本發(fā)明屬于工業(yè)鹽的生產(chǎn)領(lǐng)域，特別涉及一種節(jié)能型金屬鈉鹽及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
：金屬鈉的生產(chǎn)由原料干燥、電解、精制、鑄鈉等工序組成。熔融電解法以精制氯化鈉(金屬鈉鹽)為主要原材料，添加氯化鋇、氯化鈣，通過熔融電解得到金屬鈉和副產(chǎn)物氯氣。金屬鈉鹽中SO42-含量是一項(xiàng)非常重要的質(zhì)量指標(biāo)，直接影響到電解NaCl生產(chǎn)金屬鈉時(shí)電級(jí)棒的使用壽命，容易造成積渣多、換膜勤和設(shè)備堵塞等現(xiàn)象，造成電流效率下降，增加了電耗量的同時(shí)也加重了對(duì)電解槽的腐蝕，導(dǎo)致生產(chǎn)成本的上升。因此，金屬鈉生產(chǎn)企業(yè)一般都要求將金屬鈉鹽的SO42-含量(質(zhì)量含量，下同)控制在0.05％以下，最佳為0.03％以下。一些金屬鈉鹽生產(chǎn)企業(yè)采用非常嚴(yán)格而復(fù)雜的鹵水凈化程序來控制產(chǎn)品中SO42-的含量，也有企業(yè)采用淘洗法對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行二次洗滌來獲得合格的金屬鈉鹽，但這些方法對(duì)工藝要求較高，造成了生產(chǎn)成本的增加。熔融電解時(shí)氯化鈉需要處于熔融狀態(tài)，而氯化鈉的熔點(diǎn)達(dá)801℃，能耗較高且對(duì)裝置要求較高。為了降低熔融電解時(shí)電解質(zhì)的熔點(diǎn)，一般需加入摻料鹽形成混合電解質(zhì)，如以氯化鈉、氯化鈣(782℃)、氯化鋇(963℃)形成的三元體系或以氯化鈉、氯化鈣組成的二元體系，可大幅度降低電解時(shí)所需的溫度，使熔點(diǎn)從801℃降到500℃左右。但是除了熔融溫度以外，電導(dǎo)也是影響電解效率的一項(xiàng)重要理化性質(zhì)，熔融溫度過高或過低，都將引起電解質(zhì)電導(dǎo)降低、導(dǎo)電能力變?nèi)?，?dǎo)致電解槽總電流強(qiáng)度的升高。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明提供了一種節(jié)能型金屬鈉鹽，鈉鹽中SO42-含量不高于0.02％，可降低生產(chǎn)金屬鈉的三元體系和二元體系的熔融溫度，并提高電導(dǎo)效率，本發(fā)明的金屬鈉鹽包括由芒硝型或石膏型鹵水經(jīng)過鹵水凈化、蒸發(fā)濃縮、離心脫水、干燥、并控制粒徑為104um～840um得到的產(chǎn)物，上述金屬鈉鹽還包括熔點(diǎn)降低助劑和(或)電導(dǎo)提高助劑，其中，熔點(diǎn)降低助劑占金屬鈉鹽質(zhì)量的0.5～5％，電導(dǎo)提高助劑占金屬鈉鹽質(zhì)量的0.5～2％，熔點(diǎn)降低助劑為醋酸鈉、氯化鍶中的一種或兩種的混合，電導(dǎo)提高助劑為氟化鈉、氯化鉀、氯化銣、氯化銫中的一種或兩種以上的混合。本發(fā)明還提供了一種上述金屬鈉鹽的制備方法：(1)芒硝型或石膏型鹵水經(jīng)過鹵水凈化、蒸發(fā)濃縮、離心脫水、干燥，該步驟中得到的產(chǎn)物中，SO42-含量為0.05～0.07％，含有少量大顆粒鹽和粉鹽；(2)將步驟(1)得到的產(chǎn)物用20～30目篩網(wǎng)過篩，保留能通過篩網(wǎng)的鹽，生產(chǎn)金屬鈉時(shí)，原料金屬鈉鹽必需經(jīng)高溫氣流干燥系統(tǒng)將鹽中水分含量降至0.1％以下，如果原料金屬鈉鹽顆粒太粗，在生產(chǎn)金屬鈉的干燥階段，高溫氣流干燥系統(tǒng)很難將鹽烘干，從而增加電耗成本，本步驟至少可篩除產