一种从碳化法白炭黑工艺中回收碳酸钠的方法与流程

本发明属于资源回收，尤其涉及一种从碳化法白炭黑工艺中回收碳酸钠的方法。

背景技术：

1、碳化法生产白炭黑时，其母液中含有碳酸钠，浓度低却有较高ph值，若直接外排会导致土地盐碱化，并导致渔业环境、水产资源的破坏。另一方面，碳酸钠广泛应用于化工、冶金、建材等领域，回收和资源化利用价值高。

2、目前，废水中去除碳酸钠的方法主要包括冷冻结晶法、溶剂萃取法、离子交换法。冷冻结晶法是利用溶解度差异，从各种废水中回收提取碳酸钠的常用手段，根据体系内成分不同，可以选择以碳酸钠形式提取或以碳酸氢钠形式提取；而离子交换法与溶剂萃取法最终均需要用酸中和，导致大量含盐废水排放，增加环境负担。

3、比如公告号为cn215326968u的授权的中国实用新型专利的一种亚硝酸钾副产碳酸钠的回收系统，包括加热箱和冷却箱，通过高温蒸发出碳酸钠晶体，再低温析出亚硝酸钾晶体，对碳酸钠进行回收。该方法直接将液体进行蒸发，能耗较高，且仍有部分碳酸钠在残余母液中难以回收，回收率低。

4、比如公告号为cn112875727a的授权的中国发明专利的一种从氯代乙酰苯胺母液中回收碳酸钠和氯化钠方法，包括以下步骤：向母液中加入除氯剂进行预处理；将处理好的母液通过吸附树脂柱去除有机残留物；处理好的母液进行蒸馏浓缩，以分离其中的氯化钠与碳酸钠。该方法直接将大量滤液进行蒸馏，消耗大量能源，且氯化钠与碳酸钠分离不彻底，纯度只能达到95％。

5、综上所述，对于碳酸钠的回收，还需要考虑到能耗，选择合适的分离方法，以达到较高的回收率，同时尽可能简化操作，降低成本。

技术实现思路

1、本发明提供一种从碳化法白炭黑工艺中回收碳酸钠的方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种从碳化法白炭黑工艺中回收碳酸钠的方法，包括以下步骤；

3、s1、固液分离碳化法制备白炭黑的浆料，得到滤饼与碳化母液；

4、s2、将s1步骤中得到的滤饼以多级逆流洗涤的方法进行洗涤，得到增浓洗液(含碳酸钠、碳酸氢钠的水溶液)和水溶物含量满足标准的白炭黑样品，样品经干燥后得到白炭黑产品；

5、s3、将s1步骤中得到的碳化母液与s2中得到的增浓洗液混合后，经精密过滤去除其中的悬浮颗粒物，得到混合液；

6、s4、将s3步骤中得到的混合液加热通气进行湿分解；

7、s5、将s4步骤中得到的分解液使用电渗析设备进行增浓，得到电渗析浓水及稀水；

8、s6、将s5步骤中得到的电渗析浓水进行蒸发结晶，再经固液分离后，得到晶体和结晶母液，母液返回s5步骤的电渗析；

9、s7、将s6步骤中所得的晶体经干燥、煅烧后，得到碳酸钠。

10、进一步的，s1步骤所述的白炭黑浆料中的主要物质包括水、白炭黑(sio2)、碳酸钠、碳酸氢钠、悬浮sio2微粒，通过压滤实现固液分离；

11、所述压滤设备工作压力为0.4～0.6mpa，优选为0.6mpa。

12、进一步的，s1步骤所述的白炭黑浆料中的主要物质包括水、白炭黑(sio2)、碳酸钠、碳酸氢钠、悬浮sio2微粒，通过压滤实现固液分离；

13、所述压滤设备工作压力为0.4～0.6mpa，优选为0.6mpa；

14、所述多级逆流洗涤操作中，将n级洗液中的60～70％与n-2级滤饼混合后进行第n-1级浆化洗涤，将n级洗液中的30～40％与n-1级滤饼混合后进行第n级浆化洗涤；

15、所述多级逆流洗涤操作中，第n级浆化完成料在固液分离后，使用10％-20％的n+1级洗液用于n级固液分离滤饼的淋洗；

16、所述多级逆流洗涤操作中，最后一级的浆化洗涤和或淋洗时用新鲜水；优选地，最后一级浆化洗涤和或淋洗时新鲜水的加入量总和为n-1级滤饼总质量的0.3～5倍，优选为0.5～4倍。

