CN115417456B - 一种碳酸钠和钼酸钠混盐溶液的分盐处理方法及*** - Google Patents
一种碳酸钠和钼酸钠混盐溶液的分盐处理方法及*** Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种钼酸钠和碳酸钠混盐溶液分盐处理的方法，根据溶液中的盐浓度比选择分离工艺，分离工艺包括：高温蒸发、离心、降温冷却以及晶体的洗盐、干燥等操作。本发明还提供了适用于上述分盐处理方法的***，包括蒸发器、冷却结晶装置、离心机等装置。本发明通过不同的分盐处理步骤实现一水碳酸钠和二水钼酸钠晶体的分离制备，能分离出高纯度的一水碳酸钠和二水钼酸钠。用于处理混合杂盐或含盐废水时可以降低固废处理成本，实现水资源和盐资源的高效利用；处理产生的母液可通过回流方式与上游物料混合实现循环，蒸发冷凝水可回用至生产其他工段，实现生产过程的“零排放”，处理方法产物杂盐量少、固废少，对环境污染极小。
Description
技术领域：
本发明涉及废水资源回收和处理技术领域，具体涉及一种用于对碳酸钠和钼酸钠混合溶液进行分盐处理的方法及***。
背景技术：
钼酸钠是一种易溶于水的强碱弱酸盐，通常为二水合正盐形式(Na2MoO4·2H2O)，由于其较低的环境污染性，广泛作为新型水处理剂，可用于合成钼酸锂、钼酸镍等活性材料作为电池负极材料，还用于合成钼酸盐纳米材料作为金属氧化物半导体气敏传感器。国内生产二水钼酸钠均采用浓缩结晶方式制备，在钼酸钠溶液中常含有一定浓度的碳酸钠、氯化钠和硫酸钠等杂盐，其中主要以碳酸钠为主；同时，生产中会产生含有二水钼酸钠和一水碳酸钠的混盐，作为固废进行处置，导致废盐资源回收率差、利用价值较低，且处理固废增加经济成本。
二水钼酸钠浓缩结晶过程中，随着浓缩倍数的不断提高，杂质盐会趋于饱和并以混盐形式析出，降低了二水钼酸钠产品的纯度；就废盐资源利用而言，控制废盐分步分离，不仅能够减少固废处理所带来的成本负荷，还能变废为宝，实现盐资源和水资源的同步回收利用。但目前尚无成熟的钼酸钠和碳酸钠混合盐溶液的分盐处理工艺，相关研究也未见报道，因此，开发出适用于钼酸钠和碳酸钠混盐溶液分盐处理的工艺方法和***十分必要。本发明提供一种可以处理任意质量浓度比的钼酸钠和碳酸钠混合溶液的方法和处理***，已解决现有技术中两种无机盐混合物中盐产品提纯难、杂盐含量高和固废多等问题。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种适用于钼酸钠和碳酸钠混盐溶液分盐处理的工艺方法和***，以解决现有技术在处理两种无机盐混合物中遇到的盐产品提纯难、杂盐含量高和固废多的问题。
本发明技术方案具体如下：
一种碳酸钠和钼酸钠混盐溶液的分盐处理方法，其特征在于包括如下步骤：
S1、从钼酸钠和碳酸钠混盐溶液中取样，测定溶液中钼酸钠和碳酸钠质量浓度比；根据钼酸钠和碳酸钠的质量浓度比选择相应的分离处理步骤：
当钼酸钠和碳酸钠的质量浓度比低于参照值R时选择步骤S2进行分离；当钼酸钠和碳酸钠的质量浓度比高于参照值R时选择步骤S3进行分离；
其中，步骤S2的操作包括：将钼酸钠和碳酸钠混盐溶液A进行高温蒸发，得到一水碳酸钠达过饱和状态、二水钼酸钠接近饱和状态的晶浆B1，将晶浆B1离心得到固体1和母液C1，固体1依次经洗盐、离心、干燥后得到一水碳酸钠晶体；对母液C1进行降温冷却，结晶析出二水钼酸钠晶体并获得晶浆D1，将晶浆D1离心得到固体2和母液E1，固体2经洗盐、离心、干燥后得到二水钼酸钠晶体，母液E1回收并回流至混盐溶液A中进行循环处理；
