本發(fā)明涉及一種利用硫酸鈉作為鈉離子來源制取純堿的方法，特別涉及一種利用硫酸鈉和白云石為原料制取純堿聯(lián)產(chǎn)石膏和堿式碳酸鎂的方法。

背景技術(shù)：

純堿是最重要的基礎(chǔ)化工原料之一，被稱為“化工之母”，其產(chǎn)量和消費(fèi)量通常被作為衡量一個(gè)國家工業(yè)發(fā)展水平的標(biāo)志之一。純堿廣泛用于建筑領(lǐng)域、化學(xué)工業(yè)、冶金工業(yè)、印染工業(yè)、制革工業(yè)、日化領(lǐng)域、食品工業(yè)。建筑領(lǐng)域的玻璃工業(yè)是純堿的最大消費(fèi)部門，每噸玻璃消耗純堿0.2噸?；瘜W(xué)工業(yè)用于制水玻璃、重鉻酸鈉、硝酸鈉、氟化鈉、小蘇打、硼砂、磷酸三鈉等。冶金工業(yè)用作冶煉助熔劑、選礦用浮選劑，煉鋼和煉銻用作脫硫劑。印染工業(yè)用作軟水劑。制革工業(yè)用于原料皮的脫脂、中和鉻鞣革和提高鉻鞣液堿度。還用于生產(chǎn)合成洗滌劑添加劑三聚磷酸鈉和其他磷酸鈉鹽等。食用級(jí)純堿用于生產(chǎn)味精、面食等。

從2001年以來中國純堿消費(fèi)量在逐年大幅度增長(zhǎng)，說明中國純堿需求量也仍有很大的潛力。隨著消費(fèi)量和對(duì)外出口量的增長(zhǎng)，純堿生產(chǎn)量也在進(jìn)一步增長(zhǎng)。

自然界中天然堿礦源低于市場(chǎng)需求，且天然堿法中氯化物含量的指標(biāo)控制問題嚴(yán)重影響其發(fā)展，故天然堿法并非長(zhǎng)期穩(wěn)定制堿的工藝。目前，國內(nèi)外生產(chǎn)純堿的工業(yè)方式主要有天然堿法、索爾維制堿法、侯氏制堿法，而具有140多年歷史的索爾維制堿法仍然是當(dāng)今世界上最重要的化學(xué)制堿法。自從索爾維制堿法占據(jù)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)至今100多年，盡管人們進(jìn)行了多種嘗試，但至今沒有任何其它化學(xué)制堿法能與索爾維制堿法競(jìng)爭(zhēng)，但其固有的原料利用率低、廢液排放量大的缺點(diǎn)依然無法克服。其生產(chǎn)純堿能耗約為9.3GJ/t～13.6GJ/t，這些能量主要通過燃燒煤炭獲得，這導(dǎo)致大量的CO₂排放，并且原料利用率低，其原料鈉利用率只有75％左右，氯離子利用率為0％，而且每生產(chǎn)1t純堿就要排放10m³的廢液。侯氏制堿法是我國著名化學(xué)家在索爾維制堿法基礎(chǔ)上的改進(jìn)，該法將原料鈉利用率提高到了96％以上，但該法需要建造合成氨工廠(能耗更大)或從合成氨工廠購買原料，成本高。侯氏制堿法在經(jīng)濟(jì)成本上具有很大的劣勢(shì)。

