专利名称：从生产苏打灰、碳酸氢钠和/或其他衍生物的废料固体中去除杂质的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于从废料固体(其至少一部分是从废料池回收的)中去除杂质，以形成具有较少杂质适合用作生产包括例如碳酸钠、碳酸氢钠、亚硫酸钠、或其他衍生物的结晶产品的原料的提高价值固体的方法。该方法可以包括ー个第一步骤选择性浙滤一些杂质和一个任选的第二步骤选择性沉淀ー些杂质，在这里该杂质可包括氯化钠、硫酸钠、ー种或多种硅酸盐和/或水溶性有机物。
背景技术：
苏打灰或碳酸钠是由矿物天然碱制成的ー种无机盐。苏打灰是在美国制造的最大量的碱类商品的其中ー种。苏打灰的主要用途是在玻璃制造エ业中并且用于生产小苏打、洗涤剂以及纸制品。自20世纪40年代以来，在绿河流域附近的怀俄明州西南部的矿物天然碱的大量沉积物已被机械开采。2007年，来自怀俄明州的基于天然碱的碳酸钠包含约90 %的美国总苏打灰生产。天然碱矿石是包含约70 %至99 %的碳酸氢三钠ニ水合物(Na2CO3 NaHCO3 2H20)的ー种矿物。天然碱矿石包含页岩形式的不溶性物质。该页岩包含不同的组分，如有机煤油物质(例如0. 1%至1%为碳)以及白云石和硅石轴承材料(例如，约5%至15% )，如白云石、石英、长石、粘土。通常将粗的天然碱进行纯化来去除或減少杂质，主要是页岩和其他水不溶性材料，在其有价值的钠成分可以作为以下物质出售之前苏打灰(Na2CO3).碳酸氢钠(NaHCO3)、苛性钠(NaOH)、碳酸氢三钠(Na2CO3 NaHCO3 2H20)、亚硫酸钠(Na2SO3)、一种磷酸钠(Na5P3Oltl)或其他含钠的化学物。为了回收这些有价值的碱类产品，通常使用“一水合物”商业方法来由天然碱生产苏打灰。在苏打灰的生产中，将粉碎的天然碱矿石进行煅烧(例如，加热)以使碳酸氢三钠分解成碳酸钠。2Na2C03 NaHCO3 2H20 — 3Na2C03+5H20 (g) +CO2 (g)这种煅烧驱逐了结晶水并且形成了粗苏打灰。在煅烧过程中，该矿石中所含的一部分带有水不溶性硅酸盐的材料被转化为可溶性硅酸盐。将煅烧的矿石溶解在水或稀碳酸钠溶液中以给出包含水溶性杂质的约30wt% Na2CO3 (取决于该溶液的温度)的饱和液体。该水溶性杂质可包含ー种或多种硅酸盐、有机物、氯化钠和硫酸钠。将不溶性材料从生成的饱和溶液中分离出。将这个澄清的含碳酸钠的溶液进料至ー个蒸发结晶器。当这个溶液被加热时，发生了水的蒸发，从而完成了碳酸钠到一水碳酸钠晶体(Na2CO3^H2O)的結晶。将这些一水合物晶体从其母液中去除并且随后干燥来将其转化为无水苏打灰(Na2CO3)。将该母液再循环返回经过ー个结晶器回路中，用于进一歩加工成一水碳酸钠晶体。然而该结晶步骤浓缩了母液中的杂质。其实，通过水蒸发的完成，这些可溶性杂质如有机物、硅酸盐、氯化钠和硫酸钠，在该结晶器中被浓缩。如果允许这继续，最后这些杂质的浓缩构成ー个点，在这里所生成的碳酸钠产物的品质可能会被不利地影响。诸位申请人已经发现，例如，在结晶器液体中存在的水溶性硅酸盐似乎影响结晶形态，并可能减小可销售产品的产率。此外，在结晶器液体中存在的杂质可以导致对此饱和溶液进行处理的设备表面的严重结垢，例如管线、罐、泵，以及特别是在连接到结晶器的再循环回路中处理该液体的结晶器热交換器。例如，在结晶器液体中氯化钠和/或硫酸钠(来源于粗天然碱的两种杂质)的累积可以导致复盐的形成，该复盐可能会从水合产品中结晶出来。一般在暴露的结晶器热交換器的表面上形成的含有此杂质的垢的累积要求频繁且昂贵的高压冲洗。
因此，为了保持水溶性杂质的浓度在结晶点以下，以避免晶体形状、大小和硬度被该杂质污染和变质以及防止这些杂质在结晶器中累积，一部分结晶器液体必须进行清除，并且通常称为‘清除液’。这可以导致高达约10%的苏打价值的损失。离开结晶器的清除液通常包含碳酸钠和/或碳酸氢钠，以及杂质，如水溶性有机物、氯化钠、硫酸钠和硅酸盐。离开一水合物结晶器的清除液可能包含约19% -30%的碳酸钠，0. 1% -4%的碳酸氢钠，
0.2% -1 %的硅酸盐，高达2. 7%的氯化钠，高达2. 4%的硫酸钠和lOOppm-1，500ppm的总有机碳(TOC)，但通常包含约23% -28%的碳酸钠和0. 2% _3%的碳酸氢钠。离开碳酸氢盐结晶器的清除液可能包含约5%-25%的碳酸钠，1%-15%的碳酸氢钠，高达1%的硅酸盐，高达2. 7%的氯化钠，高达2. 4%的硫酸钠和lOOppm-1，500ppm的TOC。在苏打灰和/或碳酸氢钠的生产中，存储池系统已被用来容纳处理包括矿井水、结晶器清除液的设备流出物流束，以及エ艺固有的其他来源的废水流出物。该流出物流束全年被输送到至少ー个池。离开结晶器的清除液典型地被储存在一个或多个尾矿(废料)池中，这些池用掉了大面积的土地。池面积总体上是能够处理至少6英尺(1. 83米)高的流出物，且表面积典型的是从I至100英亩(4，047m2-405, OOOm2)。在夏季，池中的水蒸发导致钠盐的结晶(例如，当设备流出物流束的主要来源是一水合物结晶器清除液时，主要是十水碳酸钠)，这被不同量的杂质所污染，包括硅酸盐、氯化钠、硫酸钠和有机物，在结晶的钠盐中的杂质含量(特别是当它是十水碳酸钠吋)总体上是小于在池溶液中。在冬季，晶体通过冷却结晶形成，并沉积在池底部，在先前沉积的夏季沉淀之上沉积。该蒸发过程还浓缩了在池溶液中的氯化钠和其他杂质的量。在不断填补池中的上清液典型地具有氯化钠水平在夏季大于11%并且在冬季大于14%。这样的池沉积物減少了池总体积。固体深度可能会有所不同，但已经观察到固体深度约1. 2米(4英尺)或更高。通常，在池沉积物上部有深约0.3-0. 6米(1-2英尺)的液体。由于池沉积物总体上包含大部分的十水碳酸钠，它通常被称为‘十水合物’沉积物。然而，在苏打灰和/或碳酸氢钠的生产中，该池沉积物可能进ー步包含碳酸氢钠和/或碳酸氢三钠。从而，在池中的‘十水合物’沉积物将不仅包含十水碳酸钠，也将包含碳酸氢钠和/或碳酸氢三钠；且在‘十水合物’固体中碳酸钠的含量总体上大于碳酸氢钠的含量。
在某些情况下，可以采用一系列的池，其中之ー为形成沉积物的结晶池，这些沉积物中杂质较少。结晶池残留的废液(沉积物之上的上清液)可通过管线或以溢出流的形式泵送至、排至送至母液池，在其中也形成另ー沉积物，此沉积物中充满杂质。在ー个特定的池内以及池与池之间，池沉积物的品质可以有很大的变化。在大多数情况下，最优质且由于其“柔软”最容易回收的该“十水合物”沉积物位于结晶池的一区段内，在这里设备流出物(包括一水碳酸钠清除液)在冬季被浸没通过冷却结晶形成十水碳酸钠。结晶池的另一区段可能含有“硬”十水合物沉积物，其通常是更低品质且更难以回收的。由于母液池一般是由ー个“流放ロ”(run off)从结晶池进料，母液池中的池溶液和池沉积物都有非常高的杂质含量，也就是说远高于来自结晶池中的沉积物。由于在这些沉积物中杂质水平的差异，在某些情况下，在结晶池内形成的该沉积物可被称为“贫杂质”沉积物，而在母液池内形成的其他沉积物可被称为“富杂质”沉积物。如果池沉积物没有从池去除，它最终会填满可用的池体积直到必须增加池体积， 如通过提高现有堤防、扩大现有的池或构建ー个新的池。从ー个或多个尾矿池回收并且使用池沉积物将是有益的，因为去除这些固体物质将释放先前在尾矿池内被填充的体积。由于回收的池沉积物包含有价值的碳酸钠含量(否则将需要被开采)，再循环该回收的池固体到用于生产苏打灰、碳酸氢钠和/或其他有价值的含钠衍生产品(如亚硫酸钠)的エ艺将是有益的。然而，观察到当ー些‘十水合物’沉积物(‘贫杂质’沉积物)可能具有低含量的NaCl和/或Na2SO4(例如，低于2wt% )吋，其他池沉积物却具有相当过量的NaCl和/或Na2SO4 (例如,高于2wt%或甚至高于4wt% ),并且目前没有被回收以被重新利用，因为氯化钠和/或硫酸钠的含量太高，这会导致操作扰乱并可能会导致产品质量问题。此外，诸位申请人已发现，在苏打灰产品中细粉形成的倾向甚至会更大，当‘十水合物’池固体再循环到苏打灰エ艺时，如通过将其溶解在水性介质中作为一水碳酸钠结晶器的原料。可以认为苏打灰产品的退化是由于从回收的池固体携帯的较高量的杂质。例如，已经发现，煅烧的天然碱液可以含有约70ppm的ニ氧化硅，而回收的‘十水合物’池固体可以含有约600ppm的ニ氧化硅。当10%的结晶器原料是来自溶解的回收的‘十水合物’池固体，其余的是溶解的煅烧天然碱时，则所生成的溶液中二氧化硅的ppm水平几乎加倍。因此，当回收的‘十水合物’池固体再循环到苏打灰设备用作结晶的原料时，杂质的影响更能体现出来。