步骤S3的操作包括：将钼酸钠和碳酸钠混盐溶液A进行高温蒸发，得到二水钼酸钠达过饱和状态、一水碳酸钠接近饱和状态的晶浆B2，将晶浆B2离心得到固体3和母液C2，将母液C2降温冷却，结晶析出二水钼酸钠晶体并获得晶浆D2，继续离心得到固体4和母液E2，固体3和固体4经洗盐、离心、干燥后得到二水钼酸钠晶体；将母液E2进行蒸发，析出一水碳酸钠晶体并获得晶浆F2，将晶浆F2离心获得固体5和母液G2，固体5经洗盐、离心、干燥后得到一水碳酸钠晶体，母液G2回收并回流至母液C2中进行循环处理；
所述参照值R为：步骤S2或S3中对所述混盐溶液A进行高温蒸发时所对应的温度条件下的二水钼酸钠和一水碳酸钠均达到饱和态时溶液中的钼酸钠和碳酸钠的质量浓度比值。
进一步地，：步骤S2或S3中对所述混盐溶液A进行高温蒸发时的蒸发温度为50～100℃，对应的参照值R的取值范围为1～8。
当所述混盐溶液A中钼酸钠和碳酸钠的质量浓度比值与某一蒸发温度下的参照值R相等时，可适当调整对所述混盐溶液A进行高温蒸发时的蒸发温度，之后再选择S2或S3分离处理步骤。
进一步地，所述步骤S2和步骤S3的操作还包括：对获得的二水钼酸钠晶体和一水碳酸钠晶体分别进行如下处理：对晶体进行洗盐处理，将洗盐处理后的晶浆进行离心，离心分离得到的固体经干燥后得到晶体产品。
进一步地，所述步骤S2和步骤S3中对混盐溶液A的高温蒸发采用机械蒸汽再压缩技术；母液C1和母液C2的降温冷却方式均为闪蒸冷却结晶。
进一步地，本发明提供一种适用于上述碳酸钠和钼酸钠混盐溶液分盐处理方法的分盐处理***，其特征在于包括：
第一蒸发器，用于所述步骤S2中对钼酸钠和碳酸钠混盐溶液A进行高温蒸发；
第一离心机，用于所述步骤S2中对晶浆B1进行离心；
第一洗盐罐、第二离心机、第一干燥机，依次用于所述步骤S2中对固体1的洗盐、离心及干燥处理；
第一冷却结晶装置，用于所述步骤S2中对母液C1进行降温结晶；
第三离心机，用于所述步骤S2中对晶浆D1进行离心；
第二洗盐罐、第四离心机、第二干燥机，用于所述步骤S2中对固体2依次进行的洗盐、离心及干燥处理；
第二蒸发器，用于所述步骤S3中对钼酸钠和碳酸钠混盐溶液A进行高温蒸发；
第五离心机，用于所述步骤S3中对晶浆B2进行离心；
第二冷却结晶装置，用于所述步骤S3中对母液C2进行降温结晶；
第三洗盐罐、第四洗盐罐、第六离心机、第三干燥机，用于所述步骤S3中对固体3和固体4依次进行的洗盐、离心及干燥处理；
第七离心机，用于所述步骤S3中对晶浆D2进行离心；
第三蒸发器，用于所述步骤S3中对母液E2进行蒸发；
第八离心机，用于所述步骤S3中对晶浆F2进行离心；
第五洗盐罐、第九离心机、第四干燥机，用于所述步骤S3中对固体5依次进行的洗盐、离心及干燥处理。
进一步地，所述分盐处理***还包括：
第一母液罐，用于所述步骤S2中对母液E1进行回收并泵送至所述第一蒸发器中；
第二母液罐，用于所述步骤S3中对母液G2进行回收并泵送至所述第二冷却结晶装置中。
进一步地，所述第一蒸发器、第二蒸发器以及第三蒸发器为MVR蒸发器；所述第一冷却结晶装置和第二冷却结晶装置为DTB闪蒸冷却结晶器或冷却结晶釜。
本发明所述分盐处理***的第三、第四洗盐罐也可以合并处置，用于固体3和固体4的洗盐处理。
本发明所述分盐处理方法不限于钼酸钠和碳酸钠的混合溶液，亦可应用于钼酸钠和碳酸钠混合固相的分离，处理前先将固相用水溶解，之后可采用本发明方法实现分离。
