一、十水硫酸鈉特點(diǎn)
1.十水硫酸鈉(芒硝)的特點(diǎn):常溫下穩(wěn)定,32.4℃以上脫水轉(zhuǎn)化為無水硫酸鈉(Na?SO?)。
2.應(yīng)用領(lǐng)域:洗滌劑、玻璃、造紙工業(yè)原料;鋰電池正極材料前驅(qū)體(需低氯、低重金屬含量);印染廢水副產(chǎn)物資源化
二、十水硫酸鈉蒸發(fā)結(jié)晶設(shè)備技術(shù)挑戰(zhàn)
1.高能耗:結(jié)晶過程需移除大量結(jié)晶水(10水合物中水占比達(dá)55.9%)。
2.易結(jié)垢:硫酸鈉在換熱表面易形成硬垢(尤其是Na?SO?Ⅱ型晶體)。
3.純度要求:工業(yè)級標(biāo)準(zhǔn)(GB/T6009-2014)要求Na?SO?≥99.0%,Cl?≤0.03%。
三、十水硫酸鈉蒸發(fā)結(jié)晶設(shè)備核心工藝路線
1.原料液(Na?SO?5-20%)
2.預(yù)熱系統(tǒng)(余熱回收)
3.多效蒸發(fā)濃縮(至近飽和)
4.冷卻結(jié)晶器(25-30℃)
5.離心分離(十水硫酸鈉濕料)
6.低溫干燥(<32.4℃)
關(guān)鍵工藝參數(shù)
控制參數(shù) | 作用 | |
蒸發(fā)濃縮 | 溫度80-95℃,濃度至29-30% | 避免提前析出Na?SO?硬垢 |
冷卻結(jié)晶 | 降溫速率1-2℃/min,終點(diǎn)25℃ | 控制晶體粒徑(0.5-1.5mm) |
離心分離 | 推料轉(zhuǎn)速800-1200rpm | 濕料含水率<5% |
干燥 | 流化床溫度30-32℃,N?保護(hù) | 防止脫水成無水鹽 |
四、十水硫酸鈉蒸發(fā)結(jié)晶設(shè)備選型與創(chuàng)新設(shè)計
(1)蒸發(fā)系統(tǒng)
推薦設(shè)備:強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器(FC型)
材質(zhì):2205雙相不銹鋼(耐Cl?腐蝕)
防垢設(shè)計:
軸流式大流量循環(huán)泵(流速>2m/s,防晶體沉積)
在線超聲波防垢裝置(減少化學(xué)清洗頻次)
(2)冷卻結(jié)晶系統(tǒng)
推薦設(shè)備:DTB(導(dǎo)流筒擋板)結(jié)晶器
優(yōu)勢:
內(nèi)設(shè)導(dǎo)流筒+擋板,實(shí)現(xiàn)晶體分級(細(xì)晶溶解,粗晶生長)
配套外冷器控制過飽和度(ΔC<5%)
制冷方式:
小規(guī)模:乙二醇冷水機(jī)組(7-10℃冷水)
大規(guī)模:氨制冷系統(tǒng)(能效比COP>4.0)
五、十水硫酸鈉蒸發(fā)結(jié)晶設(shè)備行業(yè)應(yīng)用案例
(1)印染廢水芒硝回收
客戶痛點(diǎn):牛仔布印染廢水含Na?SO?12-18%,直接排放導(dǎo)致鹽污染(TDS超標(biāo))。
解決方案:采用三效蒸發(fā)+DTB結(jié)晶,年產(chǎn)十水硫酸鈉6000噸,純度99.2%,Cl?<0.02%。
收益:年銷售收益420萬元,減少廢水處理費(fèi)用150萬元/年。
(2)鋰電池原料制備
特殊要求:需控制重金屬(Fe<10ppm,Ni<5ppm)。
工藝優(yōu)化:增加樹脂吸附工序,成品通過寧德時代供應(yīng)商認(rèn)證。