(chǎn)物中粒徑大于840um的大顆粒鹽；(3)將步驟(2)中過篩后的產(chǎn)物用60～140目篩網(wǎng)過篩，保留不能通過篩網(wǎng)的鹽，本申請(qǐng)的發(fā)明人首先意識(shí)到：金屬鈉鹽自帶的粉鹽更容易吸附鹵水中的SO42-，如果將金屬鈉鹽中的粉鹽去除，將大大降低產(chǎn)品中SO42-含量，提高金屬鈉鹽的品質(zhì)，同時(shí)，這一措施也避免了細(xì)粉鹽會(huì)隨著廢熱風(fēng)被排放而降低金屬鈉鹽的使用效率，本步驟至少可篩除產(chǎn)物中粒徑小于104um的小顆粒粉鹽；(4)向步驟(3)的產(chǎn)物中加入熔點(diǎn)降低助劑和(或)電導(dǎo)提高助劑，混勻后即得本發(fā)明的節(jié)能型金屬鈉鹽，本發(fā)明在金屬鈉鹽中添加的熔點(diǎn)降低助劑和(或)電導(dǎo)提高助劑，在電解熔融生產(chǎn)金屬鈉的過程中，不產(chǎn)生有害揮發(fā)性氣體或者沉淀，不會(huì)對(duì)電解工序的順利進(jìn)行有任何不利影響。本發(fā)明還提供了一種上述節(jié)能型金屬鈉鹽的應(yīng)用：向該金屬鈉鹽中添加氯化鈣和氯化鋇，或者僅添加氯化鈣，形成三元熔融體系或二元熔融體系并制備金屬鈉，除了氯化鈣和氯化鋇，本發(fā)明添加的熔點(diǎn)降低助劑醋酸鈉和氯化鍶，可使三元(或二元)體系的熔融溫度進(jìn)一步降低，起到節(jié)能效果，然而除了熔融溫度以外，電導(dǎo)也是影響電解效率的一項(xiàng)重要理化性質(zhì)；熔融溫度并非越低越好，熔融溫度過高或過低，都將引起電導(dǎo)降低，電解質(zhì)導(dǎo)電能力變?nèi)?，?dǎo)致電解槽總電流強(qiáng)度的升高，電導(dǎo)率的最高值在610～630℃，溫度低于610℃或者高于630℃，都會(huì)導(dǎo)致電導(dǎo)降低；本發(fā)明在金屬鈉鹽中添加的電導(dǎo)提高助劑氟化鈉、氯化鉀、氯化銣、氯化銫，旨在提高電導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)電解槽總電流強(qiáng)度的降低，節(jié)能降耗。本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明只需對(duì)現(xiàn)有的普通金屬鈉鹽進(jìn)行適當(dāng)改進(jìn)：兩次過篩、并添加適量助劑混勻，就可以直接應(yīng)用于金屬鈉的生產(chǎn)，解決了其他制備方法過程復(fù)雜、設(shè)備要求高、能耗大的缺點(diǎn)；本發(fā)明去除了普通金屬鈉鹽中的大顆粒鹽，可使高溫氣流干燥系統(tǒng)更快地將金屬鈉鹽中的水分含量降至0.1％以下(見表1)，節(jié)約電耗成本；將金屬鈉鹽中的小顆粒粉鹽去除，可降低產(chǎn)品中SO42-含量至0.02％以下(見表2)，延長(zhǎng)了電解金屬鈉鹽生產(chǎn)金屬鈉時(shí)電級(jí)棒的使用壽命，減輕了對(duì)電解槽的腐蝕，提高了電流效率，減少了電耗量，并且降低了金屬鈉鹽隨著廢熱風(fēng)被排放的幾率，減少浪費(fèi)，提高了使用效率；本發(fā)明由于添加了熔點(diǎn)降低助劑和電導(dǎo)提高助劑，能夠?qū)⒅苽浣饘兮c工藝中的共融溫度降低5～20℃(見表3)，電導(dǎo)提高1～5％(見表4)，對(duì)產(chǎn)品和環(huán)境無污染，成本低，適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。