本发明分盐处理方法中母液回流可采用全部回流或部分回流的方式。
本发明提供的一种钼酸钠和碳酸钠混合溶液的分盐处理方法，基于溶液中钼酸钠和碳酸钠的浓度比值，进行分类处理；通过不同的分盐处理步骤实现一水碳酸钠晶体和二水钼酸钠晶体的分离制备，能分离出高纯度的一水碳酸钠和二水钼酸钠，且二水钼酸钠的回用价值较高。用于处理钼酸钠和碳酸钠的混合杂盐或含盐废水时，可以降低固废处理成本，实现水资源和盐资源的高效利用；同时，经本发明所述的工艺处理的母液，可采用回流的方式与上游物料混合实现循环，蒸发冷凝的水可回用至生产其他工段，实现实验过程的“零排放”或“近零排放”，本发明所述处理方法产物杂盐量少、固废少，对环境污染极小。
进一步地，本发明提供的钼酸钠和碳酸钠混合溶液的分盐处理***是基于本发明钼酸钠和碳酸钠混合废水处理方法组成的一套工艺处理***，能分离出高纯度的一水碳酸钠晶体和二水钼酸钠晶体，极具工业生产的价值，可将废水、废盐变废为宝，实现资源循环利用，符合绿色化工发展需要。
附图说明：
图1为本发明碳酸钠和钼酸钠混合溶液的分盐处理方法的工艺流程图。
图2为本发明分盐处理***用于执行步骤S2的装置结构框图。
图3为本发明分盐处理***用于执行步骤S3的装置结构框图。
附图标记：
图2中，1：原液罐；2：第一蒸发器；3：第一离心机；4：第一洗盐罐；5：第二离心机；6：第一干燥机；7：第一冷却结晶装置；8：第三离心机；9：第二洗盐罐；10：第四离心机；11：第二干燥机；12：第一母液罐；
图3中，1：原液罐；2：第二蒸发器；3：第五离心机；4：第三洗盐罐；5：第六离心机；6：第三干燥机；7：第二冷却结晶装置；8：第七离心机；9第四洗盐罐；10：第三蒸发器；11：第八离心机；12：第五洗盐罐；13：第九离心机；14：第四干燥机；15：第二母液罐。
具体实施方式：
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明的技术方案进行详细描述，但下述实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
实施例1
从二水钼酸钠和一水碳酸钠的混盐溶液中取样，采用化学分析方法对混合溶液中两种盐的浓度进行定量分析，判定混合溶液中钼酸钠和碳酸钠质量浓度比为0.5，本实施例对二水钼酸钠和一水碳酸钠混盐溶液A的高温蒸发温度选择为80℃，对应的R值为4(即在80℃下，混合溶液中二水钼酸钠和一水碳酸钠均达到饱和时，钼酸钠和碳酸钠在溶液中的质量浓度比为4)，大于上述浓度比，因此选择工艺步骤S2进行分离处理。
参照图1和图2，采用所述分盐处理***进行分离处理：将贮存在原液罐中的二水钼酸钠和一水碳酸钠的混盐溶液A泵送至第一蒸发器(MVR蒸发器)中，采用机械蒸汽再压缩技术在80℃条件下进行高温蒸发，直至***中析出一水碳酸钠晶体，并得到一水碳酸钠达过饱和状态、二水钼酸钠接近饱和状态的晶浆B1，将晶浆B1转入第一离心机，离心得到固体1(一水碳酸钠晶体粗品)和母液C1，固体1转入第一洗盐罐进行洗盐，洗盐获得的一水碳酸钠晶浆转入第二离心机进行离心，获得的沉淀物经第一干燥机干燥后得到一水碳酸钠晶体；将母液C1转入第一冷却结晶装置(DTB闪蒸冷却结晶器)在45℃下进行降温冷却，结晶析出二水钼酸钠晶体并获得二水钼酸钠达过饱和状态、一水碳酸钠未饱和状态的晶浆D1，将晶浆D1转入第三离心机离心得到固体2(二水钼酸钠晶体粗品)和母液E1，固体2转入第二洗盐罐进行洗盐，洗盐获得的一水碳酸钠晶浆转入第四离心机进行离心，获得的沉淀物经第二干燥机干燥后得到二水钼酸钠晶体，母液E1回收入第一母液罐并泵送至第一蒸发器(回流入混盐溶液A)中继续进行下一循环的分盐处理。
