一种天然碱液除铁制取氢氧化铁的系统的制作方法

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1.本实用新型涉及一种制取氢氧化铁的系统，尤其涉及一种天然碱液除铁制取氢氧化铁的系统。


背景技术：

2.目前纯碱及小苏打生产中主要采用氨碱法、联碱法、天然碱法，其中氨碱法和联碱法以氯化钠为原料，半成品经煅烧后得到纯碱，纯碱液碳化后得到小苏打产品，由于原料盐的纯度较高杂质少，因此产品的杂质含量相对稳定。
3.采用天然碱法生产纯碱及小苏打，是以地下天然碱矿为原料，天然碱主要存在于地下天然碱矿及天然碱湖，其中地下天然碱矿主要成分是倍半碳酸钠(na2co3·
nahco3·
h2o)，此外含有少量的硼、铁等杂质元素，由于地质成因的差异，不同矿体中碳酸钠和碳酸氢钠的含量有些差异。地下天然碱矿通过水溶采方式，往地下碱层注水，在地下形成溶腔，得到饱和溶液返回到地面储卤罐，供下游生产纯碱和小苏打。
4.根据卤水的组成，天然碱生产纯碱和小苏打的主要工艺方法分为蒸发法、碳化法，其中蒸发法又可分为倍半碱蒸发流程和一水碱蒸发流程，分别得到倍半碳酸钠(na2co3·
nahco3·
h2o)和一水碱(na2co3·
h2o)半成品，再经煅烧后得到纯碱(na2co3)产品。碳化法是天然碱液与二氧化碳反应得到碳酸氢钠半成品(nahco3)，经干热气流干燥后得到成品碳酸氢钠成品。
5.采用天然碱法生产纯碱和小苏打的过程中，由于地下天然碱矿中含有少量的硼、铁等杂质元素，在制碱过程中原料液蒸发浓缩造成碱液的铁、硼元素含量累积增高，此外设备腐蚀也是造成碱液中铁含量升高的主要原因，在天然碱液中含有大量的碳酸氢钠，铁离子主要以二价形式存在，二价铁的溶解度较高，因此制碱母液中的铁含量达到60mg/l，纯碱及小苏打产品中的铁含量较高，优等品率降低，对产品质量造成一定的影响。


