一种搅拌洗涤法生产超低盐高纯纯碱的工艺的制作方法

1.本发明涉及钠离子电池用超低盐高纯纯碱的制备技术，具体涉及一种搅拌洗涤法生产超低盐高纯纯碱的工艺。


背景技术：

2.市场上主要的二次电池主要有镍氢电池、镍铬电池、铅酸电池、锂电池、聚合物锂电池等。锂离子因标准电势高，能量密度高、比容量大等优势，近年来被广泛应用于电池领域。钠、钾、锂同为元素周期表ia族碱金属元素，物理化学性质相似，理论上都可以作为二次电池的金属离子载体。钠作为锂的替代资源，成本低、储量大的优势开始显现，在电池领域得到越来越广泛的关注。
3.碳酸钠又叫纯碱，分为重质纯碱和轻质纯碱。碳酸钠对钠离子电池的重要性，和碳酸锂对锂离子电池的重要性一样。随着电子行业的迅猛发展，作为钠离子电池的重要原料，纯碱的纯度要求也越来越高，尤其是纯碱中含盐量。纯碱企业在生产过程中客户对纯碱产品盐份指标一般要求控制在0.3wt%左右，但是钠离子电池级纯碱要求氯离子含量≤100ppm，甚至更低的要达到10-20ppm。
4.目前，生产纯碱工艺有氨碱法（索尔维法）、联碱法（侯氏制碱法）和井下循环法制纯碱，主要方法是精制盐水经过吸氨工序制成氨盐水，经与二氧化碳气体碳化生成碳酸氢钠，碳酸氢钠晶体煅烧制成纯碱。制备高纯度超低盐纯碱，采用源头精制盐水净化，主要通过两碱法净化，并加入絮凝剂，但采用该方法精制过的卤水中杂质含量仍较高，达不到预想纯度，需进一步净化。将一水碱或者轻质纯碱洗涤来制备高纯度超低盐纯碱，因纯碱的溶解度大于碳酸氢钠，将造成较大的固体损失，增加系统能耗；且一水碱洗涤后水分饱和，易导致系统结疤，影响正常生产。
5.另一方面，技术人员通过对生产得到的纯碱进行进一步的精制以得到纯度更高的纯碱，传统的精制纯碱的方法主要是利用生产的工业级纯碱进行物理方法进行水洗或者化学方法去除氯离子、钙镁等杂质，再通过重结晶、干燥等工序制得纯度较高的纯碱。但是这类方法一般工序繁琐，水洗纯碱的方法固体损失率高，同时增加耗能，或者破坏系统水平衡，大大增加成本，且高纯纯碱获得率低。因此，迫切需要研发一种方便可行，损失率低，工艺简单易操作的方法来减少纯碱中杂质含量，生产高纯度纯碱。
6.基于同等条件下碳酸氢钠的溶解度低于碳酸钠的溶解度，将碳酸氢钠水洗后煅烧生产超低盐高纯纯碱。
7.但是，在纯碱生产过程中，带式真空过滤机作用是将小苏打浆液真空过滤固液分离的装置，并在固液分离过程中进行洗涤，去除部分杂质，达到提升纯碱质量的目的。
8.带式真空过滤机是以滤布作为过滤介质，充分利用物料的重力，依靠真空负压力为动力实现固液分离的高效分离设备。设备在生产过程的过滤、滤饼洗涤、卸渣、滤布清洗随胶带的运行连续完成；设备可适应不同浓度的物料，并且母液和滤饼洗涤液可以分段收集，具有生产能力大、过滤效率高、洗涤效果好，滤饼含湿率低等优点。
9.该设备在滤布工作区域，浆料布料区、真空过滤区、滤饼洗涤区沿着水平长度方向布置（如图1所示）。小苏打浆料从布料槽溢流到滤布上，浆料中的母液在自重和滤布下方的真空吸力作用下，透过滤布，进入滤布下方的真空槽；滤布上方与母液分离的小苏打滤饼随滤布一起移动到洗涤区；在洗涤区，洗涤水从滤饼上方布水器均匀分布于滤饼上，洗涤水在自身重力和滤布下方的真空吸力作用下，淋透过滤饼和滤布，进入滤布下方的真空槽；在洗涤水淋透滤饼过程中，洗涤水对小苏打物料晶体表面进行淋洗，达到去除小苏打滤饼杂质，提升产品质量的目的；为保证产品产量的质量，一般洗涤2－3次，即在洗涤区安装洗涤装置2－3级；洗涤后的滤饼含水率一般小于16%。洗涤后的滤饼随着滤布移动到卸料区，滤饼被括刀从滤布上括下，进入下料斗，进入下一首工序；卸料后的皮带进入移动到带式过滤机下方滤带洗带区，利用洗涤水对滤布两个面进行冲洗，洗去滤布表面残留的小苏打，洗涤好的滤布通过动力装置和纠偏装置后回到浆料布料区，再次进行布料，滤布完成连续循环操作。