根據(jù)我國“十三五”規(guī)劃，“十三五”期間(2016年—2021年)純堿行業(yè)將以節(jié)能減排為著力點(diǎn)，在全行業(yè)重點(diǎn)推廣22項(xiàng)節(jié)能技術(shù)，通過升級(jí)改造，提升行業(yè)的生態(tài)環(huán)保水平，推進(jìn)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)。行業(yè)協(xié)會(huì)總結(jié)出的這22項(xiàng)節(jié)能減排技術(shù)，主要包括純堿行業(yè)通用節(jié)能技術(shù)、氨堿法節(jié)能技術(shù)、聯(lián)堿法節(jié)能技術(shù)以及天然堿節(jié)能技術(shù)四個(gè)方面。而在這22項(xiàng)技術(shù)中，目前著力推廣兩項(xiàng)核心技術(shù)，分別為水平帶式濾堿系列節(jié)能技術(shù)和粉體流涼堿節(jié)能技術(shù)。但實(shí)際上這22項(xiàng)技術(shù)是在原有的索爾維制堿法和侯氏制堿法基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，并未能觸及根本性的節(jié)能及污染問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)所用制堿法存在的不足與現(xiàn)狀，本發(fā)明的目的旨在提出一種新的制堿技術(shù)——利用芒硝和白云石制取純堿聯(lián)產(chǎn)石膏和堿式碳酸鎂的方法，以克服現(xiàn)有制堿技術(shù)存在的能耗高、生產(chǎn)過程廢料排放多、生產(chǎn)成本高、原料利用率低等問題，同時(shí)高效利用白云石中的鈣、鎂資源。

本發(fā)明的基本思路是通過膜電解促進(jìn)反應(yīng)進(jìn)行的同時(shí)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)物的分離，將多個(gè)反應(yīng)過程融入同一個(gè)反應(yīng)體系，在低電壓常溫常壓下制取純堿，同時(shí)根據(jù)鈣、鎂離子與不同陰離子結(jié)合產(chǎn)生沉淀溶解度的巨大差異設(shè)計(jì)了優(yōu)化的工藝方案，使制堿過程中的副產(chǎn)物轉(zhuǎn)變?yōu)楦吒郊又档漠a(chǎn)物，在分別制取純堿、石膏、堿式碳酸鎂的過程中不產(chǎn)生任何三廢。

針對(duì)上述目的，本發(fā)明提供的利用芒硝和白云石制取純堿聯(lián)產(chǎn)石膏和堿式碳酸鎂的方法，主要包括以下步驟：

(1)將陽離子交換膜置于電解槽中，將電解槽分為陽極區(qū)和陰極區(qū)，在陽極區(qū)加入鈉鹽溶液作為陽極電解液且為反應(yīng)原料，陰極區(qū)加入飽和碳酸氫鈉溶液作為陰極電解液，在陽極電極和陰極電極之間施加直流電，陰極電解液中的碳酸氫根電離出的氫離子在陰極電極上還原為氫氣并在陰極電解液中生成碳酸根，與此同時(shí)陽極電解液中自由流動(dòng)的鈉離子在電流作用下透過陽離子交換膜到達(dá)陰極區(qū)與陰極液中的碳酸根結(jié)合生成碳酸鈉，得到碳酸鈉溶液，在陽極電極上氫氣氧化生成的氫離子與陽極電解液中的鈉鹽陰離子結(jié)合生成的酸性溶液；

(2)當(dāng)陽極區(qū)溶液中的氫離子升至設(shè)定濃度后導(dǎo)出陽極區(qū)溶液，加入白云石進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)在釋放二氧化碳的同時(shí)生成含有鈣鹽和鎂鹽的混合溶液，之后再加入芒硝反應(yīng)，在使混合溶液中的鈣鹽轉(zhuǎn)變?yōu)殁c鹽的同時(shí)生成產(chǎn)物硫酸鈣沉淀，碳酸鈣沉淀經(jīng)過濾、烘干得到產(chǎn)物石膏，濾液與部分步驟(1)中陰極區(qū)的碳酸鈉溶液進(jìn)行混合反應(yīng)，在使鎂鹽轉(zhuǎn)變?yōu)殁c鹽的同時(shí)生成產(chǎn)物碳酸鎂沉淀，碳酸鎂沉淀經(jīng)降溫、過濾、烘干得到粉體堿式碳酸鎂產(chǎn)物，濾液轉(zhuǎn)變?yōu)楦缓c鹽的溶液循環(huán)返回陽極區(qū)；