17、进一步的，s3步骤精密过滤使用微孔滤膜；

18、所述精密过滤操作重复进行2～5次，优选为3次；

19、所述精密过滤时使用的滤膜孔径≤0.45μm；

20、所述各次精密过滤使用不同孔径的滤膜；

21、所述过滤为先使用0.45μm滤膜进行1次过滤，再使用0.22μm滤膜进行2次过滤。

22、进一步的，s4步骤所述的湿分解在加热、搅拌状态下进行；

23、所述加热温度为60～90℃，优选为70～80℃；

24、所述搅拌速度为100～500rpm，优选为300rpm；

25、湿分解时通入气体，所述其他为空气、氮气及氩气中的一种或任意两种组合，优选为空气；

26、所述气体的每分钟通入体积量为溶液体积的0.5～1倍，优选为0.6～0.8倍；

27、所述湿分解时间为3～8h，优选为4～5h。

28、进一步的，s5步骤所述的电渗析操作时，浓水池与物料池中加入的混合液的质量比为1:1～1:3；

29、所述电渗析为两级电渗析，其中，一级电渗析操作的控制终点为：浓水电导率为80～120ms/cm，更优选为100～120ms/cm；二级电渗析操作的控制终点为：浓水电导率大于等于180ms/cm；

30、所述电渗析设备工作温度小于40℃。

31、进一步的，s6步骤所述的蒸发结晶的温度为60～95℃，优选为70～80℃；蒸发水量为总体积的2/3。

32、本发明的有益效果是：

33、本发明中，首先通过逆流洗涤的方式将滤饼中夹带的碳酸钠、碳酸氢钠洗涤出来并得到增浓洗液，随后将增浓洗液与碳化母液一起通过精密过滤去除细微的悬浮颗粒物，再经湿分解将溶解度低的碳酸氢钠尽可能多地转变为溶解度高的碳酸钠，随后进入电渗析设备增浓，再将浓水经蒸发结晶后得到混合晶体，最后干燥煅烧得到碳酸钠，从而实现了副产物以碳酸钠形式的高效回收，回收率高，所得产品纯度高，所述方法操作简单，成本较低，具有较好的应用前景。

技术特征：

1.一种从碳化法白炭黑工艺中回收碳酸钠的方法，其特征在于：包括以下步骤；

2.根据权利要求1所述的一种从碳化法白炭黑工艺中回收碳酸钠的方法，其特征在于：s1步骤所述的白炭黑浆料中的物质包括水、白炭黑(sio2)、碳酸钠、碳酸氢钠、悬浮sio2微粒，通过压滤实现固液分离；

3.根据权利要求1所述的一种从碳化法白炭黑工艺中回收碳酸钠的方法，其特征在于：s1步骤所述的白炭黑浆料中的物质包括水、白炭黑(sio2)、碳酸钠、碳酸氢钠、悬浮sio2微粒，通过压滤实现固液分离；

4.根据权利要求1所述的一种从碳化法白炭黑工艺中回收碳酸钠的方法，其特征在于：s3步骤精密过滤使用微孔滤膜；

5.根据权利要求1所述的一种从碳化法白炭黑工艺中回收碳酸钠的方法，其特征在于：s4步骤所述的湿分解在加热、搅拌状态下进行；

6.根据权利要求1所述的一种从碳化法白炭黑工艺中回收碳酸钠的方法，其特征在于：s5步骤所述的电渗析操作时，浓水池与物料池中加入的混合液的质量比为1:1～1:3；

7.根据权利要求1所述的一种从碳化法白炭黑工艺中回收碳酸钠的方法，其特征在于：s6步骤所述的蒸发结晶的温度为60～95℃，优选为70～80℃；蒸发水量为总体积的2/3。

技术总结
本发明公开了一种从碳化法白炭黑工艺中回收碳酸钠的方法，属于资源回收领域，所述方法包括：碳化法白炭黑浆料经固液分离后得到碳化母液和滤饼，滤饼进行多级逆流洗涤，得到增浓洗液；碳化母液和增浓洗液混合后，通过精密过滤去除悬浮颗粒物后，再经湿分解将其中的碳酸氢钠转变为碳酸钠；之后，借助电渗析浓缩进一步增浓，电渗析浓水经过蒸发结晶后得到碳酸钠晶体，再经干燥后得到碳酸钠。本发明所述方法，通过产品多级逆流洗涤在降低新鲜水用量的情况下确保产品洗涤效果；通过控制多种方法联用实现溶液中碳酸钠、碳酸氢钠的梯级增浓，最后提高蒸发结晶、干燥煅烧得到碳酸钠，从而实现了碳化法白炭黑工艺中碳酸钠的高效回收，具有较好的工业应用前景。

技术研发人员：许嘉文,张红玲,阙伟东,徐红彬,毛善兵,邢宁宁,王永庆,周鹏,于方琪,董玉明
受保护的技术使用者：确成硅化学股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15