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CN105905871B - 无水硫化钠制备方法 - Google Patents

无水硫化钠制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种硫化钠提纯方法，包括以下步骤：S100：抽取取生产硫酸钡生产的硫化钠水溶液，这一水溶液中含有硫化钠40～70g/L；S200：在水溶液中加入40～70g/L硫化钠水溶液，温度70℃以上，澄清20小时以上，过滤澄清；S300：蒸发至250g/L左右，获得硫化钠半成品；S400：将硫化钠半成品打至除铁器中，加入0.1‑0.3％wt的多聚硫酸铁使生成的各种沉淀物质沉降，搅拌20分钟温度70～80℃过滤；得铁含量在1ppm以下的硫化钠溶液；S500：将步骤S400的溶液蒸发浓缩至60％含量，制片即得铁含量在10ppm以下的硫化钠产品。本发明制备的硫化钠纯度高，具有广泛应用。

Description

无水硫化钠制备方法
技术领域
本发明属于化工领域，特别涉及一种无水硫化钠制备方法。
背景技术
目前我国生产的工业硫化钠有红片硫化钠，黄片硫化钠，红片硫化钠铁含量300ppm左右，黄片铁含量硫化钠在30ppm左右。对一些特殊客户要求铁含量更低一些，要求<10ppm；尤其在铜矿选矿、硫化染料及制革行业。如生产优质的高级硫化染料，生产柔软，手感好的皮革，提高革产品质量等方面，都要求硫化钠产品铁含量<10ppm。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明提供了一种无水硫化钠制备方法，包括以下步骤：
S100：抽取取生产硫酸钡生产的硫化钠水溶液，这一水溶液中含有硫化钠40～70g/L。S200：在水溶液中加入40～70g/L硫化钠水溶液，温度70℃以上，澄清20小时以上，过滤澄清。S300：蒸发至250g/L左右，获得硫化钠半成品。S400：将硫化钠半成品打至除铁器中，加入0.1-0.3％wt的多聚硫酸铁使生成的各种沉淀物质沉降，搅拌20分钟温度70～80℃过滤；得铁含量在1ppm以下的硫化钠溶液。S500：将步骤S400的溶液蒸发浓缩至60％含量，制片即得铁含量在10ppm以下的硫化钠产品。
可选的，还包括如下步骤：S500：在硫酸锌溶液中加入金属锰粉和/或锰基合金粉，温度为50℃、且pH＞4.0，搅拌反应，反应完成后，过滤分离，之后经蒸发浓缩结晶，得到高纯度硫酸锌，将制备的高纯度硫酸锌按每立方滤液加入硫酸锌5-10千克量称取硫酸锌，每立方滤液对应配制1立方硫酸锌溶液；按每立方水中加入硫化钡150kg，取清液备用；将以上两种配好的溶液，同时加入硫化钠滤液中，搅拌，搅拌速度80转/分钟，反应温度控制在80℃以上，然后沉淀12—16小时，除杂澄清后，送蒸发工序，经蒸发浓缩即得到高纯度硫化钠。
可选的，还包括如下步骤：S600：取一定量结晶硫化钠原料置于真空耙式干燥机中，密封干燥机，开启真空泵，开启罗茨风机.待真空表稳定之后，开启循环油泵，并开始加热循环油，控制循环油的温度，耙式干燥机匀速搅拌.设备运行一定时间后，停止搅拌，关闭干燥机上部阀门，向干燥机内通入氮气，打开投料口，迅速取料，使用热重分析仪测其剩余水含量.待脱水反应全部结束后，关闭真空泵和罗茨风机，停止搅拌，降温出料；其中真空度必须≥0.096MPa，采用两段温度进行干燥，一段低温85℃进行加热1h；二段高温115℃进行加热0.5h；将物料冷却至40℃以下出料。
本发明的有益效果是：生产中采取不锈钢设备如沉降罐、管道、泵类、蒸发器、制片机等避免了铁杂质的引入，增加了自燃沉降时间，通过添加除铁剂，增加过滤装置，以上措施使得硫化钠产品中的铁含量都降至在10ppm以下。采用高纯度硫酸锌和硫化钡溶液，可以去除硫化钠中的铁离子，使得铁离子含量大大降低(低于3ppm)；干燥过程中控制干燥真空度、干燥温度、干燥时间、出料温度等条件来解决结晶硫化钠易氧化、黏结的问题，从而得到高纯度的无水硫化钠。