(3)將步驟(1)中陰極區(qū)生成的碳酸鈉溶液一部分用于步驟(2)中堿式碳酸鎂的制備，余下的碳酸鈉溶液泵入二氧化碳吸收塔，溶液中的碳酸鈉與鼓入二氧化碳吸收塔內(nèi)的二氧化碳反應(yīng)，得到飽和碳酸氫鈉溶液的同時(shí)產(chǎn)生碳酸氫鈉結(jié)晶，過濾后濾液循環(huán)返回陰極區(qū)，碳酸氫鈉結(jié)晶經(jīng)煅燒后制得純堿。

上述實(shí)施方案中，步驟(1)中陽極區(qū)加入的所述鈉鹽溶液為鈉鹽水溶液，優(yōu)先選用鈉鹽濃度為0.1mol/L～10mol/L的鈉鹽水溶液；所述鈉鹽的陰離子可為有機(jī)酸根離子或無機(jī)酸根離子，即可為甲酸根離子、乙酸根離子、草酸根離子、氯根離子、硫酸根離子、硝酸根離子等中的一種。

上述實(shí)施方案中，步驟(2)中所述芒硝可為天然礦物芒硝或工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)物芒硝；所述芒硝優(yōu)先采取以配制成硫酸鈉濃度0.1mol/L～10mol/L的水溶液的方式加入。

上述實(shí)施方案中，步驟(2)中所述白云石的粒度控制一般大于10目，優(yōu)先控制在10～500目范圍。

上述實(shí)施方案中，步驟(3)中所述的鼓入二氧化碳吸收塔的二氧化碳的來源，優(yōu)先由步驟(2)中陽極區(qū)酸性溶液加入白云石反應(yīng)所生成的二氧化碳來提供。

上述實(shí)施方案中，步驟(1)中所述陽極電極優(yōu)先選用氣體擴(kuò)散電極。最好利用陰極產(chǎn)生的氫氣作為陽極氣體擴(kuò)散電極的氫氣來源。步驟(1)中所述陰極電極所產(chǎn)生的氫氣，最好是經(jīng)氣液分離并干燥后通過氫氣緩沖罐通入陽極電極作為氫氣來源。

上述實(shí)施方案中，步驟(1)中所述陰極電極的材質(zhì)包括金屬鉑、金屬鈀、金屬鎳中的一種。

本發(fā)明利用陰極電極產(chǎn)生的氫氣作為陽極電極的氫氣來源，且利用陽極區(qū)產(chǎn)生的酸性溶液與白云石反應(yīng)生成的二氧化碳作為二氧化碳吸收塔的二氧化碳來源時(shí)，芒硝與白云石反應(yīng)制取純堿聯(lián)產(chǎn)石膏和堿式碳酸鎂的總反應(yīng)如下：