诸位申请人已进ー步观察到，在一水碳酸钠结晶器中泡沫形成的倾向是一个另外的操作问题，在从尾矿结晶池回收的‘十水合物’固体再循环到苏打灰エ艺作为一水合物结晶器原料的一部分时是更突出的。怀疑此再循环中更大的起泡概率是由于从该再循环的‘十水合物’固体携帯的水溶性有机物。除了苏打灰生产エ艺，其他利用饱和的或接近饱和的含碳酸钠溶液作为原料来生产衍生产品的エ艺可能会受到存在于此溶液中的水溶性杂质的影响，尤其是当部分此溶液含有溶解的池固体，例如包含十水碳酸钠的回收固体。此类エ艺的实例包括ー种亚硫酸钠生产エ艺，该エ艺可以使用ー种含碳酸钠溶液作为该亚硫酸盐反应器的原料，和/或ー种碳酸氢钠生产エ艺，该エ艺可以使用ー种含碳酸钠溶液作为该碳酸氢盐反应器的原料。此种エ艺包括通过ー种含碳酸钠溶液与ニ氧化硫或ニ氧化碳气体分别反应而形成亚硫酸钠或碳酸氢钠。亚硫酸钠晶体典型地是在ー个亚硫酸盐结晶器中形成，而碳酸氢钠晶体典型地是在碳酸氢盐反应器中形成，同时与CO2发生反应。由于碳酸钠原料含有水溶性杂质，这些杂质在亚硫酸钠或碳酸氢钠エ艺中浓缩和沉淀，这可能会对最终广品的品质广生负面影响。例如，关于无水亚硫酸纳的ISO 418摄影-化学物处理-说明(Photography-Processing chemicals-Specifications)施加了品质规定来限制光学等级的亚硫酸钠中水不溶性物质。在杂质可以污染最終的结晶亚硫酸钠产品之前将其去除将会允许该使用溶解的煅烧天然碱和/或溶解的池固体(如包含十水碳酸钠的)作为碳酸钠原料的亚硫酸钠エ艺制成ー种光学等级的亚硫酸钠。因此，显然需要ー种更有效的方法在一个エ艺中再利用废料固体以形成最終的产品，包括碳酸钠、碳酸氢钠和/或亚硫酸钠，但其中该废料含有水溶性杂质，这可能会对产品品质和/或エ艺的操作产生负面影响。存在着需要从ー种不纯的原料溶液获得具有杂质 含量降低的ー种较不易碎的结晶无水碳酸钠产品或ー种光学等级的结晶亚硫酸钠或碳酸氢钠产品，该原料溶液包含来源于回收的废料固体和/或煅烧的天然碱矿石的水溶性杂质(例如，氯化钠、硫酸钠、硅酸盐、有机物)。还存在需要通过减少暴露于杂质(由于垢的清洗)的设备维护的停机时间以最小化操作成本。还需要通过对从废料池回收的并且携带杂质的结晶含钠沉积物进行回收来最小化苏打灰价值的损失，而不影响畅销的苏打灰产品的品质和产量或其他衍生物(例如，亚硫酸钠、碳酸氢钠、碳酸氢三钠)的品质，这些衍生物是由含有碳酸钠溶液，特别是那些包含再循环的废料固体制成的。还需要減少操作问题如设备的结垢，当再循环从尾矿池和任选的ニ级结晶器回收的废料固体时，至少部分来自于杂质如氯化钠、硫酸钠、硅酸盐和/或有机物的再引入在一个或多个结晶器中产生的发泡。发明概述为了解决上述讨论的一个或多个问题，本发明包括含有水溶性杂质的废料固体的价值提高，通过使用一种在エ艺中进料如此形成的提高价值的物质之前从固体中去除这些杂质中的ー些(从而降低了固体中的杂质含量)的方法以形成最终产品。本发明的第一实施方案涉及ー种用于降低来源于废料固体的水溶性杂质含量的方法以使其适合用作生产包括碳酸钠、碳酸氢钠或亚硫酸钠的结晶产品的エ艺的原料。本发明的第二实施方案涉及ー种用于生产包括碳酸钠、碳酸氢钠或其他衍生物的结晶产品的エ艺，该エ艺包括用于降低来源于废料固体的杂质含量的方法。此种杂质去除方法通过使该废料固体作为该エ艺的原料更可接受而增加了该废料固体的价值，尤其是当该废料固体中存在的这些水溶性杂质中的ー些可能在エ艺中不利地影响产品的品质和/或造成操作困难时。为了减少这种池(废料)固体的杂质含量，该去除方法优选包括ー种对优选包含钠价值，如以无水或水合形式的碳酸钠和/或碳酸氢钠的废料固体的浙滤法。浙滤步骤包括将废料固体接触浙滤介质或溶液，其杂质含量为约相同或低于废料固体的含量(优选杂质更少的)，该接触步骤可有效地降低浙滤残渣(固体)中至少ー种水溶性杂质中的含量(例如，氯化钠、硫酸钠和/或以总有机碳测定的有机物，和任选的ー种或多种硅酸盐)，以形成一种总体上富含此杂质的浙出液(液体)。该方法可包括一个两步工艺第一步是对池(废料)固体进行浙滤步骤以降低至少第一杂质的含量并形成浙滤残渣，并且ー个第二步是在浙滤残渣溶于水性介质以降低至少第二杂质的含量过程中或之后，对浙滤残渣进行镁处理。该浙滤步骤包括将废料固体接触浙滤介质或溶液，该接触步骤可有效地降低浙滤残渣(固体)中至少ー种水溶性第一杂质的含量(例如，氯化钠、硫酸钠和/或总有机碳)，并且形成一种总体上富含此第一杂质的浙出液(液体)。在该浙滤介质或溶液中,第一杂质的含量优选约相同或低于废料固体中的含量。该浙滤介质或溶液优选比废料固体更贫含第一杂质。镁处理步骤可在浙滤残渣溶解过程中或之后对其进行以形成ー种经处理液。此镁处理可以包括添加ー种镁化合物至溶解有至少一部分浙滤残渣的液体中，或正在溶解至少一部分浙滤残渣的液体中。该镁处理步骤应该与选自ー种或多种硅酸盐、有机物、以及它们的组合组成的组中的至少一部分第二杂质有效地形成水不溶性物质，并且从而降低该经处理液中水溶性的第二杂质的含量。该方法可进ー步包括将液体(或任选的镁处理后的该经处理液)通过至少ー个分 离单元以获得ー个纯化的溶液。所生成的纯化的溶液可以作为生产结晶碳酸钠、碳酸氢钠、亚硫酸钠或其他可以从碳酸(氢)钠溶液中得到的钠衍生物エ艺的至少一部分原料。例如，该纯化的溶液(或其一部分)可以在适合于形成包含碳酸钠、亚硫酸钠或碳酸氢钠的结晶产物的条件下，被送至反应器和/或结晶器。本发明的ー个特定的实施方案涉及ー种用于降低废料固体中的杂质含量，从而允许它被用作生产结晶碳酸钠、碳酸氢钠、亚硫酸钠或其他衍生物的エ艺原料的方法，包括下面的步骤提供从废料池回收的包括ー种池固体的废料固体物质，此池固体包括选自氯化钠、硫酸钠、ー种或多种硅酸盐、有机物和它们的两个或更多个的组合组成的组中的杂质，此池固体进ー步包括选自十水碳酸钠、一水碳酸钠、七水碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸氢三钠，以及它们的两个或更多个的任何组合组成的组中的ー种钠化合物；将该废料固体物质接触浙滤液以从接触的废料选择性地溶解至少一部分第一杂质到浙滤液以形成一种浙出液和ー种浙滤残渣；任选地用至少一部分的该浙出液重复该接触步骤持续达到预定量的时间，或直到浙出液中或浙滤残渣中的第一杂质的含量达到预定值；收集该浙滤残渣；在水性介质中溶解至少一部分浙滤残渣以形成液体；任选地进行第二杂质去除步骤，该步骤包括进行镁处理以形成经处理液，此处理包括在该浙滤残渣的溶解过程中添加镁化合物，或在该浙滤残渣的溶解过程之后添加镁化合物到该液体或其一部分中，以便与至少一部分该第二杂质形成水不溶性物质，并且然后，将该经处理液通过至少一个分离单元以去除水不溶性物质并获得纯化的溶液；并且其中至少一部分该液体或纯化的溶液提供了用于生产包括碳酸钠、碳酸氢钠、亚硫酸钠或其他衍生物的结晶产品的方法的エ艺原料。通过浙滤步骤去除的第一杂质，通过任选的镁处理任选地去除的第二杂质可以是相同的或不同的。废料中要去除的第一杂质优选包括氯化钠、硫酸钠，或两者。废料中要去除的第二杂质优选包括ー种或多种硅酸盐。
废料固体可以包含或组成为从尾矿池回收的池沉积物和/或从结晶器回收的固体。该废料固体优选包含或组成为从尾矿池回收的池沉积物。该废料固体物质可包含或基本上组成为从废料池回收的池沉积物，或从同一废料池或不同的废料池回收的两种或更多种的固体池沉积物。该废料固体或池固体包括选自十水碳酸钠、一水碳酸钠、碳酸氢钠、七水碳酸钠、碳酸氢三钠，和它们的两种或更多种的任何组合组成的组中的ー种钠盐。该废料固体或池固体优选包括碳酸钠(优选以十水合物的形式)、碳酸氢钠、碳酸氢三钠，或它们的两个或更多个的任何组合。池固体可以包括十水碳酸钠，并且其在碳酸钠中的含量是在5wt%和38wt%之间，或可以包括碳酸氢钠的量高达约40wt%。在一些实施方案中，当废料固体物质包括从尾矿池回收的至少部分固体，该废料固体物质可以进ー步包括开采的矿石(例如粉碎的天然碱矿石)、煅烧的矿石(例如煅烧的天然碱)、从结晶器中回收的固体(例如未通过质量控制和/或可能不适合出售的结晶产物)，或它们的任何组合。与浙滤液接触的废料固体物质优选不包括开采的矿石或煅烧的矿石，如天然碱矿石或煅烧的天然碱。 该废料固体物质在与浙滤液接触之前可以进行尺寸减小步骤。该废料固体或池固体可以包括至少该第一和第二杂质。该第一和第二杂质选自由氯化钠、硫酸钠、ー种或多种硅酸盐、有机物，以及它们的两个或更多个的组合组成的组。该第一和第二杂质可以是相同的，但优选是不同的。在第一歩中去除的第一杂质可以包括选自氯化钠、硫酸钠、有机物、以及它们的两种或更多种的组合组成的组中的ー种化合物，在任选的第二步中去除的第二杂质可以包括选自ー种或多种硅酸盐、有机物、以及它们的组合组成的组中的ー种化合物。