生产溶液的部分以及构成产出溶液的剩余部分。2.根据权利要求1所述的方法，其中将所述产出溶液蒸发以得到包含碳酸钠晶体的悬 浮液，所述碳酸钠晶体被分离并且增值。3.根据权利要求1所述的方法，其中...
【专利技术属性】
技术研发人员：吉恩保罗德图尔奈，弗朗西斯M库斯特里，
申请(专利权)人：索尔维公司，
类型：发明
国别省市：BE[比利时]
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