技术实现要素：

6.为解决上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种天然碱液除铁制取氢氧化铁的系统。
7.本实用新型由如下技术方案实施：一种天然碱液除铁制取氢氧化铁的系统，包括铁离子交换树脂柱、除铁母液桶、酸洗液桶、铁洗脱液桶、冲洗水桶、中和罐、碱液储罐和压滤机，所述离子交换树脂柱的进料口分别与天然碱液管和水管连通，所述铁离子交换树脂柱的出料口分别与所述除铁母液桶的进口和冲洗水桶连通，所述铁离子交换树脂柱的洗脱进口与酸洗液桶连通，所述铁离子交换树脂柱的洗脱出口与所述铁洗脱液桶进口通过洗脱液管连通，所述铁洗脱液桶的出口与中和罐进口连通，所述中和罐进口还连通有絮凝剂储罐和碱液储罐，所述中和罐的出口与压滤机的进口连通，所述压滤机的出液口连通有中和母液桶。
8.进一步的，所述铁离子交换树脂柱包括铁离子交换树脂柱a和铁离子交换树脂柱
b，所述铁离子交换树脂柱a和铁离子交换树脂柱b的进料口均与天然碱液管和水管连通，在连通铁离子交换树脂柱a和铁离子交换树脂柱b的天然碱液管和水管上均设有阀门；所述铁离子交换树脂柱a和铁离子交换树脂柱b的出料口均与所述除铁母液桶的进口以及冲洗水桶连通，在连通所述铁离子交换树脂柱a和所述除铁母液桶、冲洗水桶之间的管道上，以及在连通所述铁离子交换树脂柱b和所述除铁母液桶、冲洗水桶之间的管道上都设有阀门；
9.所述铁离子交换树脂柱a和铁离子交换树脂柱b的洗脱进口均与酸洗液桶连通，在连通铁离子交换树脂柱a、铁离子交换树脂柱b和酸洗液桶的管道上均设有阀门；所述铁离子交换树脂柱a和铁离子交换树脂柱b的洗脱出口均与所述洗脱液管连通，在洗脱液管上设有阀门。
10.进一步的，其还包括碳化塔和小苏打过滤分离装置，所述碳化塔的进口分别与所述除铁母液桶以及二氧化碳管连通，所述碳化塔的出口与所述小苏打过滤分离装置进口连通，所述小苏打过滤分离装置的出液口与所述碱液储罐连通。
11.本实用新型的优点：
12.1、本方案通过设置铁离子交换树脂塔，铁离子交换树脂吸附天然碱液中的铁离子，降低后续处理得到的纯碱及小苏打产品中的铁含量，提高了纯碱及小苏打产品的优等率及质量；
13.2、本方案通过盐酸解析吸附饱和后的离子交换树脂，得到高浓度的含铁溶液，采用制碱小苏打碳化母液对该含铁溶液进行中和，得到氢氧化铁沉淀，通过絮凝沉淀、压滤机分离得到可利用的氢氧化铁产品，得到的氢氧化铁固体可以作为炼铁原料等资源化利用，不会对环境造成危害；中和母液送至母液处理工序，经蒸发浓缩后可再利用。
附图说明：
14.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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。
15.图1为本实施例一种天然碱液除铁制取氢氧化铁的系统的示意图。
16.图中：铁离子交换树脂柱a1，铁离子交换树脂柱b2，除铁母液桶3，酸洗液桶4，铁洗脱液桶5，中和罐6，碱液储罐7，压滤机8，碳化塔9，小苏打过滤分离装置10，天然碱液管11，水管12，洗脱液管13，冲洗水桶14，絮凝剂储罐15，二氧化碳管16，中和母液桶17。
具体实施方式：
17.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
18.如图1所示，一种天然碱液除铁制取氢氧化铁的系统，包括铁离子交换树脂柱a1、铁离子交换树脂柱b2、除铁母液桶3、酸洗液桶4、铁洗脱液桶5、中和罐6、碱液储罐7、压滤机8、碳化塔9和小苏打过滤分离装置10，铁离子交换树脂柱a1和铁离子交换树脂柱b2的进料
口均与天然碱液管11和水管12连通，在连通铁离子交换树脂柱a1和铁离子交换树脂柱b2的天然碱液管11、水管12上均设有阀门；铁离子交换树脂柱a1和铁离子交换树脂柱b2的出料口均与除铁母液桶3的进口以及冲洗水桶14连通，在连通铁离子交换树脂柱a1和除铁母液桶3、冲洗水桶14之间的管道上，以及在连通铁离子交换树脂柱b2和除铁母液桶3、冲洗水桶14之间的管道上都设有阀门；
19.铁离子交换树脂柱a1和铁离子交换树脂柱b2的洗脱进口均与酸洗液桶4连通，在铁离子交换树脂柱a1、铁离子交换树脂柱b2与酸洗液桶4连通的管道上均设有阀门；铁离子交换树脂柱a1和铁离子交换树脂柱b2的洗脱出口均与铁洗脱液桶5进口通过洗脱液管13连通，在洗脱液管13上设有阀门。
20.铁洗脱液桶5的出口与中和罐6进口连通，中和罐6进口还连通有絮凝剂储罐15和碱液储罐7，中和罐6的出口与压滤机8的进口连通，压滤机8的出液口连通有中和母液桶17。
21.碳化塔9的进口分别与除铁母液桶3以及二氧化碳管16连通，碳化塔9的出口与小苏打过滤分离装置10进口连通，小苏打过滤分离装置10的出液口与碱液储罐7连通。
22.工作原理：
23.如图1所示，物料包括：天然碱液a、凝水b、新鲜水c、冲洗水d、絮凝剂e、碳化母液f，氢氧化铁g，35％盐酸h，脱盐水i，中和母液j。
24.使用本实用新型系统生产的工艺方法描述如下：
25.(1)吸附：来自前工序的天然碱液a，其中碳酸钠含量约320g/l、铁含量约60mg/l，温度30-60℃，被送至铁离子交换树脂柱a1，经过离子交换后得到低铁含量的天然碱液，其中碳酸钠含量约320g/l、铁含量小于6mg/l，铁脱除率大于90％，低铁含量的天然碱液进入除铁母液桶3，通过除铁母液泵送至碳化工序的碳化塔9中进行碳化处理；
26.本实施例中，铁离子交换树脂柱中填充的是lsc－500氨基膦酸螯合树脂，lsc－500氨基膦酸螯合树脂是一种苯乙烯和二乙烯苯交联的具有弱酸性氨基膦酸活性基团的大孔结构螯合树脂，这种化学结构有利于与铁离子形成螯合物。
27.(2)冲洗：设定好吸附时间的铁离子交换树脂柱a1吸附铁饱和后，需要切换到铁离子交换树脂柱b2继续吸附天然碱液中的铁，饱和的铁离子交换树脂柱a1需要冲洗再生。具体操作是设定好时间先启动冲洗水泵用冲洗水冲洗铁离子交换树脂柱a1中的碱液，再用蒸发凝水和新鲜水混合后得到约40-60℃的冲洗水，冲洗铁离子交换树脂柱a1一定时间，冲洗水进入冲洗水桶14，经冲洗水泵送至纯碱蒸发工序；
28.(3)再生：冲洗时间完成后冲洗好的铁离子交换树脂柱a1需要进行酸洗脱，具体是设定好酸洗时间启动酸洗泵，循环酸洗，酸洗过程中盐酸浓度介于2％～5％，低于2％时通过盐酸计量泵和脱盐水配制一定盐酸浓度的洗脱液，酸洗脱液按照2-4bv/h的流速流过铁离子交换树脂柱a1，总量控制在2-4bv(bv是树脂总体积)，洗脱液进入铁洗脱液桶5，再生好的铁离子交换树脂柱a1备用；
29.(4)中和：高浓度的铁洗脱液经中和上液泵送至中和罐6与碳化处理并过滤分离得到的小苏打母液中和反应，得到氢氧化铁沉淀，搅拌加入絮凝剂沉淀聚集经压滤机8后得到氢氧化铁固体，中和罐6的上清液溢流到中和母液桶17，压滤机8的母液进入中和母液桶17。中和母液经中和母液泵送至母液蒸发工序。
30.在吸附、冲洗和再生过程中，控制管线上阀门的开闭，实现物料走向的控制；最终
经中和并压滤后，得到氢氧化铁固体，不仅实现了天然碱液中铁的去除，保证后续产品的质量，而且得到的氢氧化铁可以作为炼铁原料，实现了铁的副产和利用，提高了天然碱液的利用价值。
31.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。