在优选的实施方案中，在第一步中去除的第一杂质可以是氯化钠、硫酸钠，或两者，在任选的第二步中去除的第二杂质可以是ー种或多种硅酸盐、有机物，或两者。接触步骤可以包括选自下列组成的组中的至少ー个步骤渗透浙滤；将废料固体物质以颗粒形式悬浮到浙滤液中以形成浆料；将该浙滤液向下流动通过该废料固体物质的填料床；通过将该浙滤液向上流动穿过该废料固体物质的填料床来浸没该填料床；逆流浙滤，其中该废料固体物质在ー个方向上移动，而接触移动废料固体物质的浙滤液在另ー个方向上移动；并且这些步骤中两个或更多个的任何组合。该接触步骤优选包括渗透浙滤。该渗透浙滤可包括在与水平面倾斜的一个不透液性衬底上堆积废料固体物质；通过ー个分配系统分散该浙滤液借此将该浙滤液喷洒到堆积物质上；并且在穿过该堆积物质渗滤后收集该浙出液。该不透液性衬底优选与水平面倾斜的角度是等于或小于废料固体物质的休止角。该分配系统可以包括选自喷嘴、摇臂式喷头、穿孔管、多孔管、开槽管、分流管组成的组中的至少ー种溶液分散部件，和具有多个溶液分散部件的灌溉系统。该渗透浙滤可包括将该废料固体物质放置到ー个容器中；通过ー个在容器附近或顶部的分配系统分散该浙滤液借此将该浙滤液喷洒到该废料固体物质上并由此向下穿过该废料固体物质；并且在通过该废料固体物质渗滤后在该容器底部收集该浙出液。
该浙滤液优选具有待去除的(第一)杂质的含量等于或小于废料固体物质的(第一)杂质的含量。该浙滤液可包括一种离开碳酸氢钠结晶器的清除液、离开一水碳酸钠结晶器的清除液、矿井水、稀液、以及它们的任何组合。其中溶解有浙滤残渣以形成液体的水性介质可以是ー种离开碳酸氢钠结晶器的清除液，而且其中该溶液(或者如果进行镁处理时，为纯化的溶液)被用作采用碳酸氢钠结晶器的碳酸氢钠设备的原料。浙滤残渣的溶解可形成不饱和的碳酸钠液体，其包含小于20%的碳酸钠。该方法可以进一歩包括将该液体通过至少一个分离单元以去除水不溶性物质并且获得纯化的溶液。分离步骤可包括将液体通过ー个分离单元，该分离单元选自分级器、增稠器、过滤器、它们的任何多个、以及它们的任何组合组成的组。该分离步骤优选包括将该液体通过分级器以去除ー些水不溶性物质并用于回收分级器溢出流；将该分级器溢出流进 料至ー个增稠器以去除额外的水不溶性物质；并将增稠器溢出流在过滤单元过滤以提供纯化的溶液。该方法可以进一歩包括在溶解该浙滤残渣后在液体中溶解煅烧的天然碱，或可以进ー步包括在溶解浙滤残渣过程中溶解煅烧的天然碱。当该第二杂质去除步骤进行时，煅烧的天然碱的溶解可在添加镁化合物之前或之后进行；并且优选煅烧的天然碱的溶解在从经处理液中分离去除ー些水不溶性物质之前进行。在此实施方案中，所生成的液体或纯化的溶液可以用作米用一水碳酸钠结晶器的苏打灰设备的原料。在一些实施方案中，进行第二杂质去除步骤，并且该第二杂质去除步骤包括在溶解过程中或在溶解后的液体中或其一部分添加镁化合物，以便形成具有至少一部分第二杂质的水不溶性物质，然后将该经处理液通过至少一个分离单元以去除水不溶性物质并且获得纯化的溶液。镁化合物包含或基本上组成为ー种或多种水溶性镁盐。该镁化合物可以包含或基本上组成为氯化镁。在此实施方案中，该方法包括ー个分离步骤，该分离步骤包括将该经处理液通过分级器、增稠器、过滤器、它们的任何多个、以及它们的任何组合用于去除ー些水不溶性物质，以提供纯化的溶液。该分离步骤优选包括将该经处理液通过分级器以去除ー些水不溶性物质并用于回收分级器溢出流；将分级器溢出流进料至增稠器以去除额外的水不溶性物质；并将增稠器溢出流在过滤单元过滤以提供纯化的溶液。该方法可进ー步包括在废料池形成一种池沉积物并回收至少一部分该池沉积物以提供至少一部分该废料固体物质。池固体的回收废料可以是来源于ー个エ艺的液体废料的结晶材料并且在废料固体进行此杂质去除方法后被再循环到相同的エ艺。作为替代方案，该废料固体可以是来源于第一エ艺的液体废料的结晶材料，在进行根据本发明的杂质去除方法后，它被引导至第二エ艺使得提高价值的物质为第二エ艺可接受的原料。例如，从接收苏打灰设备流出物的池回收的并且进行根据本发明的杂质去除方法的废料固体可以用作同一苏打灰设备的原料，或可用作生产碳酸氢钠、碳酸氢三钠或亚硫酸钠的另一エ艺的原料。从接收自从共同生产设备(例如，共同生产苏打灰/碳酸氢钠，或者苏打灰/亚硫酸钠，或者苏打灰/碳酸氢钠/亚硫酸钠)的废料流出物的池回收的，并进行根据本发明的杂质去除方法的废料固体可用作生产苏打灰、碳酸氢钠、碳酸氢三钠和/或亚硫酸钠的任何的或所有的エ艺的原料。
为了可以更好地理解以下本发明的详细说明，以上内容已经相当概括地指出了本发明的特征和技术优点。下文中将对本发明的另外的特征和优点进行说明，这形成了本发明的权利要求的主題。为了实现本发明的相同目的，本领域的普通技术人员应该理解的是，所披露的概念和具体实施方案可以作为基础容易地用于修改或设计其他结构。本领域的普通技术人员还应该意识到此类等效的构造并不偏离如在所附权利要求书中列出的本发明的精神和范围。附图简要说明为了对本发明优选实施方案的详细说明，将參考以下附图，其中
图1展示了浙滤法的系统，该方法包括任选的干燥步骤和任选的根据本发明的浙出液再循环；
图2a展示了浙滤法的系统，该方法采用将堆积的池(废料)固体放置在倾斜地面上的不透液性衬底上，并采用根据本发明的第一实施方案的溶液分配系统将浙滤液喷洒在废料的顶部；图2b展示了浙滤法的系统，该方法采用将堆积的池(废料)固体放置在与水平面倾斜的不透液性衬底上，该衬底通过挡壁挡住ー侧以保持堆积物质在适当的位置，并进ー步采用根据本发明的第二实施方案的浙滤液分配系统；图2c展示了浙滤法的系统，该方法采用将池(废料)固体的填料床放置在非搅拌的容器中，并采用根据本发明的第三实施方案的浙滤液分配系统；图2d展示了浙滤法的系统，该方法采用将池(废料)固体的浸没填料床放置在非搅拌的容器中，并采用根据本发明的第四实施方案的通过填料床向上流动的浙滤液分配系统；图2e展示了浙滤法的系统，该方法采用根据本发明的第五实施方案将ー种移动池(废料)固体物质与浙滤液的流动成逆流方式；图2f展示了浙滤法的系统，该方法采用根据本发明的第六实施方案将池(废料)固体物质的浆料分散在浙滤液中，该浆料被放置在搅拌容器中，并且通过放置在搅拌容器内的液/固分离器收集浙出液；图2g展示了浙滤法的系统，该方法采用根据本发明的第七实施方案将池(废料)固体物质的浆料分散在浙滤液中，该浆料被放置在搅拌容器中，通过放置在搅拌容器外的液/固分离器收集浙出液；图2h展示了浙滤法的系统，该方法采用根据本发明的第八实施方案将传送带上的一种移动池(废料)固体物质用浙滤液喷酒；图2i展示了浙滤法的系统，该方法采用根据本发明的第九实施方案池(废料)固体堆和在堆顶部的喷洒浙滤液的喷洒系统，其中固体堆的第一部分具有朝着污水池向下的倾斜的顶表面，可作为不透液性衬底的支撑，且其中固体堆的第二部分被放置到不透液性衬底上,并使用浙滤液喷洒；图3展示了根据本发明的第十实施方案中苏打灰设备的エ艺流程图，其中池(废料)固体物质沉积物在池中形成，废料从池中回收并进行浙滤为了浙滤残渣可在苏打灰设备中再利用以生产一水碳酸钠；图4展示了根据本发明的第十一实施方案中共同生产碳酸钠和碳酸氢钠エ艺的エ艺流程图，此エ艺再循环了固体物质的浙滤残渣，该固体物质回收自苏打灰エ艺的尾矿池中的沉积物；图5展示了根据本发明的第十二实施方案中共同生产碳酸钠和碳酸氢钠的另ー种エ艺，此エ艺再循环了固体物质的浙滤残渣，该固体物质回收自碳酸氢钠エ艺的尾矿池中的沉积物；图6展示了 Na2CO3-NaHCO3-H2O相图，代表根据本发明的一个实施方案中池(废料)固体中碳酸氢钠和碳酸钠、浙滤(固体)残渣、浙滤液和(液体)浙出液的含量；图7展示了由于在苏打灰エ艺中对沉积在尾矿池中并且从中收集的十水碳酸钠进行回收时用MgCl2处理ー个含碳酸钠溶液而得到的苏打灰最终产品中改进的品质；图8展示了在两个“十水合物”再循环季(recycle seasons)期间所观察到的苏打灰最终产品中的细粉含量，此时从尾矿池中收集了一种十水碳酸钠沉积物并将其再循环到该苏打灰エ艺中，第一再循环季是不经MgCl2处理的并且第二再循环季是用MgCl2进行处 理的；图9展示了在两个“十水合物”再循环季期间所观察到的一水碳酸钠结晶器中的起泡概率，其中ー个是不经MgCl2处理的并且另一个是用MgCl2进行处理的；并且图10展示了在两个“十水合物”再循环季期间的一水碳酸钠结晶器中的消泡剂使用，其中ー个是不经MgCl2处理的并且另一个是用MgCl2进行处理的。定义及术语为了本披露的目的，某些术语g在具有以下含义。术语“溶解性”是指ー种化合物在ー种水性溶液(solution)或液体(liquor)中的水溶解性。术语“回收的固体”或“收复的固体”(例如回收的十水碳酸钠)可以互换使用，并且二者均是指从尾矿池中挖出的或者从ー个机械结晶器(例如一个十水合物或碳酸氢盐结晶器)中回收的ー种固体。术语“回收的十水合物”或“收复的十水合物”可以互换使用，并且二者均是指ー种包含十水碳酸钠并且从尾矿池中挖出的或者从ー个机械结晶器中回收的ー种固体。在本申请中的术语“十水合物沉积物”是指包括十水碳酸钠且是从尾矿(废料)池挖出的固体沉积物。此“十水合物沉积物”可进ー步包括其他的钠盐，如碳酸氢钠和/或碳