Na₂SO₄+CaMg(CO₃)₂→CaSO₄+Na₂CO₃+4MgCO₃·Mg(OH)₂·5H₂O

上述技術(shù)方案中，利用芒硝、白云石制取純堿聯(lián)產(chǎn)石膏和堿式碳酸鎂的方法工藝過程主要包含以下幾組反應(yīng)過程：

1、白云石酸解：

CaMg(CO₃)₂+HX→CaX+MgX+H₂O+CO₂；

2、加入芒硝制取碳酸鈣沉淀：

CaX+Na₂SO₄→CaSO₄+NaX；

3、制取沉淀堿式碳酸鎂：

MgX+Na₂CO₃→4MgCO₃·Mg(OH)₂·5H₂O+NaX；

4、膜電解產(chǎn)生碳酸鈉：

Na⁺+OH^-+NaHCO₃+H₂O→Na₂CO₃；

5、吸收CO₂制取過飽和碳酸氫鈉：

Na₂CO₃+CO₂+H₂O→NaHCO₃；

6、碳酸氫鈉固體煅燒制取純堿：

NaHCO₃→Na₂CO₃+CO₂+H₂O

本發(fā)明利用芒硝和白云石制取純堿聯(lián)產(chǎn)石膏和堿式碳酸鎂的方法，以電能作為外加能量打破反應(yīng)平衡，陽離子交換膜將生成的碳酸鈉溶液與酸液分隔開，同時(shí)利用陽離子交換膜將鈉鹽NaX中的鈉離子交換到陰極區(qū)，從而利用弱酸性的CO₂制取強(qiáng)酸性的HX酸，再利用制取的HX酸與白云石反應(yīng)生成高濃度Ca/Mg鹽溶液的同時(shí)生成CO₂，生成的CO₂作為制取純堿的碳源原料。解決了傳統(tǒng)化學(xué)方法制取純堿時(shí)，氯離子無法利用、鈉離子的利用率低的問題。在常溫常壓條件下，僅需要0.8V的電壓便可進(jìn)行反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了低能耗高效率的純堿生產(chǎn)，為解決化學(xué)方法制取純堿提供了一種全新的方法。這些特點(diǎn)從根本上解決了現(xiàn)有制堿行業(yè)能耗高、廢物多的問題，符合現(xiàn)階段“十三五”計(jì)劃制堿行業(yè)的需求。

本發(fā)明提出的利用芒硝和白云石制取純堿聯(lián)產(chǎn)石膏和堿式碳酸鎂的方法，產(chǎn)品附加值高，工藝簡(jiǎn)單、能耗低、產(chǎn)量大、生產(chǎn)周期短，生產(chǎn)能耗為5.3GJ/t-7.7GJ/t，原料鈉的利用率大于90％，沒有任何廢液、廢渣的排放，相較于傳統(tǒng)的化學(xué)方法生產(chǎn)純堿，有著巨大的工業(yè)運(yùn)用價(jià)值。本發(fā)明聯(lián)產(chǎn)的石膏不含磷、氟等多種雜質(zhì)，純度非常高，可直接作為建筑原料使用，性價(jià)比極高；聯(lián)產(chǎn)的堿式碳酸鎂附加值極高，市場(chǎng)售價(jià)大于3000元/噸，可以用作化學(xué)冷卻劑和作制備高純鎂砂、鎂鹽系列產(chǎn)品的原料和食品及各種化工產(chǎn)品的添加劑和改良劑等，也可用于制造高級(jí)玻璃制品、鎂鹽、顏料、油漆和日用化學(xué)品等。

本發(fā)明以白云石和芒硝為制取原料，原料來源十分豐富。白云石是一種富含鈣和鎂的碳酸鹽礦物，化學(xué)表達(dá)式為CaMg(CO₃)₂。白云石在我國蘊(yùn)藏十分豐富，其礦儲(chǔ)量在40億噸以上，主要分布在山西、山東、遼寧、湖南、河北、四川盆地、塔里木盆地等地區(qū)，目前白云石的大規(guī)模利用途徑非常有限，因此價(jià)格低廉，大約為200元/噸。

十水硫酸鈉(Na₂SO₄·10H₂O)俗稱芒硝,無水硫酸鈉俗稱無水芒硝，常被籠統(tǒng)地稱為芒硝。芒硝礦產(chǎn)資源豐富，僅中國已探明的儲(chǔ)量就達(dá)到200億噸。據(jù)美國地質(zhì)調(diào)查局估計(jì)，全球硫酸鈉總產(chǎn)量約600萬噸/a，然而，芒硝的利用方法卻十分有限，這導(dǎo)致芒硝的使用量逐年下降。加強(qiáng)芒硝的綜合利用研究，探索將芒硝資源優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)的途徑，對(duì)于發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)具有重要的戰(zhàn)略意義和現(xiàn)實(shí)意義。

純堿全球年用量就達(dá)3000多萬噸，若將硫酸鈉作為鈉離子來源用于純堿的制備將為芒硝的利用找到廣闊的出路，多年來國內(nèi)外研究人員一直都在探索芒硝制堿的新途徑，據(jù)文獻(xiàn)統(tǒng)計(jì)，僅國內(nèi)近年來申請(qǐng)的芒硝制堿專利就達(dá)二三十份之多，但是幾乎都集中于傳統(tǒng)的方法，沒能實(shí)現(xiàn)實(shí)質(zhì)性的突破。