具體實(shí)施方式實(shí)施例1(1)芒硝型或石膏型鹵水經(jīng)過鹵水凈化、蒸發(fā)濃縮、離心脫水、干燥，所得產(chǎn)物中SO42-含量為0.07％；(2)將步驟(1)得到的產(chǎn)物用20目篩網(wǎng)過篩，保留能通過篩網(wǎng)的鹽，篩除粒徑大于840um的大顆粒鹽；(3)將步驟(2)中過篩后的產(chǎn)物用80目篩網(wǎng)過篩，保留不能通過篩網(wǎng)的鹽，可篩除粒徑小于178um的小顆粒粉鹽。對(duì)上述得到的鹽產(chǎn)物稱取500g進(jìn)行80℃干燥，記錄鹽中水分含量降至0.1％以下所需時(shí)間；并且對(duì)上述鹽產(chǎn)物進(jìn)行硫酸根離子的檢測(cè)，具體結(jié)果請(qǐng)見表1和表2。將實(shí)施例1步驟(2)中的篩網(wǎng)依次替換為25目、30目，其余操作不變。對(duì)所得鹽產(chǎn)物稱取500g進(jìn)行80℃干燥，記錄鹽中水分含量降至0.1％以下所需時(shí)間；并且對(duì)所得鹽產(chǎn)物進(jìn)行硫酸根離子的檢測(cè)，具體結(jié)果請(qǐng)見表1。將實(shí)施例1步驟(3)中的篩網(wǎng)依次替換為60目、100目、120目、140目，其余操作不變。對(duì)所得鹽產(chǎn)物稱取500g進(jìn)行80℃干燥，記錄鹽中水分含量降至0.1％以下所需時(shí)間；并且對(duì)所得鹽產(chǎn)物進(jìn)行硫酸根離子的檢測(cè)，具體結(jié)果請(qǐng)見表2。對(duì)比實(shí)施例1(1)同實(shí)施例1；(2)將步驟(1)得到的產(chǎn)物用20目篩網(wǎng)過篩，保留能通過篩網(wǎng)的鹽，篩除粒徑大于840um的大顆粒鹽。對(duì)上述得到的鹽產(chǎn)物稱取500g進(jìn)行80℃干燥，記錄鹽中水分含量降至0.1％以下所需時(shí)間；并且對(duì)上述鹽產(chǎn)物進(jìn)行硫酸根離子的檢測(cè)，具體結(jié)果請(qǐng)見表2。對(duì)比實(shí)施例2(1)同實(shí)施例1；(2)將步驟(1)得到的產(chǎn)物用80目篩網(wǎng)過篩，保留不能通過篩網(wǎng)的鹽，可篩除粒徑小于178um的小顆粒粉鹽。對(duì)上述得到的鹽產(chǎn)物稱取500g進(jìn)行80℃干燥，記錄鹽中水分含量降至0.1％以下所需時(shí)間；并且對(duì)上述鹽產(chǎn)物進(jìn)行硫酸根離子的檢測(cè)，具體結(jié)果請(qǐng)見表1。表1篩網(wǎng)目數(shù)烘干時(shí)間(min)20(實(shí)施例1)2525233020對(duì)比實(shí)施例230(鹽中水分含量仍未降至0.1％)表2篩網(wǎng)目數(shù)過篩后SO42-含量(％)600.00980(實(shí)施例1)0.0111000.0151200.0161400.018對(duì)比實(shí)施例10.071實(shí)施例2向?qū)嵤├?中制備的金屬鈉鹽產(chǎn)品中分別加入不同比例的氟化鈉、氯化鉀、氯化銣、氯化銫，再添加一定質(zhì)量比例的氯化鈣和氯化鋇，或者僅添加氯化鈣，攪拌均勻即得生產(chǎn)金屬鈉的三元熔融體系或二元熔融體系，可直接應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)金屬鈉。添加上述各種電導(dǎo)提高助劑后，三元體系和二元體系的電導(dǎo)變化如表3所示。表3實(shí)施例3向?qū)嵤├?中得到的三元熔融體系或二元熔融體系中分別加入不同比例的醋酸鈉或氯化鍶，攪拌均勻可直接應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)金屬鈉。添加上述各種熔點(diǎn)降低助劑后，三元體系和二元體系的熔點(diǎn)變化如表4所示。表4當(dāng)前第1頁1 2 3