酸氢三钠。在本申请中的术语“池沉积物”是指在尾矿(废料)池中的沉积物。这种“池沉积物”可以包括十水碳酸钠、碳酸氢钠和/或碳酸氢三钠。如在此使用的术语“TA”或“总碱”是指溶液中的碳酸钠和/或碳酸氢钠(后者常规地是以其当量的碳酸钠含量的方式表示)的重量百分比。例如，含17重量百分比Na2CO3以及4重量百分比NaHCO3的ー个溶液将具有19. 5%的TA。优选实施方案的详细说明本发明的ー个目的是通过两步法减少废料中的杂质含量，该两步法采用对废料固体进行浙滤步骤以产生浙滤残渣并对浙滤残渣进行镁处理步骤以得到纯化的溶液，该溶液可用作结晶原料和/或一种反应物以生产包含碳酸钠、亚硫酸钠、碳酸氢钠或其他衍生物的ー种或多种结晶产品。
其他目的包括通过改善结晶条件来改进产品品质，以及由于更少的操作问题、水垢形成和/或一些杂质含量过高引起的发泡来提高结晶的正常运行时间。应理解根据本发明的两种杂质去除步骤的任一的或它们的组合的一个实施方案的情况下，在本说明书中所述的任何设备或步骤或流束可以在·另一个实施方案的情况下使用或互換，除非另有明确規定。本发明优选的实施方案涉及ー种用于生产结晶碳酸钠、碳酸氢钠、亚硫酸钠、其他衍生物或它们的两个或更多个组合的系统和エ艺，其中对包含池固体的废料固体进行浙滤法，为了去除(至少部分地)来源于池固体的水溶性杂质。此池固体的来源可以是含有至少ー种钠化合物的池沉积物，该钠化合物再循环到エ艺中用于生产结晶碳酸钠、碳酸氢钠、亚硫酸钠、其他衍生物、或它们的两个或更多个的组合。该水溶性杂质可以是氯化钠、硫酸钠、ー种或多种娃酸盐、和/或多种有机物。形成池固体或沉积物可包括向废料池进料ー种设备流出物(通常被认为是ー种液体废料)。该废料池可以是结晶尾矿池或如前所述的母液池。该设备流出物(液体废料)总体上包括选自碳酸钠、它的任何水合物、碳酸氢钠、碳酸氢三钠、以及它们的两个或更多个的任何组合组成的组中的ー种钠化合物。该设备流出物(液体废料)通常包含水溶性杂质(通常是与废料固体和池固体/沉积物中相同的水溶性杂质)，并且进一歩包括碳酸钠和/或碳酸氢钠。进料至废料池的该设备流出物可能包含或可能组成为一种或多种清除液；矿井水(例如长壁水)；锅炉洗涤水、和/或需要处理的任何其他设备流出物；或可能包含或可能组成为ー种包括两个或更多个这样的流束的混合物。清除液优选离开结晶器(例如，一水碳酸钠、十水碳酸钠结晶器、碳酸氢钠反应器/結晶器、亚硫酸钠结晶器)。所谓‘矿井水’应理解为当水被直接注入天然碱矿床中时而由此在与水接触后一些矿石溶解在水中而形成该矿井水时所形成的水溶液。当采矿技术采用了一种长壁技术时，该矿井水可被称为‘长壁水’。为了形成结晶池沉积物，废料池总体上是在合适的结晶条件下操作，用于生产选自十水碳酸钠、一水合碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸氢三钠、七水碳酸钠、以及它们的两种或更多种的组合组成的组中的至少ー种结晶钠盐，优选用于生产选自十水碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸氢三钠、以及它们的组合组成的组中的至少ー种结晶钠盐。不溶性物质在池底部沉积以形成池沉积物，且这样形成的结晶钠盐通常提供池沉积物的块体。形成并沉淀在池中的沉积物可包括选自十水碳酸钠、一水碳酸钠、七水碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸氢三钠、以及它们的两种或更多种的任何组合组成的组中的一种钠盐，但优选包括选自十水碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸氢三钠、以及它们的任何组合组成的组中的ー种钠盐。池固体可以使用能够打破和/或刮去部分池沉积物并将疏松废料挖出进行浙滤的挖掘机或其他机械挖掘以从尾矿池回收。池固体的挖掘优选(但不一定)在从池排出上清液后进行。池固体的回收废料能够以ー个或更多整齐或不整齐的堆存放在未挖掘的池沉积物的上面，在池岸和/或池边。池固体的回收废料在开始浙滤法之前可能被闲置，以便过量的池液体排到池里。池固体的回收废料可能被风化，也就是说，它会受到降水渗滤(雨、雪、冰雹)而溶解一些杂质，在池固体的回收废料使用包含碳酸钠和/或碳酸氢钠的浙滤液进行浙滤步骤之前或之后。在一些实施方案中，浙滤步骤可以包含或组成为降水渗滤来溶解一些杂质以提供浙滤残渣。含有池固体的废料固体可以进一歩包括从结晶器中，如机械十水合物结晶器回收的固体。ー种苏打灰设备可以包括一个机械式十水合物回收系统以允许回收ー种将以其他方式沉积在池中的十水碳酸钠固体的至少一部分。一旦十水碳酸钠固体从机械十水合物回收系统中回收，此‘十水合物’固体物质可以进行两步杂质去除方法，如在储仓，在罐(搅拌或不搅拌)，或在整齐或不整齐的堆，在再循环之前，或者它可以被存储，如在储仓，罐或整齐(pile)或不整齐的堆(heap)(在进行两步杂质去除方法之前)并且然后再循环到生产苏打灰和/或钠碳酸氢钠的设备。
废料固体中的固体(还可包括水溶性杂质)的另ー个来源可以是矿石(例如天然碱、苏打石)或煅烧的矿石，它以溶解的形式，可以提供用于生产苏打灰、碳酸氢钠或其他衍生产品的エ艺原料。进行浙滤的废料固体物质优选含有按重量计小于25%或按重量计小于10%的开采的或煅烧的矿石。在一些实施方案中，当废料固体物质中含有天然碱矿石或煅烧的天然碱，废料固体物质的大多数是从废料池回收的至少ー种池固体。然而，废料固体物质优选不包括开采的矿石，如天然碱矿石。可替代地或另外地，废料固体物质不包括煅烧的矿石，如煅烧的天然碱。进行浙滤的废料固体物质更优选不包括开采的天然碱和煅烧的天然碱。废料固体或池固体可以包含碳酸钠、任何水合物、碳酸氢三钠、碳酸氢钠或它们的混合物。废料固体物质优选包含十水碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸氢三钠、以及它们的任何混合物。废料固体或池固体更优选包含十水碳酸钠、碳酸氢钠、或它们的任何混合物。在ー些实施方案中，废料固体或池固体包含十水碳酸钠，以及任选的选自一水碳酸钠、七水碳酸钠、碳酸氢三钠、碳酸氢钠、以及它们的组合组成的组中的ー种钠化合物。在其他实施方案中，废料固体或池固体包含碳酸氢钠和/或碳酸氢三钠，和任选的选自一水碳酸钠、七水碳酸钠、十水碳酸钠、以及它们的组合组成的组中的ー种钠化合物。废料固体或池固体可以包含选自氯化钠、硫酸钠、有机物(以TOC測定)、一种或多种硅酸盐、以及它们的组合组成的组中的ー种杂质。废料固体或池固体可包含平均至少2wt%的NaCl，或平均至少4wt%的NaCl。废料固体物质中的NaCl含量可高达16wt%。废料固体或池固体可包含平均至少1. 5wt%的Na2SO4，或至少2wt%的Na2SO4。废料固体物质中的Na2SO4含量可高达5wt %。废料固体或池固体可包含平均至少500ppm的T0C，或至少700ppm的T0C。废料固体物质中的TOC含量可高达2，OOOppm0废料固体或池固体可包含平均至少200ppm的Si(以ニ氧化硅计)，或平均至少250ppm的Si。池(废料)固体物质中的Si含量可高达2800ppm的Si。废料固体或池固体可包含至少5wt%的Na2CO3，或至少IOwt %的Na2C03。池(废料)固体物质可包含平均从5wt%至40wt%的Na2C03。池(废料)固体物质优选包含平均从14wt*%至38wt*%的Na2CO3,或可能包含平均从5wt*%至15wt*%的Na2CO3。废料固体或池固体可包含高达40 セ％的NaHCO3，或高达20 セ％的NaHCO3，或平均高达15wt%的NaHCO3,或平均高达IOwt %的NaHCO3。池(或废料)固体物质优选包含平均高达6wt %的NaHCO3或平均高达5wt %的NaHCO3。池(或废料)固体物质可包含至少2wt %的 NaHCO3。废料固体或池固体可包含至少5wt%的合并的Na2CO3和NaHC03。