纯碱生产工艺简介

纯碱生产工艺简介

纯碱生产工艺主要分天然碱法和合成碱法，而合成碱法又分氨碱法和联碱法。

1.天然碱

目前全世界发现天然碱矿的仅有美国、中国、土耳其、肯尼亚等少数国家，其中以美国的绿河天然碱矿最有名。绿河地区的天然碱矿床,有４2个含倍半碳酸钠的矿层。已知矿层厚度在1.2m以上(最厚达11m),含矿面积在6７0kｍ２（最大达2００7ｋm2）的有25层,位于地表以下1９8～914m,，计算倍半碳酸钠(Na2CO3.NaHＣO３．2Ｈ2O)储量为613亿t,即使全世界所有碱厂全部停产,美国天然碱也可供世界1３００年纯碱用量。绿河地区各公司主要采用机械化开采。地面加工装置,主要采用一水碱流程生产重质纯碱。美国各天然碱厂目前的市场运作方法是:国内,各厂进行有序竞争;国外出口,各厂联合,成立一个专营出口的组织“ＡNSAC”(美国天然碱公司), 美国天然碱不但质量好,而且生产成本仅为60美元/吨左右，远低于我国合成纯碱成本90美元/吨－100美元/吨左右，因此它具有很强的竞争力。

而位于河南省桐柏县的天然碱矿,总储量达1.５亿吨，远景储量3亿~５亿吨,占全国天然碱储量的80%,位居亚洲第一、世界第二位。内蒙古伊化集团在桐柏建立了以天然碱为主的化工园区,其优质的低盐重质纯碱设计年产量达１００万吨。

天然碱生产工艺主要有三种：

a. 倍半碱流程

矿石开采-溶解-澄清除去杂质－循环母液-三效真空结晶-240度煅烧

b. 卤水碳化流程

天然卤水－碳化塔碳化为重碱－干燥-煅烧为粗碱-用硝酸钠在155度漂白－煅烧，煅烧用二氧化碳由自备电厂提供

c. 一水碱流程

矿石开采-破碎到7厘米以下-２00度停留30分钟-粗碱-溶解、澄清-三效真空结晶-240度煅烧

天然碱法的主要优点是：

a.成本低，每吨约６０美元左右,而合成碱为９0-１0０美元，

完全可以抵消运输成本。

b.质量方面盐分非常低,往往小于0.10％,产品粒度也非常好。

缺点是因为倍半碱矿容易和芒硝矿共生，产品中硫酸根含量比氨碱法要高,但现在用户对硫酸根的要求基本不高，所以这个缺点影响不大。

2.氨碱法(索尔维法)

我公司使用的就是氨碱法，中国的大碱厂中，潍坊、唐山、连云港,大化和天碱的一部分，青海，吉兰泰都是采用氨碱法。

a.氨碱法主要优点是产品质量好,可以生产低盐碱,硫酸盐的含

量也非常低。缺点是：a．有石灰和蒸馏工序，原材料消耗高，

原盐的利用率低,而氨碱法只能达到73-76%（就是转化率），

氯的利用率为0,总利用率只有２8％。产品成本高。

b.环保方面,生产一吨纯碱要排放10立方米的废液,几大碱厂的废液都采取了在海里围堰，向内排放废液，使废液在池内固液分离，清液溢流入海，废渣留在堰内的办法,现在碱厂已经在使用第三渣场了。清液虽然没有其它有毒有害的物质，COＤ也不高，但其碱性较强,在溢流口附近造成海水PＨ高，对海洋生物有影响。围堰内的废渣长期存放，对环境也是一种潜在的威胁，一旦围堰垮塌,后果非常严重。虽然各大碱厂都有氯化钙生产线,但回收利用的部分也很有限（生产1吨纯碱的废液中含有1.05吨氯化钙）,废渣的综合利用目前还处于试验阶段,天碱的方法是和其它材料混合后作为工程回填土，但也只能使用一小部分碱渣，目前我们厂正在做这方面的试验。

