[發明專利]一種金屬鈉分離純化方法

有效

• 申請號: 201610322734.0
• 申請日: 2016-05-13
• 公開（公告）號: CN105821217B
• 公開（公告）日: 2018-01-02
• 發明（設計）人: 李銘新;樊曰偉;鞠金龍;王新玲;楊象民;程文學;楊樹仁;孫華云
• 申請（專利權）人: 山東默銳科技有限公司
• 主分類號: C22B7/04
• 分類號: C22B7/04;C22B26/10
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司37219
• 代理人: 楊磊

技術領域

本發明屬于化工分離技術領域，涉及一種從金屬鈉、金屬鈣、氧化鈉以及氧化鈣等組成的混合物中分離出金屬鈉的工藝過程。

背景技術

制備金屬鈉通常是在電解槽里電解氯化鈉。電解時氯化鈉需要熔融，氯化鈉的熔點為801℃，在技術上有困難。因此，工業上采用熔融溫度約為580℃的40wt%氯化鈉和60wt%氯化鈣的低共熔物（即兩種或兩種以上物質形成的熔點最低的混合物），這樣不僅僅降低了電解時所需的溫度，也減低了鈉的蒸氣壓。當電流通過熔鹽時，氯氣在陽極放出，金屬鈉和少量的金屬鈣被還原出來，浮在陰極上方的熔鹽上面，從管道溢出。把熔融的金屬鈉混合物在精制槽中保持105～110℃下進行精制，經過10~20小時的靜止自然沉降，金屬鈣、氧化鈉、氧化鈣以及其它無機物等不熔性雜質沉降在精制槽的底部，精制槽的上部熔融液為純度高達99%的精制金屬鈉，底部是含有金屬鈣、氧化鈉以及氧化鈣等雜質的金屬鈉（在金屬鈉行業俗稱“鈉渣”，下面稱其為“鈉渣”，如圖1、圖2所示），金屬鈉的含量約50~80wt%。

如何“回收”利用“鈉渣”中的金屬鈉是金屬鈉行業長期存在的一個難題。對于“鈉渣”的處理方法，可以通過真空蒸餾的方式回收金屬鈉，這種方法存在設備投資高，金屬鈉回收率低等問題。也有通過加低分子醇（例如甲醇）來“分解”金屬鈉，制備相應的醇鈉，但是由于廢渣中含有大量的氧化鈉、氧化鈣、氯化鈣等無機雜質，制備的醇鈉品質低，應用領域受限。有的廠家不得不再通過加水的方法分解形成的醇鈉，回收醇，制備氫氧化鈉溶液，這樣好不容易電解得到的金屬鈉又回歸了鈉離子狀態，即使如此，制備的氫氧化鈉的品質也低，應用仍然受限。再就是將“鈉渣”加熱到金屬鈉熔點以上，利用機械擠壓法將金屬鈉從不熔性雜質中分離出來。比如：中國專利文件CN2846436Y公開了一種金屬鈉渣回收處理系統，該系統包括一金屬鈉渣回收處理裝置、使回收處理裝置內持續保持恒溫的通過循環管路相連的導熱油加熱循環恒溫系統、啟動回收處理裝置內油缸、活塞運動的液壓系統和控制系統；本系統采用物理方法，利用金屬鈉在特定溫度下熔化這一原理，使金屬鈉渣中的金屬鈉在加熱后融化為液體，而鈉渣仍保持固體狀態，將金屬鈉渣中的金屬鈉通過過濾擠壓分離出來。中國專利文件CN2846437Y公開了一種對金屬鈉渣中的鈉進行回收處理的金屬鈉渣回收處理裝置，該裝置有一圓柱形缸體作為主體，缸體底部有若干個孔并加有恒溫擠壓過濾器，過濾器之上依次設有過濾網、恒溫活塞及帶動其運動的恒溫油缸，在上述過濾網與恒溫活塞之間形成一容納金屬鈉渣處理液的空腔，與空腔對應的上述缸體壁上連有一處理液入口，在缸體內壁及底部、恒溫活塞內部均密布有加熱管道，在上述缸體外與過濾網對應的部位設有一將殘余固體渣推出的推餅油缸。但是，利用上述系統和裝置回收金屬鈉，金屬鈉的提取率在40~50%，經過擠壓后的“鈉渣”中，仍然含有一定量的金屬鈉，金屬鈉回收仍然不充分。而且，實驗證明當“鈉渣”中金屬鈉的含量低于40wt%時，是無法利用擠壓法將金屬鈉擠出來的。或者說當渣中含有約50wt%金屬鈉時，只能擠壓出約10wt%的金屬鈉。再者，整個擠壓裝置需要進行防護，防止氧氣、水蒸氣等與金屬鈉、金屬鈣反應，操作復雜。經過擠壓后形成的含有金屬鈉的“二次渣”如何處理，仍然是個讓人頭痛的問題。

中國專利文件CN104294054A（申請號：201410125405.8）公開了一種從鈉渣或鈣渣中回收金屬鈉和金屬鈣的方法與裝置，采用減壓蒸餾的處理工藝，依據鈉渣混合物各組分在相同壓力下氣化溫度不同的物性，對鈉渣進行加熱，其中的鈉變為氣態時，其它物質仍為固態，收集鈉蒸氣并冷卻成固態得到金屬鈉；再對剩余的含鈣殘渣進行蒸餾，得到金屬鈣；也可利用上述工藝從各類鈣渣中回收金屬鈣，其所用的裝置包括鈉渣或鈣渣蒸餾裝置、蒸餾罐加熱系統、惰性氣體保護系統、真空系統、冷卻系統、鈉渣蒸餾罐吊裝裝置。