附图说明
图1是本发明提纯方法的工艺流程图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明，使本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。
实施例1
请参阅图1，本发明的硫酸钠提纯工艺包括以下步骤：
S100：抽取取生产硫酸钡生产的硫化钠水溶液，这一水溶液中含有硫化钠40～70g/L,碱性很强，为减少对设备腐蚀，可采用不锈钢设备管道泵。
S200：在水溶液中加入40～70g/L硫化钠水溶液，温度70℃以上，澄清20小时以上，过滤澄清。由于生产硫酸钡系统带来的杂质钡，铁含量偏高，加入硫化钠可以去除钡等杂质。
S300：蒸发至250g/L左右，获得硫化钠半成品；蒸发设备采取四效蒸发的工艺。
S400：将硫化钠半成品打至除铁器中，再加入0.1-0.3％wt的多聚硫酸铁使生成的各种沉淀物质沉降，搅拌20分钟温度70～80℃过滤；得铁含量在1ppm以下的硫化钠溶液。
S500：将步骤S400的溶液在单效蒸发器(2520不锈钢)中浓缩至60％含量，制片即得铁含量在10ppm以下的硫化钠产品。
为了更进一步的除去铁离子，在加入碳酸钠、氢氧化钠，明矾滤除沉淀得到滤液后，还可以包括如下步骤：
S600：配制硫酸锌溶液。工业硫酸锌中含有较多的铜、镉、镍、钴等杂质元素，若直接采用工业硫酸锌则会在硫化钠的制备中引入杂质。为此本发明，在硫酸锌溶液中加入金属锰粉和/或锰基合金粉，温度为50℃、且pH＞4.0，搅拌反应，反应完成后，过滤分离，即可以将工业硫酸锌中的铜、镉、镍和钴元素去除，之后经蒸发浓缩结晶，即得到高纯度硫酸锌。金属锰的还原电势高于金属锌的还原电势，这使得金属锰对铜、镉、钴及镍的置换能力要强于金属锌；在较低的温度下，即可实现铜、镉、钴及镍的深度净化，彻底改变现有锌粉净化工艺中，为脱除铜镉镍钴以及避免铜镉的返溶，需对溶液进行升温和降温操作的现状。此外，金属锰较高的还原电势，使得净化渣中铜、镉、钴、镍稳定性较好，避免了返溶现象的发生。
实验例1
量取1.6L除铁后硫酸锌溶液(Zn:140g/L，Cu:310mg/L，Cd:502mg/L，Ni:14.6mg/L，Co:12.8mg/L，pH＝4.9)，开启搅拌并加热升温至50℃，随后按照铜和镉总质量的5倍加入锰铜合金粉(Mn:98％,)保温反应120min后结束反应，真空抽滤并收集滤液和滤渣。所得滤液中铜、镉、钴、镍浓度分别为0.16、0.13、0.22、0.14mg/L，脱除率均超过98％，满足杂质脱除要求。
将制备的高纯度硫酸锌按每立方滤液加入硫酸锌5-10千克量称取硫酸锌，每立方滤液对应配制1立方硫酸锌溶液。
配制硫化钡溶液，按每立方水中加入硫化钡150kg，将硫化钡(BaS)溶化到15Be，水温90℃，沉淀70分钟，取清液备用，每立方滤液需加入0.06-0.08立方的硫化钡溶液；将以上两种配好的溶液，同时加入硫化钠滤液中，搅拌，搅拌速度80转/分钟，反应温度控制在80℃以上，然后沉淀12—16小时，除杂澄清后的硫化钠溶液中铁离子含量在3-8PPM，然后送蒸发工序；经蒸发浓缩、制片包装，即高纯度硫化钠。
实施例2
本实施例重点介绍对于实施例1所制备的高纯度硫化钠的干燥方法。实施例1所产的硫化钠主要成分是Na2S·9H2O与Na2S·5.5H2O为了获得无水硫化钠，需要对其进行干燥处理。