10.在滤饼洗涤区，为了对小苏打固体进行洗涤，通常做法是在移动的滤饼（小苏打固体）上平铺一张布水板，洗涤水从洗涤水槽溢流落到布水板上后，在从布水板边缘均匀流动到滤饼上方，滤饼上方的洗涤水，在重力和滤布下方真空吸力作用下，洗涤水淋洗透过滤饼层，洗涤水在此淋透过程达到对滤饼表面进行洗涤作用（如图2所示）。淋洗滤饼后的洗涤水透过滤布进入滤布下方的真空槽。
11.在洗涤水淋透洗涤滤饼过程中，小苏打滤饼是固定的，洗涤水在重力和真空作用下，从上到下快速穿透，洗涤水与滤饼物料颗粒表面没有充分接触和停留，洗涤效果不明显，为了达到一定的洗涤效果，只能增加洗涤次数，及增加滤布长度，在洗涤区域增加重复洗涤装置。一般增加到三级洗涤装置，纯碱中氯离子含量小于0.25%(湿基)，很难再降低，如果增加洗涤级数，则洗涤效果不明显，产品质量提升不大的同时，滤饼损失量增加（洗涤会溶解部分产品，部分细晶透过滤布进入洗涤水中），影响产品产量，即该洗涤方法级数增加，不会提升产品质量，反而影响生产线产能。


技术实现要素：

12.本发明提供一种搅拌洗涤法生产超低盐高纯纯碱的工艺，利用同等条件下碳酸氢钠的溶解度低于碳酸钠的溶解度，将碳酸氢钠水洗后煅烧生产超低盐高纯纯碱，在洗涤时，利用搅拌装置把分布到小苏打滤饼上方洗涤水与滤饼充分搅拌混合，再次形成浆料，无需增加洗涤方法级数，即可使小苏打晶体表面吸附的杂质充分溶解到洗涤中，提高小苏打固体洗涤操作效果，降低进煅烧窑的小苏打降低含水率，从而达到降本提质效果，进而获得高纯纯碱。
13.本发明公开的技术方案如下：一种搅拌洗涤法生产超低盐高纯纯碱的工艺，包括以下工艺步骤：（1）氯化钠溶液和碳酸氢铵进行复分解反应制得小苏打晶浆；（2）将小苏打晶浆置于稠厚器内稠厚至结晶含量30-50%，再经离心机离心脱水；（3）送去带滤机进行洗涤，其中，a：随滤布移动到带滤机洗涤区的小苏打滤饼，在其上方布水器布洗涤水的同时，进入搅拌装置，在搅拌装置搅拌作用下，滤饼和洗涤水在滤布上再次形成浆料并均匀平滩
分布在滤布；b：均匀平滩分布的混合洗涤浆料随滤布移动到真空过滤区，浆料中的洗涤水在自重和滤布下方真空吸力作用下，透过滤布进入滤布下方的真空槽；c：混合洗涤浆料在滤布上脱水后的形成滤饼，随滤布移动到下一级洗涤区或进入吸干区、卸料区进入一下步卸料操作；（4）卸料后的湿料经进料绞龙送入电煅烧炉，煅烧后经粉体流冷却器冷却，包装得到钠离子电池用超低盐高纯纯碱。
14.在上述方案的基础上，作为优选，所述步骤（3）中滤饼的移动速度0.03-0.6m/s，搅拌装置的转速为1-400转/分钟，滤饼和洗涤水在滤布上再次形成浆料的体积比100:20-100:100，空气绝对压力20-100kpa。
15.在上述方案的基础上，作为优选，所述步骤（3）中滤饼的移动速度0.08-0.15m/s，搅拌装置的转速为50-150转/分钟，滤饼和洗涤水在滤布上再次形成浆料的体积比100:30-100:50，空气绝对压力50-80kpa。