石膏，具有白度高、質(zhì)輕、導(dǎo)熱率低、不易燃、吸濕、收縮率低、抗震等特征，因此，在建筑材料上得到廣泛應(yīng)用。石膏，可用于建筑物裝飾材料和雕塑材料；也可用于生產(chǎn)膠結(jié)材料原料，包括建筑石膏及無水石膏膠結(jié)材料，以及高強(qiáng)石膏、填料石膏、石灰質(zhì)石膏膠結(jié)材料；還可用于生產(chǎn)紙面石膏板。目前建筑所用石膏多為磷石膏，磷石膏是在濕法磷酸生產(chǎn)過程中用磷礦石與硫酸反應(yīng)得到的以CaSO₄·nH₂O為主要成分的副產(chǎn)品，其中含有磷、氟等多種雜質(zhì)，影響了磷石膏的性能，使其不能直接應(yīng)用于石膏建材及高端產(chǎn)品的生產(chǎn)，必須加以預(yù)處理，增加了應(yīng)用成本。采用本發(fā)明方法聯(lián)產(chǎn)的石膏，則克服了磷石膏存在的不足，且是制取純堿的副產(chǎn)物，生產(chǎn)成本低。

本發(fā)明提出利用芒硝和白云石制取純堿聯(lián)產(chǎn)石膏和堿式碳酸鎂的方法，是具有重大經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)價(jià)值，可用于工業(yè)生產(chǎn)的純堿制取技術(shù)。

對(duì)于本發(fā)明需要注意的是，在本發(fā)明具體實(shí)施方式的優(yōu)選實(shí)施方案中，關(guān)于陽極電極、陰極電極采用種類，皆為包括但不僅限于的形式，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可根據(jù)實(shí)際需求利用實(shí)施方案中未記載的陽極、陰極電極，但在符合本發(fā)明內(nèi)容宗旨的前提下，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。并且，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠根據(jù)電解、離子交換膜的現(xiàn)有技術(shù)，在電源電壓、電解液濃度、加熱等操作參數(shù)，及針對(duì)電解槽陰極區(qū)、陽極區(qū)的分布、形狀等進(jìn)行改造，在符合本發(fā)明內(nèi)容宗旨的前提下，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

除了實(shí)施例中的或另外明確說明的，應(yīng)當(dāng)認(rèn)為說明書和權(quán)利要求書中使用的數(shù)值在所有情況下均可按照術(shù)語“約”進(jìn)行變化。因此，除非有相反的說明，否則說明書和權(quán)利要求書中所列出的數(shù)值均為近似值，可以按照本發(fā)明想要獲得的性能而變化。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述方法實(shí)施例1、2、3的工藝流程圖。

圖2為本發(fā)明所述方法實(shí)施例1、2、3的膜電解反應(yīng)過程的原理示意圖。

1-氣體擴(kuò)散電極(陽極電極)，2-陽離子交換膜，3-陰極電極，4-氫氣緩沖罐，5-二氧化碳吸收塔。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明的內(nèi)容，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

實(shí)施例1

本實(shí)施例的工藝過程和原理如附圖1和2所示。電解槽由只允許陽離子透過、而能阻止陰離子透過的陽離子交換膜2分隔為陽極區(qū)、陰極區(qū)兩個(gè)區(qū)域。在陽極區(qū)加入40ml濃度為3.2mol/L的NaAc溶液作為陽極電解液，在陰極區(qū)加入120ml濃度為1.14mol/L的飽和NaHCO₃溶液作為電解液的同時(shí)作為反應(yīng)原料，加載400mA直流電。采用氣體擴(kuò)散電極作為陽極電極1，采用金屬鎳電極作為陰極電極3。每隔10～20min利用針管注射器抽取0.5ml陽極液進(jìn)行氫離子濃度的測(cè)定，當(dāng)溶液中氫離子濃度高于3.168mol/L時(shí)，將陰電解液和陽極電解液分別取出，此時(shí)陽極液為濃度3.168mol/L的HAc溶液，陰極液為含0.08mol/L的NaHCO₃和1.06mol/L的Na₂CO₃混合液。