目前日本和韩国的氨碱厂已经全部停产了，欧洲还有一部分企业使用氨碱法,主要集中在经济欠发达的东欧地区。在国内,因为部分企业地理位置处于大城市或港口附近,受到环保方面的压力，已经在谋划搬迁。大化公司的氨碱已经全部停产,整个公司即将搬迁，天碱也计划迁出塘沽,去年年底新厂已经奠基，新厂全部采用联碱。

3．联碱法

大连、天碱的一部分,青岛、湖北双环采用的是联碱法,全国大部分年产量在4万吨以下的碱厂几乎都是联碱，联碱的主要工艺在前半部分和氨碱一样,在滤过工序后不是回收氨,而是进行再次加盐、吸氨,生产化肥氯化铵.

联碱法的主要工艺为:一般为一次碳化、两次吸氨

MII 吸氨

MI

澄清换热

CO2碳化盐析洗盐

纯碱煅烧过滤冷析分离氯化铵

吸氨

生产联碱需要配套合成氨系统，合成氨过程中会产生一部分ＣO2,所以一些化肥厂都有纯碱车间,但小厂产量不大，质量较差。

联碱法的主要优点是:

a．省略石灰和蒸馏工序,废液排放很少,吨碱只有几十公斤,环保

较好，可以在任何地点建厂。

b.在碳化工序没有转化的原盐又返回了生产系统,原盐的利用

率高,可以达到93%左右，产品成本低,１吨纯碱和１吨氯化铵

的总成本(双吨成本）只比氨碱法一吨纯碱的成本略高。

缺点：ａ.产品质量差，纯碱盐分最好只能控制在０.６％左右,为了降低盐分而加大洗水用量的话会造成母液膨胀,生产无法平衡。ｂ．母液内部循环，硫酸根无法排出，会全部随着纯碱出来,硫酸盐的含量无法控制，我们厂的硫酸根含量不足0．0１%，而联碱法连０.0３%的标准也很难控制。

目前国内的大型玻璃企业均采用浮法玻璃生产线,对盐分有很高的要求，一般没有使用联碱法纯碱的。

４.其它方法

除了这几种主要的方法外,还有俄罗斯的霞石制碱,苏联自6０年代以来,以霞石(含有钠、钾、铝、硅氧化物的天然碱石)加工氧化铝同时副产纯碱、钾碱及水泥,实现了工业化,使霞石原料得到综合利用,没有排废的问题。

新旭法日本因进口盐价高,为提高食盐利用率,采用的联碱法,７0年代日本氯化铵的生产供过于求，除恢复部分氨碱法生产外，旭硝子创建了新旭法,又称N.A．法。新旭法的特点是可以调整氯化铵的产量，市场多余的氯化铵直接加石灰乳蒸馏回收氨。

第二部分碱厂系统流程

1.地下直流水：在草泊水库地下水源地共3３眼井，最北在红眼

桥附近，最南一口在沿海公路大桥南侧，分东西两线，遥控开关泵,通过3０公里长的管线输送到厂东门外地下水蓄水池，供水量约２000立方米/小时，通过加压泵输送到厂内。供热电车间化学工序制造软水和厂区生活用水(各办公楼、食堂），20０3-2004年经过技术改造,去热电部分在夏季先用于1、２组碳化塔冷却用,因为地下水温度较低，可以降低出碱温度。

在这里要说明一下，因为碳化塔( 在碳化塔里进行氨盐水里通二氧化碳,炉气-碳酸氢钠煅烧炉里产生的二氧化碳,窑气-石灰窑里产生的二氧化碳）塔压低于水压,只能是水往塔里渗漏，不会污染水源。在改造后,夏季的碳化转化率可以达到75％以上。

2.地面直流水系统：由陡河水库泵站取水,流量1750立方米／小

时，经6１公里管线送至厂区地面水蓄水池。

3．开路循环水系统

地面水蓄水池碳化冷却水循环水池冷却向闭路系统补水