16.在上述方案的基础上，作为优选，所述步骤（3）中搅拌装置的搅拌叶片末端与滤布表面最小距离为1-2mm。
17.在上述方案的基础上，作为优选，所述步骤（3）中洗涤区的数量不大于3个。
18.在上述方案的基础上，作为优选，所述步骤（4）中电煅烧炉温度290
±
20℃。
19.在上述方案的基础上，作为优选，所述步骤（3）中的带滤机包括：滤布，以及设置在滤布上方的布水器，布水器包括布水槽、布水板，布水槽的后端板的上端高于前端板形成溢流口或在前端板上设置溢流口，布水板的后端连接在前端板的前端面，前端向下延伸；搅拌装置，设置在布水器的前方，包括搅拌轴以及罩在搅拌轴上方的盖板，盖板前端所在的高度高于盖板后端所在的高度，盖板后端固定连接有平整板，布水板的前端延伸至盖板前端下方，搅拌轴径向上固定安装有若干个搅拌叶片；真空槽，位于滤布的下方，且在竖直方向的投影位于所述平整板的前方，真空槽连接真空系统。
20.在上述方案的基础上，作为优选，搅拌叶片一端固定连接搅拌轴，另一端具有抓手。
21.在上述方案的基础上，作为优选，布水器、搅拌装置、真空槽构成一套洗涤装置，在一条滤布的洗涤区可设置1-3个洗涤装置。
22.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：一、本发明从碳酸氢钠晶浆进行洗涤净化，获得超纯度碳酸氢钠后直接煅烧生产，得到的碳酸钠无需洗涤，即为超低盐高纯纯碱，产品纯度达99.9%以上，产品中氯离子含量低于20ppm，其他指标亦能够达到gb/t 639-2008《化学试剂 碳酸钠》化学纯标准要求，所得产品可用于钠离子电池、试剂级纯碱等领域，进入高端纯碱市场，大大提高企业竞争力和市场影响力。
23.二、利用同等条件下碳酸氢钠的溶解度低于碳酸钠的溶解度，将碳酸氢钠水洗后煅烧生产超低盐高纯纯碱。在水洗过程中，利用搅拌洗涤法提高小苏打固体洗涤操作效果，
降低进煅烧窑的小苏打降低含水率，从而达到降本提质效果，进而获得高纯纯碱。
24.三、常规的滤饼洗涤方法中滤饼固定，洗涤水自上而下从滤饼中直接淋洗透过方式，变为洗涤水与滤饼机械打浆充分混合，洗涤水与滤饼物料晶体表面充分接触亲搅动，晶体表面吸附的杂质被充分洗脱，与直接淋洗方式相比，洗涤效果成倍增加，相同条件下，洗涤用水量和洗涤级数都减少，滤饼洗涤溶解损失量减少。
25.四、洗涤浆料在搅拌器搅动下，更易均匀平滩分布于滤布上，滤饼表面平整并与搅拌装置的平整板相配合，使经过平整板后的滤饼厚度一致，且滤饼表面平整，滤饼及滤布上下表面压力差一致，滤饼中的母液被均匀、高效滤出分离，从而降低进煅烧窑的小苏打滤饼含水率。
26.五、搅拌轴旋转的方向与滤布移动方向一致，可抵消增加搅拌洗涤器给滤布移动的阻力，不因阻力增加滤布或滤带磨损。
27.六、搅拌轴的外形和转速可根据物料搅拌效果进行调整，保持物料移动速度、搅拌打浆洗涤效果。
附图说明
28.图1 为现有小苏打布料、洗涤、吸干、卸料的结构示意图；图2 为现有小苏打滤饼洗涤示意图；图3 为本发明小苏打滤饼洗涤示意图；图4 为搅拌装置的结构示意图；图5是本发明的系统框图。
具体实施方式
29.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。