废料固体或池固体可包含最多50 セ％的Na2CO3和NaHCO3之和。废料或池固体可能包含平均从5wt%至45wt %的合并的Na2CO3和NaHC03。废料固体或池固体优选包含平均从14wt %至44wt %的合并的Na2CO3和NaHCO3或平均从5wt%至22wt%的合并的Na2CO3和NaHC03。废料固体物质在与浙滤液接触之前，可以进行尺寸减小步骤。废料固体物质通常是以颗粒形式(例如块体或不规则形状的片)。尺寸减小可包括湿法研磨或磨碎或粉碎。在一些实施方案中，废料固体物质是具有5厘米(约2英寸)或更小的平均粒径，或2. 5厘米(约I英寸)或更小的平均粒径的颗粒形式。颗粒状废料固体的粒径越小，提供的用于浙滤的表面积越大。相同粒径的减小步骤适用于回收池沉积物的废料固体和其他来源的废料，并可以对单独每个来源或在它们组合之后进行，以提供废料固体物质。 在本发明的任何ー个或所有的实施方案中，浙滤液优选第一杂质(被去除)的含量等于或小于废料固体或池沉积物中的杂质含量。在本发明的任何ー个或所有的实施方案中，浙滤液可以包括或基本上组成为选自离开结晶器的清除液、矿井水(例如长壁水)、锅炉洗涤水、其他来源的设备流出物、新鮮水、雨水、以及它们的两种或更多种的任何组合组成的组中的ー种来源，其中其他的设备流出物来源是用于生产碳酸钠、碳酸氢盐、亚硫酸盐或它们的组合的设备固有的。清除液可离开生产碳酸钠、它的任何水合物(优选一水合物)或碳酸氢钠的结晶器。清除液可离开两个或更多个结晶器中，至少有ー个生产碳酸钠或它的水合物(优选一水合物)的结晶器和另ー个生产碳酸氢钠的结晶器。前述的浙滤液来源的任何一种可以从该列表中排除。该浙滤液可包括或基本上组成为离开一水碳酸钠结晶器的清除液。或者，该浙滤液可包括或基本上组成为离开碳酸氢钠结晶器的清除液。从实用角度来看，该浙滤液可包括或基本上组成为用于生产苏打灰、碳酸氢钠、碳酸氢三钠和/或亚硫酸钠的设备的ー种流出物，该设备流出物包括至少两种以下流出物的混合物离开ー个或多个结晶器的一种或多种清除液、矿井水和/或锅炉洗涤水。接触步骤可能包括渗透浙滤，其中浙滤液以向下的方式通过废料固体物质。接触步骤可以附加地或可替代地包括在浆料中浙滤，其中废料固体物质被包装、分散或悬浮或浸没在浙滤液中。当接触步骤包括堆渗透浙滤，接触可以通过渗滤进行，其中浙滤液通过ー个固体堆。浙滤液总体上分散(例如喷或洒)在废料固体物质的(不)整齐的堆上并通过重力驱使向下流过堆。该方法可包括向不透液性衬底上堆积废料固体物质，该衬底是与水平面倾斜(或者放置在自然倾斜的地面上，或者放置在ー个人为倾斜的结构上)；通过ー个分配系统分散浙滤液借此将浙滤液喷洒到该堆积物质上；并在通过该堆积物质渗滤后在倾斜衬底的底部或附近收集浙出液。该不透液性衬底优选以等于或小于废料固体物质的休止角的一个角度□与水平面倾斜，或□最多45度，或最多30度。该分配系统优选包括选自喷嘴、喷头、穿孔管、多孔管、开槽管、分流管、以及它们的任何组合组成的组中的至少ー个溶液分散部件。该分配系统可包括具有多个溶液分散部件的灌溉或喷洒系统。作为替代方案，滲透浙滤可包括放置废料固体到ー个容器中以形成一个填料床；通过ー个分配系统分散浙滤液在容器内部的上方或在填料床的顶部借以将浙滤液喷洒到废料上并向下移动通过填料床，当至少ー种杂质溶解到溶液中，它逐步富集这种杂质；并在通过填料床渗滤后在容器底部收集浙出液。该分配系统可包括选自喷嘴、喷头、穿孔管、多孔管、开槽管、以及它们的任何组合组成的组中的至少ー个溶液分散部件。浙滤法中的接触可以通过浸没一个回收固体物质的填料床进行，其中浙滤液向上流动通过填料床。浙滤法中的接触可以通过逆流浙滤进行，其中废料固体物质在ー个方向上移动，而接触该移动废料固体物质的浙滤液在另ー个方向上(通常是，但不一定是在相反的方向上)移动。浙滤法中的接触可以通过浆料的形成进行，其中废料固体的分离粒子被分散在浙滤液中。在浆料中，废料固体物质优选平均粒径小于2. 5cm(约I英寸)的颗粒形式。
浙滤法中的接触可以是ー个只有一次的过程或一个重复的过程,其中至少一部分浙出液再循环并和回收的固体物质接触。渗滤方法可以批处理模式进行，在该模式下，废料固体物质首先被放置在容器中或不透液性衬底的顶部；然后在填料床或堆中与浙滤介质接触，排出浙出液，最终从容器或不透液性衬底去除，以为ー批新的废料固体让出空间。在任何ー个或所有的实施方案中，浙滤法可以在0°C至40°C之间的温度下进行。浙滤法应进行至少30分钟，或可以进行至少I小吋。浙滤法应进行2天或更少。浙滤法可以有效的方式进行，以选择性地溶解选自氯化钠、硫酸钠、有机物(以总有机碳测定)，以及它们的两个或更多个的组合组成的组中的至少ー个第一杂质。浙滤法可有效地提供具有T0C、氯化钠或硫酸钠相对接触之前的废料固体物质中的含量至少减少40%的浙滤残渣。另外地或可替代地，该方法可有效地提供至少80%的氯化钠含量和/或硫酸钠的含量的降低。在任何ー个或所有的实施方案中，浙滤法可有效地将浙滤残渣中的NaCl和/或Na2SO4含量降低至少40 %、或至少50 %、或至少80 %、或至少90 %。浙滤法可有效地将浙滤残渣中的NaCl和/或Na2SO4含量降低小于99%、或95%或更低。例如，在浙滤残渣中NaCl含量的降低可能会从约50%至约95%变化。在浙滤残渣中Na2SO4含量的降低可能会从约50%至约90%变化。其他杂质，例如硅酸盐的含量也可以通过浙滤而降低，尽管比氯化钠和硫酸钠效率较低。当浙滤液中的Si含量是等于或优选小于进行浙滤的废料固体(池沉积物)含量时，通常可以得到在浙滤残渣中硅酸盐含量的降低(当硅酸盐是第一杂质时)。例如，通过浙滤去除ー种或多种硅酸盐的合适方案是a)当浙滤液中Si含量相当少时，通常具有低于80ppm的Si含量(例如长壁或矿井水、雨水)，或b)当进行本浙滤法的废料固体(池沉积物)是从结晶池(通常具有的Si含量为600ppm Si或以上)回收的池固体。浙滤残渣优选在浙滤前具有比废料固体更低的NaCl含量。浙滤残渣可包含平均至多4wt %的NaCl、或平均至多2. 7wt %的NaCl、或平均至多2wt %的NaCl、或平均至多Iwt%的NaCl。浙滤残洛中的NaCl含量可以低至0.1wt%。浙滤残渣还优选在浙滤前具有比废料固体更低的Na2SO4含量。浙滤残渣可包含平均至多2. 4wt*%的Na2S04、或平均至多2wt*%的Na2S04、或平均至多1. 5% wt*%的Na2S04、或平均至多Iwt%的Na2S04。浙滤残洛中的Na2SO4含量可以低至0.1wt%。
浙滤残渣还优选在浙滤前具有比废料固体更低的TOC含量。浙滤残渣可包含平均至多1400ppm的T0C,或至多IlOOppm的T0C。浙滤残洛中的TOC含量可低至500ppm,且通常为至少150ppm。浙滤残渣可包含平均从IOwt %至38wt %的Na2CO3,并且优选包含平均从14wt %至38界セ％的 Na2CO3。浙滤残洛可包含平均高达40wt*%的NaHCO3或平均高达20wt*%的NaHCO3。浙滤残禮:优选包含平均从3wt*%至18wt*%的NaHCO3,更优选包含平均从5wt*%至15wt*%的NaHCO3。浙滤残渣可包含平均至少IOwt %的合并的Na2CO3和NaHCO3。浙滤残渣可包含平均至多58wt*%的合并的Na2CO3和NaHC03。浙滤残洛优选包含平均从13wt*%至43wt*%的合并的 Na2CO3 和 NaHCO3。 该方法可包括收集浙滤残渣。该方法可进ー步包括在水性介质中溶解至少一部分浙滤残渣以形成ー种液体。溶解有浙滤残渣的水性介质可以是不饱和的含碳酸钠溶液，例如稀液或饱和的或接近饱和的含碳酸钠溶液，例如溶解有煅烧的天然碱的结晶器清除液或液体。在水性介质中至少一部分浙滤残渣的溶解与煅烧的天然碱的溶解可以在同一时间或同一溶液中进行。在优选的实施方案中，浙滤残渣或其一部分首先溶解以形成液体，然后将煅烧的天然碱溶解在所生成的液体中。溶解后得到的生成液体可以是碳酸钠饱和的或接近饱和的，即包括超过20%，或超过25%的碳酸钠。包含至少一部分溶解的浙滤残渣的饱和的或接近饱和的液体可能还含有溶解的煅烧天然碱。溶解该浙滤残渣后得到的生成溶液可以是不饱和的含碳酸钠溶液，该溶液包含小于20%的碳酸钠，或在5%至15%之间的碳酸钠。任选地，用于去除杂质的方法可以进一歩包括进行第二步以额外去除杂质。此任选的第二步优选包括镁处理以形成ー种经处理液。该镁处理可在溶解浙滤残渣的过程中进行，或者可在含有该溶解的浙滤残渣的液体中(溶解后)进行。该镁处理包括添加镁化合物到正在溶解或已溶解的浙滤残渣以形成具有至少部分第二杂质的水不溶性物质。该方法可进ー步包括将该经处理液通过至少一个分离单元以去除水不溶性物质，并得到纯化的溶液。在该方法中的分离步骤可能会产生提供至少一部分水性介质的稀液流束，浙滤残渣可溶于该水性介质以形成液体，然后对齐用镁处理。分离步骤优选包括将该经处理液通过ー个分级器用于去除ー些水不溶性物质并且回收分级器溢出流；将分级器溢出流进料至增稠器以去除额外的水不溶性物质；并过滤该增稠器溢出流以提供纯化的溶液。至少一部分纯化的溶液可提供生产包括碳酸钠、亚硫酸钠或碳酸氢钠的结晶产物エ艺的至少一部分结晶器原料。当进行第二步时，镁处理步骤总体上可有效地去除至少一部分该第二杂质，这与通过浙滤步骤去除的第一杂质可以是不同或相同的。这两种杂质去除步骤都可以有效地降低有机物的含量，在这种情况下，通过相同的方法去除第二杂质和第一杂质(有机物)。该方法可以进一歩包括使用该含有浙滤残渣或其一部分的液体溶解煅烧的天然碱，在任选的镁处理之前或期间或之后，但在分离步骤之前。