具体为，S700：取一定量结晶硫化钠原料置于真空耙式干燥机中，密封干燥机，开启真空泵，待干燥机内真空度达到-0.08MPa时，开启罗茨风机.待真空表稳定之后，开启循环油泵，并开始加热循环油，控制循环油的温度，耙式干燥机匀速搅拌.设备运行一定时间后，停止搅拌，关闭干燥机上部阀门，向干燥机内通入氮气，打开投料口，迅速取料，使用热重分析仪测其剩余水含量.待脱水反应全部结束后，关闭真空泵和罗茨风机，停止搅拌，降温出料。要使硫化钠晶体在真空干燥过程中不出现熔融和粘壁，真空度必须≥0.096MPa，这是晶体硫化钠能否进行干燥生产的关键，同时也可以有效地阻止硫化钠的氧化变色。同时采用两段温度进行干燥，一段低温85℃进行加热1h，避免熔化；二段高温115℃进行加热0.5h，主要是保证干燥完全和缩短干燥时间。为防止干燥完成后物料的燃烧氧化，必须在保持真空条件下将物料冷却至40℃以下方可出料。
在以上的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是以上描述仅是本发明的较佳实施例而已，本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明不受上面公开的具体实施的限制。同时任何熟悉本领域技术人员在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (1)

1.一种无水硫化钠制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S100：抽取取生产硫酸钡生产的硫化钠水溶液，这一水溶液中含有硫化钠40～70g/L；S200：在水溶液中加入40～70g/L硫化钠水溶液，温度70℃以上，澄清20小时以上，过滤澄清；S300：蒸发至250g/L左右，获得硫化钠半成品；S400：将硫化钠半成品打至除铁器中，加入0.1-0.3％wt的多聚硫酸铁使生成的各种沉淀物质沉降，搅拌20分钟温度70～80℃过滤；得铁含量在1ppm以下的硫化钠溶液；S500：将步骤S400的溶液蒸发浓缩至60％含量，制片即得铁含量在10ppm以下的硫化钠产品；S600：配制硫酸锌溶液，工业硫酸锌中含有较多的铜、镉、镍、钴等杂质元素，若直接采用工业硫酸锌则会在硫化钠的制备中引入杂质，针对此在硫酸锌溶液中加入金属锰粉和/或锰基合金粉，温度为50℃、且pH＞4.0，搅拌反应，反应完成后，过滤分离，即可以将工业硫酸锌中的铜、镉、镍和钴元素去除，之后经蒸发浓缩结晶，即得到高纯度硫酸锌；金属锰的还原电势高于金属锌的还原电势，这使得金属锰对铜、镉、钴及镍的置换能力要强于金属锌；在较低的温度下，即可实现铜、镉、钴及镍的深度净化，彻底改变现有锌粉净化工艺中，为脱除铜镉镍钴以及避免铜镉的返溶，需对溶液进行升温和降温操作的现状；此外，金属锰较高的还原电势，使得净化渣中铜、镉、钴、镍稳定性较好，避免了返溶现象的发生，将制备的高纯度硫酸锌按每立方滤液加入硫酸锌5-10千克量称取硫酸锌，每立方滤液对应配制1立方硫酸锌溶液；按每立方水中加入硫化钡150kg，取清液备用；将以上两种配好的溶液，同时加入硫化钠滤液中，搅拌，反应温度控制在80℃以上，沉淀，除杂澄清后，送蒸发工序，经蒸发浓缩即得到高纯度硫化钠；S700：取步骤S600所得的硫化钠原料置于真空耙式干燥机中，密封干燥机，开启真空泵，开启罗茨风机.待真空表稳定之后，开启循环油泵，并开始加热循环油，控制循环油的温度，耙式干燥机匀速搅拌.设备运行一定时间后，停止搅拌，关闭干燥机上部阀门，向干燥机内通入氮气，打开投料口，迅速取料，使用热重分析仪测其剩余水含量.待脱水反应全部结束后，关闭真空泵和罗茨风机，停止搅拌，降温出料；其中真空度必须≥0.096MPa，采用两段温度进行干燥，一段低温85℃进行加热1h；二段高温115℃进行加热0.5h；将物料冷却至40℃以下出料。
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