30.如图3-4所示，带式真空过滤机搅拌洗涤法，包括以下步骤：a：随滤布移到到洗涤区的小苏打滤饼（移动速度0.03-0.6m/s，最优0.08-0.15m/s），在其上方布水器布洗涤水的同时，进入搅拌装置，在搅拌装置搅拌（转速为1-400转/分钟，最优50-150转/分钟）作用下，滤饼和洗涤水（体积比100:20-100:100，最优体积比100:30-100:50）在滤布上再次形成浆料并均匀平滩分布在滤布；其中，搅拌装置的搅拌叶片末端与滤布表面最小距离1-2mm，防止搅拌轴磨损或打坏滤布。
31.b：均匀平滩分布的混合洗涤浆料随滤布移动到真空过滤区，浆料中的洗涤水在自重和滤布下方真空吸力（空气绝对压力20-100kpa，最优空气绝对压力50-80kpa）作用下，透过滤布进入滤布下方的真空槽，该压力能保持滤饼厚度均匀及表面平整，保证后续滤饼在吸干区真空脱水效果；c：混合洗涤浆料在滤布上脱水后的形成滤饼，随滤布移动到下一级洗涤装置，重复a-b操作，或进入吸干区、卸料区进入一下步卸料操作。
32.洗涤装置，具体包括：
设置在滤布上方的布水器，布水器包括布水槽、布水板，布水槽的后端板的上端高于前端板形成溢流口或在前端板上设置溢流口，布水板的后端连接在前端板的前端面，前端向下延伸；搅拌装置，设置在布水器的前方，包括搅拌轴以及罩在搅拌轴上方的盖板，盖板前端所在的高度高于盖板后端所在的高度，盖板后端固定连接有平整板，布水板的前端延伸至盖板前端下方，搅拌轴径向上固定安装有若干个搅拌叶片，搅拌叶片一端固定连接搅拌轴，另一端具有抓手；真空槽，位于滤布的下方，且在竖直方向的投影位于所述平整板的前方，真空槽连接真空系统。
33.布水器、搅拌装置、真空槽构成一套洗涤装置，在一条滤布的洗涤区可设置1-3级洗涤装置。
34.具体的洗涤过程：常规洗涤方法普通洗涤，滤布上的小苏打滤饼宽幅2000mm，厚度25mm。滤饼与洗涤水量比为2：1（体积比），真空度60kpa，滤布移动速度10cm/s，一级洗涤后滤饼含水率16-17%，氯离子含量0.42%；三级洗涤后滤饼氯离子含量可降低至0.25%。实施例一
35.在真空带式过滤机上安装本发明的搅拌混合洗涤装置，滤布上的小苏打滤饼宽幅2000mm，厚度25mm。滤饼与洗涤水量比为10:3（体积比），真空度40kpa，滤布移动速度10cm/s，小苏打滤饼与洗涤水再混合搅拌打浆后，搅拌轴转速120转/分钟，经搅拌器平整板平整，滤饼在滤布上均匀布料，厚度均匀，厚度24mm，表面平整，滤饼氯离子含量0.25%(湿基)，小苏打滤饼含水率12%。实施例二
36.在真空带式过滤机上安装本发明的搅拌混合洗涤装置，滤布上的小苏打滤饼宽幅2000mm，厚度45mm。滤饼与洗涤水量比为10:4（体积比），真空度40kpa，滤布移动速度10cm/s，小苏打滤饼与洗涤水再混合搅拌打浆后，搅拌轴转速120转/分钟，经搅拌器平整板平整，滤饼在滤布上均匀布料，厚度均匀，厚度43mm，表面平整，滤饼氯离子含量0.15%(湿基)，小苏打滤饼含水率13%。实施例三
37.在真空带式过滤机上安装本发明的搅拌混合洗涤装置两级，滤布上的小苏打滤饼宽幅2000mm，厚度45mm，真空度40kpa，滤布移动速度10cm/s。第一级洗涤装置滤饼与洗涤水量比为10:4（体积比），第二级洗涤装置滤饼与洗涤水量比为10:3（体积比）。小苏打滤饼与洗涤水再混合搅拌打浆后，搅拌轴转速120转/分钟，经搅拌器平整板平整，滤饼在滤布上均匀布料，厚度均匀，厚度42mm，表面平整，滤饼氯离子含量 0.06%(湿基)，小苏打滤饼含水率12%。实施例四