当水性介质(用于溶解浙滤残渣)是ー种不饱和的含碳酸钠溶液，例如稀液时，在此实施方案中纯化的溶液可以用作采用一水碳酸钠结晶器的苏打灰设备的原料。当水性介质(用于溶解该浙滤残渣)是离开一水碳酸钠结晶器的清除液时，在此实施方案中纯化的溶液可以用作一种碳酸氢钠结晶器的原料。当包含碳酸氢钠的浙滤残渣溶解到ー种水性介质中时，所生成的液体可以提供碳酸氢钠反应器/结晶器的原料。该液体可以进一歩包括溶解的煅烧天然碱，其中煅烧天然碱在水性介质中的溶解在任选的镁处理之前或期间发生；或其中煅烧天然碱的溶解在至少一部分该经处理液中在任选的镁处理之后发生。使用镁化合物任选的处理可以在液体中进行，该液体是碳酸钠不饱和的并包含小 于20%的碳酸钠。可替代地或另外地，使用镁化合物任选的处理可以在液体中进行，该液体是不饱和的或接近饱和的碳酸钠溶液并包含20 %或更多的碳酸钠。在本发明的任何ー个或所有的实施方案中，任选的镁处理可以在生产一水碳酸钠、碳酸氢钠或亚硫酸钠的结晶器的一个单ー的加入点上游进行；或者镁处理可以在用于生产结晶碳酸钠、碳酸氢钠或亚硫酸钠エ艺的此结晶器上游的两个或更多个点的进行。当该方法包括通过添加镁化合物到包含溶解的浙滤残渣或其一部分的第一液体中进行镁处理步骤时，该方法可以进一歩包括通过添加补充的镁化合物到第二液体进行补充镁处理步骤，其中与用于处理第一溶液的镁化合物相比，补充的镁化合物可以是相同的或不同的。第一液体可以是碳酸钠不饱和的，而第二液体可以是碳酸钠饱和的或接近饱和的。在本发明的任何ー个或所有的实施方案中，当进行第二步时，镁化合物的添加可以与相对于存在于正在被处理的液体中的Si有效量的镁来进行以形成水不溶性的硅酸镁。有效量可以是以化学计量或亚化学计量或超化学计量的镁的量，相对于存在于正在被处理的液体中的Si的量。在任何ー个或所有的实施方案中，当进行第二步时，该使用镁化合物的处理可以在20°C至90°C之间的温度下进行。该使用镁化合物的处理应该进行至少5分钟、或者可以进行至少20分钟。该使用镁化合物的处理进行的方式可以是有效地将该镁化合物分散到该液体中，如通过搅拌。在任何ー个或所有的实施方案中，当第二杂质去除步骤进行时，该使用镁化合物的处理可以有效地将Si含量降低至少4%，或至少10%或至少15%或至少20%。该使用镁化合物的处理可以有效地将Si含量降低小于100%、95%或更小。例如，该经处理液中Si的降低可以从约20%至约95%而变化。在一些实施方案中，当第二杂质去除步骤进行时，该使用镁的处理可以有效地实现在该经处理液中或在进入结晶器和/或反应器中的原料中含量小于IOOppm的Si，或90ppm的Si或更小，或75ppm的Si或更小，或甚至50ppm的Si或更小。在替代实施方案中，当第二杂质去除步骤进行时，该使用镁的处理可以有效地实现用于碳酸氢钠结晶器的原料的含量为至少IOOppm的Si (以ニ氧化硅计)，优选至少250ppm，或者至少500ppm。虽然此结晶器进料可以含有不超过1500ppm的Si，优选不超过IOOOppm的Si,或更优选不超过700ppm的Si。
用于第二杂质去除步骤的镁化合物可包括或基本上组成为ー种或多种水溶性镁盐，优选包含或基本上组成为氯化镁和/或硫酸镁。可替代地，该镁化合物可以包括或基本上组成为ー种或多种水不溶性的镁化合物，例如包括或基本上组成为氢氧化镁、氧化镁、碳酸镁、和/或它们的多种组合。适当的(但非限制性的)镁化合物包括氧化镁、氢氧化镁、硝酸镁、硫酸镁、亚硫酸镁、硫化镁、碳酸镁、氯酸镁、高氯酸镁、氯化镁、其任何无水或含水形式、或它们的两种或更多种的任何组合。可以从这个清单中排除以上镁化合物中的任何ー种。在该方法的某些实施方案中，该镁化合物可以排除氧化镁。在优选的实施方案中，该镁化合物包括至少氯化镁和任选的其他。在更优选的实施方案中，该镁化合物是氯化镁。在该方法的某些实施方案中，该使用镁化合物的处理优选地是用至少部分溶解或完全溶解在水中的镁化合物进行。在该镁处理中可以使用多于ー种的镁化合物。当该镁处理采用两种或更多种镁化合物吋，这些镁化合物中至少ー种是水溶性的并且在该镁处理过程中添加时被溶解在水中。当对该处理使用两种或更多种镁化合物时，它们可以在相同的 添加点使用或者可以在两个或更多个添加点使用。在优选的实施方案中，该镁化合物是以氯化镁溶液的形式加入。该使用镁化合物的处理可以通过添加至少ー种处于干微粒形式或被溶解、分散、或浆化在水中的镁化合物。该镁处理可以包括选自下组的以下步骤中的至少ー个，该组由以下各项组成将该镁化合物加入ー个导管，包含溶解的浙滤残渣的液体流动通过该导管；将该镁化合物加入ー个溶解器中，该溶解器被用于熔化和/或溶解该浙滤残渣；将该镁化合物加入ー个包含溶解的浙滤残渣的增稠器，或离开增稠器的溢出流；将该镁化合物加入一个稀液流束中，该流束包含溶解的浙滤残洛;将该镁化合物加入ー个稀液罐中，该稀液罐包含溶解的浙滤残渣和ー个离开增稠器的稀液；将该镁化合物加入ー个浙滤罐中，该浙滤罐被用于溶解煅烧的天然碱与包含溶解的浙滤残渣的至少一部分液体；将该镁化合物加入ー个包含溶解的浙滤残洛和溶解的煅烧天然碱的饱和的或接近饱和的液体；将该镁化合物加入一个分级器或离开分级器的溢出流；将该镁化合物加入ー个包含溶解的浙滤残渣的碳酸氢盐清除液；将该镁化合物加入从ー个一水碳酸钠结晶器中抽出的并且与晶体分离的滤清液(,centrate liquor)中；以及这些步骤中两个或更多个的任何组合。虽然该镁处理可能包括将镁化合物加入ー种含有溶解的浙滤残渣的滤清液中并直接引导入一水合物结晶器，此步骤不是优选的，因为镁会加入最终产物中并可能导致水不溶物的形成，它们将严重损害结晶器热交換器。如果该镁处理包括将该镁化合物加入一种滤清液中，则可以在将该生成的纯化的滤清液进料至该一水合物结晶器之前对该处理过的滤清液流束进行ー个分离步骤(如过滤)以去除产生自该镁处理的水不溶物。在一些实施方案中，该镁处理优选不包括将该镁化合物加入一水碳酸钠结晶器，为了去除杂质如硅酸盐和/或存在于结晶器原料的有机物造成的发泡。
根据ー个只有第一杂质去除步骤进行的实施方案，该方法包括在水性介质中溶解浙滤残渣或其一部分以形成第一液体，它是碳酸钠不饱和的，以及通过溶解煅烧的天然碱到至少一部分第一溶液以形成第二液体，此第二液体为碳酸钠饱和的或接近饱和的。该方法可以进一歩包括进行ー下结晶步骤中的至少ー个使包含该第二液体的至少一部分的ー个第一结晶器原料穿过ー个处于促进结晶的条件下的一水碳酸钠结晶器以形成一水碳酸钠晶体；将包含碳酸钠的该第二液体的至少一部分送至ー个亚硫酸钠设备，在此处碳酸钠与ニ氧化硫反应而形成一个含亚硫酸钠的流束，并接着使包含该含亚硫酸钠的流束的至少一部分的ー个第二结晶器原料穿过ー个处于促进结晶的条件下的亚硫酸钠结晶器以适合于形成亚硫酸钠晶体；使包含该第二液体的至少一部分和/或包含碳酸钠的清除液的至少一部分的一 个第三结晶器原料穿过ー个处于促进结晶的条件下的碳酸氢钠结晶器，包括通入ニ氧化碳而形成碳酸氢钠晶体，任选地该清除液或母液离开ー个一水碳酸钠结晶器。根据两步杂质去除的一个实施方案，该方法包括在水性介质中溶解浙滤残渣或其一部分以形成第一液体，其是碳酸钠不饱和的，通过溶解煅烧的天然碱到至少一部分第一液体以形成第二液体，此第二液体为碳酸钠饱和的或接近饱和的；通过将镁化合物加入该第一液体的至少一部分或该第二液体的至少一部分或两者都进行镁处理以形成水不溶性物质(沉淀物和/或复合物)与该第二杂质(优选ー种或多种硅酸盐)的至少一部分；并且然后将该第二液体(饱和的或接近饱和的)，使用镁处理的至少一部分，穿过至少ー个分离单元以去除水不溶性物质，并获得纯化的溶液。