为获得纯度更高的晶体产品，对上述步骤S2获得的二水钼酸钠晶体和一水碳酸钠晶体分别再次进行如下处理：对晶体进行洗盐处理，除去表面吸附的固体杂质和夹带母液；将洗盐处理后的晶浆进行离心，离心分离得到的固体经干燥后得到晶体产品。其中，获得的一水碳酸钠晶体产品的纯度为98.5％，二水钼酸钠晶体产品的纯度为99.0％。
实施例2
与实施例1类似地，从二水钼酸钠和一水碳酸钠的混盐溶液中取样并对两种盐的浓度进行定量分析，判定溶液中钼酸钠和碳酸钠质量浓度比为10，本实施例对二水钼酸钠和一水碳酸钠混盐溶液A的高温蒸发温度选择为80℃，对应的R值为4，小于上述浓度比，因此选择工艺步骤S3进行分离处理。
同样地，本实施例中的蒸发器均为MVR蒸发器，冷却结晶装置为DTB闪蒸冷却结晶器。
参照图1和图3，采用所述分盐处理***进行分离处理：将贮存在原液罐中的二水钼酸钠和一水碳酸钠的混盐溶液A泵送至第二蒸发器中，采用机械蒸汽再压缩技术在80℃下进行高温蒸发，直至***中析出二水钼酸钠晶体，并得到二水钼酸钠达过饱和状态、一水碳酸钠接近饱和状态的晶浆B2，将晶浆B2转入第五离心机，离心得到固体3(二水钼酸钠晶体粗品)和母液C2，固体3转入第三洗盐罐进行洗盐，洗盐获得的二水钼酸钠晶浆转入第六离心机进行离心，获得的沉淀物经第三干燥机干燥后得到二水钼酸钠晶体；将母液C2转入第二冷却结晶装置在25℃下进行降温冷却，结晶析出二水钼酸钠晶体并获得二水钼酸钠达过饱和状态、一水碳酸钠未饱和状态的晶浆D2，将晶浆D2转入第七离心机离心得到固体4(二水钼酸钠晶体粗品)和母液E2，固体4转入第四洗盐罐进行洗盐，洗盐获得的二水钼酸钠晶浆转入第六离心机进行离心，获得的沉淀物经第三干燥机干燥后得到二水钼酸钠晶体；将母液E2转入第三蒸发器在80℃下进行蒸发，直至***中析出一水碳酸钠晶体，并得到一水碳酸钠达过饱和状态、二水钼酸钠未饱和状态的晶浆F2；将晶浆F2转入第八离心机，离心得到固体5(一水碳酸钠晶体粗品)和母液G2，固体5转入第五洗盐罐进行洗盐，洗盐获得的一水碳酸钠晶浆转入第九离心机进行离心，获得的沉淀物经第四干燥机干燥后得到一水碳酸钠晶体，母液G2回收入第二母液罐并泵送至第二蒸发器(回流入母液C2)中继续进行下一循环处理。
对上述步骤S3获得的二水钼酸钠晶体和一水碳酸钠晶体分别再次进行如下处理：对晶体进行洗盐处理，除去表面吸附的固体杂质和夹带母液；将洗盐处理后的晶浆进行离心，离心分离得到的固体经干燥后得到晶体产品。其中，获得的一水碳酸钠晶体产品的纯度为99.1％，二水钼酸钠晶体产品的纯度为98.5％。
Claims (6)
1.一种碳酸钠和钼酸钠混盐溶液的分盐处理方法，其特征在于包括如下步骤：
S1、从钼酸钠和碳酸钠混盐溶液中取样，测定溶液中钼酸钠和碳酸钠质量浓度比；根据钼酸钠和碳酸钠的质量浓度比选择相应的分离处理步骤：
当钼酸钠和碳酸钠的质量浓度比低于参照值R时选择步骤S2进行分离；当钼酸钠和碳酸钠的质量浓度比高于参照值R时选择步骤S3进行分离；