38.在真空带式过滤机上安装本发明的搅拌混合洗涤装置三级，滤布上的小苏打滤饼宽幅2000mm，厚度45mm，真空度40kpa，滤布移动速度10cm/s。第一级洗涤装置滤饼与洗涤水量比为10:4（体积比），第二级洗涤装置滤饼与洗涤水量比为10:3（体积比），第三级洗涤装
置滤饼与洗涤水量比为10:3（体积比）。小苏打滤饼与洗涤水再混合搅拌打浆后，搅拌轴转速120转/分钟，经搅拌器平整板平整，滤饼在滤布上均匀布料，厚度均匀，厚度40mm，表面平整，滤饼氯离子含量0.02%(湿基)，小苏打滤饼含水率12%。
39.如图5所示，利用上文所述的洗涤方法生产钠离子电池用超低盐高纯纯碱的过程如下：1、氯化钠溶液和碳酸氢铵进行复分解反应制得碳酸氢钠晶浆（主要杂质为nacl、na2so4、水不溶物、铁、kcl等，其中cl-≤0.7%，so
42-≤0.1%，水不溶物≤0.1%，铁含量≤0.1%，钾含量≤0.1%）。
40.2、将碳酸氢钠晶浆置于稠厚器内稠厚至结晶含量30-50%，再经离心机离心脱水。
41.3、送去带滤机进行洗涤。
42.4、洗涤后的湿料经进料绞龙送入电煅烧炉（温度290℃），煅烧后经粉体流冷却器冷却，包装得到钠离子电池用超低盐高纯纯碱。
43.常规洗涤方法所生产纯碱和利用实施例1-4的洗涤后生产的纯碱检测结果如下：
检测项目gb/t639-2008《化学试剂碳酸钠》化学纯常规洗涤（三级洗涤）实施例一实施例二实施例三实施例四碳酸钠/%≥99.8%99.9299.9399.9299.9399.95氯化物/%≤0.005%0.00140.00150.00110.00110.0010硫化合物/%≤0.01%0.00250.00240.00190.00190.0009二氧化硅/%≤0.013%0.00300.00320.00220.00210.0017铅/%≤0.001%0.00010.00010.00010.00010.0001铝/%≤0.01%0.00550.00550.00620.00550.0050镁/%≤0.005%0.00450.00420.00430.00400.0038铁/%≤0.001%0.00080.00080.00080.00080.0007钾/%≤0.02%0.00750.00720.00610.00600.0055
由上表可知，本发明得到的钠离子电池级纯碱的纯度达到99.9wt%以上，氯化物含量低于0.002wt%，其他指标能够达到gb/t 639-2008《化学试剂碳酸钠》化学纯标准要求。
44.应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种搅拌洗涤法生产超低盐高纯纯碱的工艺，其特征在于，包括以下工艺步骤：（1）氯化钠溶液和碳酸氢铵进行复分解反应制得小苏打晶浆；（2）将小苏打晶浆置于稠厚器内稠厚至结晶含量30-50%，再经离心机离心脱水；（3）送去带滤机进行洗涤，其中，a：随滤布移动到带滤机洗涤区的小苏打滤饼，在其上方布水器布洗涤水的同时，进入搅拌装置，在搅拌装置搅拌作用下，滤饼和洗涤水在滤布上再次形成浆料并均匀平滩分布在滤布；b：均匀平滩分布的混合洗涤浆料随滤布移动到真空过滤区，浆料中的洗涤水在自重和滤布下方真空吸力作用下，透过滤布进入滤布下方的真空槽；c：混合洗涤浆料在滤布上脱水后的形成滤饼，随滤布移动到下一级洗涤区或进入吸干区、卸料区进入一下步卸料操作；（4）卸料后的湿料经进料绞龙送入电煅烧炉，煅烧后经粉体流冷却器冷却，包装得到钠离子电池用超低盐高纯纯碱。