將所得40ml陽極酸液引入酸解反應(yīng)器與500目24g白云石反應(yīng)1h，溶解所產(chǎn)生CO₂被引入二氧化碳緩沖罐4，將溶液過濾得到40ml的0.79mol/L的Ca(Ac)₂和0.79mol/L的Mg(Ac)₂混合液。將該混合液引入含有4.4872g芒硝的反應(yīng)器中，在300rpm的攪拌下反應(yīng)1小時(shí)，過濾。濾餅在75℃下干燥，稱重為5.045g(CaSO₄·2H₂O，石膏)。濾液繼續(xù)被引入含有3.35gNa₂CO₃的反應(yīng)器中，在強(qiáng)攪拌作用下1小時(shí)，沉降1小時(shí)，過濾。濾餅在75℃下干燥，稱重為3.07g(4MgCO₃·Mg(OH)₂·5H₂O，堿式碳酸鎂)。此時(shí)對(duì)所得濾液進(jìn)行測(cè)試分析可知，溶液為35ml濃度3.2mol/L的NaAc溶液。此時(shí)將該溶液補(bǔ)充為40ml重新注入電解槽的陽極區(qū)。

將陰極區(qū)所得溶液通入二氧化碳吸收塔5，將陽極溶液酸解白云石所得CO₂通過二氧化碳緩沖罐4引入吸收塔，吸收完畢后，對(duì)渾濁溶液進(jìn)行沉淀過濾分離。經(jīng)分析，所得濾液為110ml濃度1.14mol/L的飽和NaHCO₃。濾餅經(jīng)110℃烘干，370℃焙燒后通過XRD分析可知濾餅為Na₂CO₃，稱重為6.72g。所得濾液經(jīng)補(bǔ)充重新回到電解槽的陰極區(qū)。

在整個(gè)過程中，電解效率、酸解白云石效率、生產(chǎn)堿式碳酸鎂效率、吸收CO₂效率均在97％以上，生產(chǎn)純石膏效率在95％以上。

實(shí)施例2

本實(shí)施例的工藝過程如附圖1和2所示。電解槽由只允許陽離子透過、而能阻止陰離子透過的陽離子交換膜2分隔為陽極區(qū)、陰極區(qū)兩個(gè)區(qū)域。在陽極區(qū)加入40ml濃度為1.6mol/L的NaAc溶液作為陽極電解液，在陰極區(qū)加入60ml濃度為1.14mol/L的飽和NaHCO₃溶液作為電解液的同時(shí)作為反應(yīng)原料，加載400mA直流電。采用氣體擴(kuò)散電極作為陽極電極1，采用金屬鎳電極作為陰極電極3。每隔10～20min利用針管注射器抽取0.5ml陽極液進(jìn)行氫離子濃度的測(cè)定，當(dāng)溶液中氫離子濃度高于1.52mol/L時(shí)，將陰、陽極電解液分別取出，此時(shí)陽極液為濃度1.52mol/L的HAc溶液，陰極液為含0.08mol/L的NaHCO₃和1.06mol/L的Na₂CO₃混合液。

將所得40ml陽極酸液引入酸解反應(yīng)器與500目24g白云石反應(yīng)1h，溶解所產(chǎn)生CO₂被引入二氧化碳緩沖罐4，將溶液過濾得到40ml的0.38mol/L的Ca(Ac)₂和0.38mol/L的Mg(Ac)₂混合液。將該溶液引入含有2.16g芒硝的反應(yīng)器中，在300rpm的攪拌下反應(yīng)1小時(shí)，過濾。濾餅在75℃下干燥，稱重為2.60g(CaSO₄·2H₂O，石膏)。濾液繼續(xù)被引入含有1.34gNa₂CO₃的反應(yīng)器中，在強(qiáng)攪拌作用下1小時(shí)，沉降1小時(shí)，過濾。濾餅在75℃下干燥，稱重為1.53g(4MgCO₃·Mg(OH)₂·5H₂O，堿式碳酸鎂)。此時(shí)對(duì)所得濾液進(jìn)行測(cè)試分析可知，溶液為35ml濃度1.59mol/L的NaAc溶液。此時(shí)將該溶液補(bǔ)充為40ml重新注入電解槽的陽極區(qū)。