其中，步骤S2的操作包括：将钼酸钠和碳酸钠混盐溶液A进行50～100℃的高温蒸发，得到一水碳酸钠达过饱和状态、二水钼酸钠接近饱和状态的晶浆B1，将晶浆B1离心得到固体1和母液C1，固体1依次经洗盐、离心、干燥后得到一水碳酸钠晶体；对母液C1进行降温冷却，结晶析出二水钼酸钠晶体并获得晶浆D1，将晶浆D1离心得到固体2和母液E1，固体2经洗盐、离心、干燥后得到二水钼酸钠晶体，母液E1回收并回流至混盐溶液A中进行循环处理；
步骤S3的操作包括：将钼酸钠和碳酸钠混盐溶液A进行50～100℃的高温蒸发，得到二水钼酸钠达过饱和状态、一水碳酸钠接近饱和状态的晶浆B2，将晶浆B2离心得到固体3和母液C2，将母液C2降温冷却，结晶析出二水钼酸钠晶体并获得晶浆D2，继续离心得到固体4和母液E2，固体3和固体4经洗盐、离心、干燥后得到二水钼酸钠晶体；将母液E2进行蒸发，析出一水碳酸钠晶体并获得晶浆F2，将晶浆F2离心获得固体5和母液G2，固体5经洗盐、离心、干燥后得到一水碳酸钠晶体，母液G2回收并回流至母液C2中进行循环处理；
所述参照值R为：步骤S2或S3中对所述混盐溶液A进行高温蒸发时所对应的温度条件下的二水钼酸钠和一水碳酸钠均达到饱和态时溶液中的钼酸钠和碳酸钠的质量浓度比值，其范围为1～8。
2.根据权利要求1所述的分盐处理方法，其特征在于：所述步骤S2和步骤S3的操作还包括：对获得的二水钼酸钠晶体和一水碳酸钠晶体分别进行如下处理：对晶体进行洗盐处理，将洗盐处理后的晶浆进行离心，离心分离得到的固体经干燥后得到晶体产品。
3.根据权利要求2所述的分盐处理方法，其特征在于：所述步骤S2和步骤S3中对混盐溶液A的高温蒸发采用机械蒸汽再压缩技术；母液C1和母液C2的降温冷却方式均为闪蒸冷却结晶。
4.一种用于权利要求1～3中任意一项所述分盐处理方法的分盐处理***，其特征在于包括：
第一蒸发器，用于所述步骤S2中对钼酸钠和碳酸钠混盐溶液A进行高温蒸发；
第一离心机，用于所述步骤S2中对晶浆B1进行离心；
第一洗盐罐、第二离心机、第一干燥机，依次用于所述步骤S2中对固体1的洗盐、离心及干燥处理；
第一冷却结晶装置，用于所述步骤S2中对母液C1进行降温结晶；
第三离心机，用于所述步骤S2中对晶浆D1进行离心；
第二洗盐罐、第四离心机、第二干燥机，用于所述步骤S2中对固体2依次进行的洗盐、离心及干燥处理；
第二蒸发器，用于所述步骤S3中对钼酸钠和碳酸钠混盐溶液A进行高温蒸发；
第五离心机，用于所述步骤S3中对晶浆B2进行离心；
第二冷却结晶装置，用于所述步骤S3中对母液C2进行降温结晶；
第三洗盐罐、第四洗盐罐、第六离心机、第三干燥机，用于所述步骤S3中对固体3和固体4依次进行的洗盐、离心及干燥处理；
第七离心机，用于所述步骤S3中对晶浆D2进行离心；
第三蒸发器，用于所述步骤S3中对母液E2进行蒸发；
第八离心机，用于所述步骤S3中对晶浆F2进行离心；
第五洗盐罐、第九离心机、第四干燥机，用于所述步骤S3中对固体5依次进行的洗盐、离心及干燥处理。
5.根据权利要求4所述的分盐处理***，其特征在于还包括：
第一母液罐，用于所述步骤S2中对母液E1进行回收并泵送至所述第一蒸发器中；
第二母液罐，用于所述步骤S3中对母液G2进行回收并泵送至所述第二冷却结晶装置中。
6.根据权利要求5所述的分盐处理***，其特征在于：所述第一蒸发器、第二蒸发器以及第三蒸发器为MVR蒸发器；所述第一冷却结晶装置和第二冷却结晶装置为DTB闪蒸冷却结晶器或冷却结晶釜。
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