该方法可以进一歩包括进行结晶步骤中的至少ー个使包含该纯化的溶液的至少一部分的ー个第一结晶器原料穿过ー个处于促进结晶的条件下的一水碳酸钠结晶器以形成一水碳酸钠晶体；将包含碳酸钠的该纯化的溶液的至少一部分送至ー个亚硫酸钠设备，在此处碳酸钠与ニ氧化硫反应以形成一个含亚硫酸钠的流束，并接着使包含该含亚硫酸钠的流束的至少一部分的ー个第二结晶器原料穿过ー个处于促进结晶的条件下的亚硫酸钠结晶器以适合于形成亚硫酸钠晶体；使包含该纯化的溶液的至少一部分和/或一种含碳酸钠的清除液的至少一部分的ー个第三结晶器原料穿过ー个处于促进结晶的条件下的碳酸氢钠结晶器，包括通入ニ氧化碳而形成碳酸氢钠晶体，任选地该清除液或母液离开ー个一水碳酸钠结晶器。该方法可以进ー步包括回收并且干燥该包含碳酸钠、或包含亚硫酸钠或包含碳酸氢钠的晶体以形成ー种最终产品。对于ー个苏打灰设备，本方法可用于最小化设备的(特别是该结晶器热交換器)的维修。当将一般由一个池或十水合物结晶器中的结晶器清除流束形成的、包含结晶十水碳酸钠的一种收复的固体再循环到该苏打灰设备中用于生产额外的合格产品而不牺牲产品品质时，本发明特别有利于最小化苏打灰产品的脆性。减小苏打灰的脆性不仅有益于产品尺寸改变(sizing)和用户，而且它增大了生产能力，因为这些破碎的晶体(细粉)中的一些作为溶液或作为晶体被再循环回到该结晶器中。如果将细粉从最终产品中去除并且溶解在水或一种稀液溶液中，它们需要重结晶和干燥，这两个步骤均造成容量的减小；或者如果将细粉以晶体形式再循环，则它们将再水合并且需要进行干燥，从而造成容量的减小。对于亚硫酸钠的生产,本发明也有利于生产ー种具有降低的杂质含量的结晶亚硫酸钠产品，从而得到改进的品质。在用于生产结晶亚硫酸钠エ艺的一些实施方案中，该方法可包括该溶解有浙滤残渣的液体或纯化的溶液(分离之后)的至少一部分与ニ氧化硫反应以形成亚硫酸钠流束；该亚硫酸钠流束穿过ー个处于促进结晶的条件下的结晶器以适合于形成亚硫酸钠晶体；并且干燥该晶体以形成ー种结晶的亚硫酸钠最终产品。该结晶的亚硫酸钠最终产品优选地满足光学等级的规格。在本发明的可替代的或者另外的生产结晶亚硫酸钠的实施方案中，ー个任选的镁处理可以对于在亚硫酸钠结晶之前包括亚硫酸钠的水溶液中进行，其中该含亚硫酸钠的水 溶液是通过碳酸钠与ニ氧化硫的反应形成的。或者该任选的镁处理可以在反应步骤之前进行，例如包含至少一部分溶解的浙滤残渣的含碳酸钠溶液，以提供处理过的含碳酸钠溶液，然后将其纯化以对亚硫酸钠エ艺提供至少一部分碳酸钠反应物。 对于碳酸氢钠的生产,本发明也有利于生产ー种具有降低的杂质含量的结晶碳酸氢钠产品。在本发明的生产结晶碳酸氢钠的ー些实施方案中，碳酸氢钠可以通过碳酸钠和ニ氧化碳的反应形成。包含碳酸钠的至少一部分液体(具有溶解的浙滤残渣)可与ニ氧化碳反应以提供结晶碳酸氢钠。当进行第二杂质去除步骤时，镁化合物的加入可以在反应步骤之前进行，例如通过将纯化的溶液的至少一部分与ニ氧化碳反应以提供含碳酸氢钠的结晶原料的至少一部分。在一些实施方案中，一水合物清除液流离开一水碳酸钠结晶器，并且该方法可进一歩包括一水合物清除液流的至少一部分进料至尾矿池，借此通过蒸发和/或冷却结晶形成晶体导致沉积物被水溶性杂质污染，该水溶性杂质包括氯化钠、硫酸钠、一种或多种硅酸盐和/或有机物；回收此沉积物的至少一部分以提供一种回收的固体；将该回收的固体进行浙滤法以得到浙滤残渣；并且然后任选地将包含溶解的浙滤残渣或其一部分的液体进行镁处理，并且然后分离以形成纯化的溶液，它可提供至少ー种生成碳酸钠エ艺的原料。该回收的沉积物优选包含十水碳酸钠。在可替代的或另外的实施方案中，碳酸氢盐清除液流离开碳酸氢钠结晶器，并且该方法可进ー步包括将碳酸氢盐清除液流的至少一部分存放在尾矿池，借此通过蒸发和/或冷却结晶形成晶体导致沉积物被水溶性杂质污染，该水溶性杂质包括氯化钠、硫酸钠、一种或多种硅酸盐和/或有机物；回收此沉积物的至少一部分以提供一种回收的固体；并且将该回收的固体进行浙滤法以得到浙滤残渣；然后任选地将包含溶解的浙滤残渣或其一部分的液体进行镁处理，并且然后分离以形成纯化的溶液，其可提供至少ー种生成碳酸氢钠エ艺的原料。该回收的沉积物优选包含碳酸氢钠、碳酸氢三钠和/或它们的组合。在用于共同生产碳酸钠和碳酸氢钠的其他实施方案中，ー个第一清除液体流束离开ー个一水碳酸钠结晶器并且被送至ー个处于结晶条件下的碳酸氢盐结晶器(或反应器)以形成碳酸氢盐晶体并且形成ー个含水溶性杂质的第二清除液体流束。离开碳酸氢钠结晶器的第二清除液流然后在结晶条件下通过ー个尾矿池以形成ー种池沉积物，该池沉积物包含碳酸氢钠、十水碳酸钠、和/或碳酸氢三钠以及含有这些水溶性杂质，此池沉积物的至少一部分被回收并进行浙滤法，并且然后根据本发明任选的镁处理以降低其杂质(如氯化钠、硫酸钠、ー种或多种硅酸盐和/或以TOC測定的有机物)的含量。浙滤步骤后得到的浙滤残渣或任选的镁处理后得到的纯化的溶液最終在共同生产エ艺中再循环，例如作为一水碳酸钠结晶器的原料，或碳酸氢盐结晶器的原料，或两者。在一些实施方案中，浙滤残渣可以在任何任选的镁处理前被分成两部分，一部分g在提供一个结晶器的原料，而另一部分旨在提供另ー个结晶器的原料。在这种情况下，镁处理可以在这些部分中的ー个省略，因为Si的含量经浙滤步骤可以足够低对于结晶器之ー是可接受的，因此就不需要进行镁处理步骤以去除ー种或多种硅酸盐。本发明的另ー个实施方案包括一种降低在一水碳酸钠结晶器内的起泡概率的方法，该方法通过ー种包含溶解的浙滤残渣的原料进料，该浙滤残渣中的杂质含量已通过浙 滤法降低。然而，本发明的另ー个实施方案包括一种降低在一水碳酸钠结晶器内的起泡概率的方法，该方法是通过ー种包含一种含碳酸钠的纯化的溶液的原料进料，该纯化的溶液含有溶解的废料固体其中杂质含量已通过浙滤步骤和镁处理步骤降低。在一些实施方案中，当浙滤残渣包括碳酸氢钠且浙滤残渣g在进料至一水碳酸钠结晶器或亚硫酸钠反应器时，根据本发明的方法还可以进ー步包括将碳酸氢钠的至少一部分转化为碳酸钠，例如，在任何任选的镁处理之前或当没有进行镁处理时，通过将碱(例如氢氧化物)加入含有溶解的浙滤残渣(废料或池固体浙滤后得到的)的液体；或者将碱加入纯化的溶液(废料或池固体浙滤和镁处理后得到的)。以这种方式，更强碱性的纯化的溶液可以作为一水碳酸钠结晶器的原料，因为它在一水合物结晶器的操作温度下含有的碳酸氢钠比碳酸氢钠饱和点更少。优选将碳酸氢钠转化为碳酸钠是在溶于液体的浙滤残洛进行镁处理之后进行。然而，在生产晶体碳酸氢钠的设备的其他可替代的或另外的实施方案中，当包含碳酸氢钠的浙滤残渣g在进料到碳酸氢钠反应器/结晶器而没有进ー步通过镁处理去除杂质时，优选在含有浙滤残渣的液体中(溶解后得到的)不将碳酸氢钠转化为碳酸钠。然而，在生产晶体碳酸氢钠的设备的其他可替代的或另外的实施方案中，当浙滤残渣包含的碳酸氢钠然后进行镁处理和分离以形成纯化的包含碳酸氢钠的溶液，g在进料到碳酸氢钠反应器/結晶器，则优选在含有浙滤残渣的液体中(溶解后得到的)或纯化的溶液中(镁处理后得到的)不将碳酸氢钠转化为碳酸钠。 现在将參考附图对本发明进行说明。图1展示了用于根据本发明的浙滤法的系统10，可包括固/液分离和浙出液再循环。该系统10包括一个浙滤単元15和一个任选的固/液分离单元25。废料固体物质20和浙滤液30被进料到浙滤单元15。浙滤(固体)残渣40和浙出液(液体)流束60离开浙滤单元15。该浙滤残渣40可以被送至任选的固/液分离单元25 (也称为“残渣/沥出液分离器”)，其中将过量的浙出液从湿残渣中去除以形成干固体，在其用作生产碳酸钠、碳酸氢钠或其他衍生产品的设备原料之前。该废料固体物质20可以包括选自碳酸钠、它的任何水合物、碳酸氢三钠、碳酸氢钠、以及它们的两个或更多个混合物组成的组中的至少ー种钠盐。该废料固体物质20优选包括十水碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸氢三钠或它们的任何混合物。该废料固体物质20可以包含或组成为从尾矿(废料)池回收的池固体、从结晶器(例如除一水碳酸钠结晶器以外的)回收的固体、大量的煅烧天然碱，大量的矿物天然碱以及它们的组合。该废料固体物质20优选包括从废料池回收的池固体，和任选的上面列出的其他来源的固体。接触浙滤液30的该废料固体物质20优选不包括开采的矿石，如天然碱矿石。可替代地或另外地，接触浙滤液30的该废料固体物质20不包括煅烧的矿石，如煅烧的天然碱。然而，在一些实施方案中，该废料固体物质20可能包含天然碱矿石或煅烧的天然碱，只要该废料固体物质20的大多数是回收的池固体。固体(結晶)池沉积物可通过将设备流出物(液体废料)送至尾矿池在池的底部形成，这是在促进选自十水碳酸钠、一水碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸氢三钠、七水碳酸钠、以及它们的两个或更多个的组合组成的组中的至少ー种钠盐结晶的合适的条件下。