2.如权利要求1所述的搅拌洗涤法生产超低盐高纯纯碱的工艺，其特征在于，所述步骤（3）中滤饼的移动速度0.03-0.6m/s，搅拌装置的转速为1-400转/分钟，滤饼和洗涤水在滤布上再次形成浆料的体积比100:20-100:100，空气绝对压力20-100kpa。3.如权利要求2所述的搅拌洗涤法生产超低盐高纯纯碱的工艺，其特征在于，所述步骤（3）中滤饼的移动速度0.08-0.15m/s，搅拌装置的转速为50-150转/分钟，滤饼和洗涤水在滤布上再次形成浆料的体积比100:30-100:50，空气绝对压力50-80kpa。4.如权利要求1-3中任一项所述的搅拌洗涤法生产超低盐高纯纯碱的工艺，其特征在于，所述步骤（3）中搅拌装置的搅拌叶片末端与滤布表面最小距离为1-2mm。5.如权利要求1所述的搅拌洗涤法生产超低盐高纯纯碱的工艺，其特征在于，所述步骤（3）中洗涤区的数量不大于3个。6.如权利要求1所述的搅拌洗涤法生产超低盐高纯纯碱的工艺，其特征在于，所述步骤（4）中电煅烧炉温度290
±
20℃。7.如权利要求1所述的搅拌洗涤法生产超低盐高纯纯碱的工艺，其特征在于，所述步骤（3）中的带滤机包括：滤布，以及设置在滤布上方的布水器，布水器包括布水槽、布水板，布水槽的后端板的上端高于前端板形成溢流口或在前端板上设置溢流口，布水板的后端连接在前端板的前端面，前端向下延伸；搅拌装置，设置在布水器的前方，包括搅拌轴以及罩在搅拌轴上方的盖板，盖板前端所在的高度高于盖板后端所在的高度，盖板后端固定连接有平整板，布水板的前端延伸至盖板前端下方，搅拌轴径向上固定安装有若干个搅拌叶片；真空槽，位于滤布的下方，且在竖直方向的投影位于所述平整板的前方，真空槽连接真空系统。8.如权利要求7所述的搅拌洗涤法生产超低盐高纯纯碱的工艺，其特征在于，搅拌叶片一端固定连接搅拌轴，另一端具有抓手。
9.如权利要求7所述的搅拌洗涤法生产超低盐高纯纯碱的工艺，其特征在于，布水器、搅拌装置、真空槽构成一套洗涤装置，在一条滤布的洗涤区可设置1-3个洗涤装置。

技术总结
本发明公开了一种搅拌洗涤法生产超低盐高纯纯碱的工艺，包括以下工艺步骤：（1）氯化钠溶液和碳酸氢铵进行复分解反应制得小苏打晶浆；（2）将小苏打晶浆置于稠厚器内稠厚至结晶含量30-50%，再经离心机离心脱水；（3）送去带滤机进行洗涤，（4）卸料后的湿料经进料绞龙送入电煅烧炉，煅烧后经粉体流冷却器冷却，包装得到钠离子电池用超低盐高纯纯碱。利用搅拌装置把分布到小苏打滤饼上方洗涤水与滤饼充分搅拌混合，再次形成浆料，无需增加洗涤方法级数，即可使小苏打晶体表面吸附的杂质充分溶解到洗涤中，提高小苏打固体洗涤操作效果，降低进煅烧窑的小苏打降低含水率，从而达到降本提质效果，进而获得高纯纯碱。进而获得高纯纯碱。进而获得高纯纯碱。


技术研发人员：曹军 邱胜利 宋茜茜 程文波 郭云云 王阳阳 张敏
受保护的技术使用者：江苏省制盐工业研究所有限公司
技术研发日：2023.03.20
技术公布日：2023/8/1