將陰極所得溶液通入二氧化碳吸收塔5，將陽極溶液酸解白云石所得CO₂通過二氧化碳緩沖罐4引入吸收塔，吸收完畢后，對(duì)渾濁溶液進(jìn)行沉淀過濾分離。經(jīng)分析，所得濾液為110ml濃度1.14mol/L的飽和NaHCO₃。濾餅經(jīng)110℃烘干，370℃焙燒后通過XRD分析可知濾餅為Na₂CO₃，稱重為6.74g。所得濾液經(jīng)補(bǔ)充重新回到電解槽的陰極區(qū)。

在整個(gè)過程中，電解效率、酸解白云石效率、生產(chǎn)堿式碳酸鎂效率、吸收CO₂效率均在95％以上，生產(chǎn)純石膏效率在95％以上。

實(shí)施例3

本實(shí)施例的工藝過程如附圖1和2所示。電解槽由只允許陽離子透過、而能阻止陰離子透過的陽離子交換膜2分隔為陽極區(qū)、陰極區(qū)兩個(gè)區(qū)域。在陽極區(qū)加入40ml濃度為3.2mol/L的NaCl溶液作為陽極電解液，在陰極區(qū)加入含有120ml濃度為1.14mol/L的飽和NaHCO₃溶液作為電解液的同時(shí)作為反應(yīng)原料，加載400mA直流電后。采用氣體擴(kuò)散電極作為陽極電極1，采用金屬鎳電極作為陰極電極3。每隔10～20min利用針管注射器抽取0.5ml陽極液進(jìn)行氫離子濃度的測(cè)定，當(dāng)溶液中氫離子濃度高于3.168mol/L時(shí)，將陰、陽極電解液分別取出，此時(shí)陽極液為濃度3.168mol/L的HAc溶液，陰極液為含0.08mol/L的NaHCO₃和1.06mol/L的Na₂CO₃混合液。

將所得40ml陽極酸液引入酸解反應(yīng)器與500目24g白云石反應(yīng)1h，溶解所產(chǎn)生CO₂被引入二氧化碳緩沖罐4，將溶液過濾得到40ml的0.81mol/L的Ca(Ac)₂和0.79mol/L的Mg(Ac)₂混合液。將該溶液引入含有4.4872g芒硝的反應(yīng)器中，在300rpm的攪拌下反應(yīng)1小時(shí)，過濾。濾餅在75℃下干燥，稱重為5.046g(CaSO₄·2H₂O，石膏)。濾液繼續(xù)被引入含有3.35gNa₂CO₃的反應(yīng)器中，在強(qiáng)攪拌作用下1小時(shí)，沉降1小時(shí)，過濾。濾餅在75℃下干燥，稱重為3.07g(4MgCO₃·Mg(OH)₂·5H₂O，堿式碳酸鎂)。此時(shí)對(duì)所得濾液進(jìn)行測(cè)試分析可知，溶液為35ml濃度3.2mol/L的NaCl溶液。此時(shí)將該溶液補(bǔ)充為40ml重新注入電解槽的陽極區(qū)。

將陰極所得溶液通入二氧化碳吸收塔5，將陽極溶液酸解白云石所得CO₂通過二氧化碳緩沖罐4引入吸收塔，吸收完畢后，對(duì)渾濁溶液進(jìn)行沉淀過濾分離。經(jīng)分析，所得濾液為110ml濃度1.14mol/L的飽和NaHCO₃。濾餅經(jīng)110℃烘干，370℃焙燒后通過XRD分析可知濾餅為Na₂CO₃，稱重為6.75g。所得濾液經(jīng)補(bǔ)充重新回到電解槽的陰極區(qū)。

在整個(gè)過程中，電解效率、酸解白云石效率、生產(chǎn)堿式碳酸鎂效率、吸收CO₂效率均在99％以上，生產(chǎn)純石膏效率在95％以上。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)所述以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。