从尾矿池回收的该废料固体物质20可以使用能够打破和/或刮去部分池沉积物并将疏松废料挖出进行浙滤的挖掘机或其他机械挖掘。池固体的挖掘优选(但不一定)在从池排出上清液后进行。回收的该废料20能够以ー个或更多整齐或不整齐的堆存放在未挖掘的池沉积物的上面，在池岸和/或池边。回收的该废料20在开始浙滤法之前可能被闲置，以便过量的池液体排到池里。回收的该废料20可能被风化，也就是说，它会进行沉淀通过降水渗滤(雨、雪、冰雹)而溶解一些杂质，在该废料20使用含有碳酸钠的浙滤液进行浙滤步骤之前或之后。该废料固体物质20在接触浙滤液30之前，可以进行尺寸减小步骤。尺寸减小可包括湿法研磨或磨碎或粉碎。本文在整个说明书中所描述的关于废料固体和池固体/沉积物的任何实施方案都适用于该废料固体物质20，除非另有特别说明。该浙滤液30优选具有通过浙滤去除的较低含量的(第一种)杂质，与接触的该废料20的含量相比。此外，优选在该浙滤液30中，通过浙滤去除的(第一种)杂质的浓度低于其饱和点。该浙滤液30可以包括一个结晶器清除液或其一部分(例如如图1中展示的流束103、图3和4中流束103b、图5中流束136b所示)，可以包括一个滑流或所有的浙出液流束60，可以包括矿井水(例如长壁水)或新鮮水或雨水(图中未示出)，和/或可以包括任何其他含水的设备流出物。任何单个流束或这些流束的任何组合可以用作该浙滤液30。实际上，一个设备不能用这么多管线提供该浙滤液30。因此，在实践中，该浙滤液30将最有可能包含上面列出的多于ー个的流束，例如离开ー个或多 个结晶器的一种或多种清除液的一种混合物、矿井水、来自ー个或多个锅炉洗涤器的废水、以及该エ艺所固有的任何其他设备流出物，其中，该混合物可以从接收这些来自整个设备的大部分或所有的流束的缓冲罐或贮水罐中抽出。这些流束中的ー些典型的组合物如表I中所示。表1:浙滤液的多种来源的典型组合物。
权利要求
1.一种用于降低废料固体中的杂质含量从而允许它被用作生产结晶碳酸钠、碳酸氢钠、亚硫酸钠或其他衍生物的工艺原料的方法，该方法包括以下步骤提供一种包括从至少一个废料池回收的池固体的废料固体物质，所述池固体包括选自硅酸盐、氯化钠、硫酸钠、有机物和它们的两种或更多种的组合组成的组中的杂质，所述池固体进一步包括选自十水碳酸钠、一水碳酸钠、七水碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸氢三钠和它们的两种或更多种的任何组合组成的组中的一种钠化合物；将所述废料固体物质接触浙滤液以从该接触的废料固体物质选择性地溶解至少一部分的第一杂质到该浙滤液中以形成浙出液和浙滤残渣；任选地用至少一部分的该浙出液重复该接触步骤持续一段预定量的时间，或直到该浙出液或该浙滤残渣中所述第一杂质的含量达到预定值；收集该浙滤残渣；在水性介质中溶解至少一部分的该浙滤残渣以形成液体；任选地进行第二杂质去除步骤，包括进行镁处理以形成经处理液，所述处理包括在该浙滤残渣的溶解过程中添加镁化合物，或在该浙滤残渣的溶解过程之后添加镁化合物到所述液体或其一部分中，以便与至少一部分的第二杂质形成水不溶性物质，然后将所述处理液通过至少一个分离单元以去除水不溶性物质并且获得纯化的溶液；其中至少一部分所述的液体或所述的纯化的溶液提供了用于生产包括碳酸钠、碳酸氢钠、亚硫酸钠或其它衍生物的结晶产品的方法的工艺原料。
2.根据权利要求1所述的方法，其中该废料固体物质基本上由从一个废料池回收的池固体，或从同一废料池或从不同废料池回收的两种或更多种池固体组成。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其中该池固体包括在5 1:%至38wt%之间的十水碳酸钠或包括最高达约40wt%的量的碳酸氢钠。
4.根据前述权利要求中任何一项所述的方法，进一步包括将至少一部分的该液体进料到一水碳酸钠结晶器或碳酸氢钠结晶器以形成晶体和清除液流，将至少一部分的该清除液流在结晶条件下传输到至少一个废料池以形成被所述第一杂质和任选地第二杂质污染的沉积物，其中一部分所述沉积物被回收以提供在所述废料固体物质中的池固体。
5.根据前述权利要求中任何一项所述的方法，进一步包括在该废料池内形成池沉积物并且回收至少一部分的所述沉积物以提供在所述废料固体物质中的池固体，并且其中形成该池沉积物包括在适当的条件下将设备流出物传输到此废料池，该流出物包含选自碳酸钠、它的任何水合物、碳酸氢钠、碳酸氢三钠、以及它们的两种或更多种的任何组合组成的组中的一种钠化合物，以形成选自十水碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸氢三钠、以及它们的两种或更多种的任何组合组成的组中的结晶钠盐。
6.根据权利要求5所述的方法，其中进料到该废料池的该设备流出物包括离开碳酸钠结晶器的清除液，离开碳酸氢钠结晶器的清除液，或这两者。
7.根据前述权利要求中任何一项所述的方法，其中该接触步骤包括渗透浙滤。
8.根据权利要求7所述的方法，其中渗透浙滤包括将该废料固体物质堆积在相对于水平面倾斜的不透液性衬底上；通过分配系统将该浙滤液分散，由此，所述浙滤液被喷洒到所述堆积物质上；并在在通过所述堆积物质渗滤后收集该浙出液。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述分配系统包括选自喷嘴、摇臂式喷头、穿孔管、多孔管、开槽管、分流管组成的组中的至少一种溶液分散部件，和具有多个溶液分散部件的灌溉系统。
10.根据权利要求7所述的方法，其中渗透浙滤包括将所述废料固体物质放置到容器中；通过在容器附近或上方的分配系统分散该浙滤液借此将所述浙滤液喷洒到该废料固体物质上并由此向下穿过该废料固体物质；且在通过所述废料固体物质渗滤后在所述容器底部收集该浙出液。
11.根据权利要求1-6中任何一项所述的方法，其中该接触步骤包括选自下列组成的组中的至少一个步骤-将该废料固体物质以颗粒形式悬浮到该浙滤液中以形成浆料；-将该浙滤液向下流动通过该废料固体物质的填料床；-通过向上流动该浙滤液穿过该废料固体物质的填料床而浸没该填料床；并且-逆流浙滤，其中该废料固体物质在一个方向上移动，而接触该移动废料固体物质的该浙滤液在另一个方向上移动。
12.根据前述权利要求中任何一项所述的方法，其中要从废料中去除的该第一杂质包括氯化钠、硫酸钠、或这两者。
13.根据前述权利要求中任何一项所述的方法，其中该浙滤液包括离开碳酸氢钠结晶器的清除液、离开一水碳酸钠结晶器的清除液、矿井水、稀液、或它们的任何组合。
14.根据前述权利要求中任何一项所述的方法，其中溶解该浙滤残渣形成包括小于 20 %碳酸钠的不饱和的碳酸钠液体。
15.根据前述权利要求中任何一项所述的方法，进一步包括在溶解该浙滤残渣之后在该液体中溶解煅烧的天然碱或者在溶解该浙滤残洛的过程中溶解煅烧的天然碱。
16.根据前述权利要求中任何一项所述的方法，其中进行该第二杂质去除步骤。
17.根据权利要求16所述的方法，其中该第一杂质不同于该第二杂质。
18.根据权利要求17所述的方法，其中该第一杂质包括氯化钠、硫酸钠、或两者，并且其中该第二杂质包括硅酸盐。
19.根据权利要求16-18中任何一项所述的方法，其中该镁化合物包括一种或多种水溶性镁盐或基本上由一种或多种水溶性镁盐组成。
20.根据权利要求16-19中任何一项所述的方法，其中该镁化合物包括氯化镁或基本上由氯化镁组成。
全文摘要
一种用于从废料固体中去除杂质，以提供用于生产结晶碳酸钠、碳酸氢盐和/或其他衍生物的工艺的至少一部分合适的结晶器原料的方法。该方法包括将废料固体接触沥滤液以溶解至少一种杂质和溶解所生成的沥滤残渣。沥滤可包括堆渗透。沥滤液可包括一种结晶器清除液、一种工艺废料流出物、矿井水、或它们的混合物。该方法可以进一步包括在将生成的沥滤残渣溶解以去除另一种杂质期间或之后，添加镁化合物到生成的沥滤残渣。该废料固体优选包括含有这种杂质的一种池固体。该池固体可以从接收一种或多种结晶器清除液和/或一种或多种其他工艺废料流出物的池回收。该池固体可包含碳酸钠、它的任何水合物、碳酸氢钠和/或碳酸氢三钠。要去除的杂质可能包括氯化钠、硫酸钠、硅酸盐、和/或有机物。
文档编号C01D7/22GK103025660SQ201180033567
公开日2013年4月3日 申请日期2011年5月3日 优先权日2010年5月4日
发明者R·O·胡格赫斯, J·A·莫特, A·范登多伦, J·D·菲利普, D·W·史密斯 申请人:索尔维化学有限公司