本發明屬于高純NaCl材料生產領域,具體的說是一種利用熔融重結晶技術獲得高純NaCl晶粒的熔融提純方法。
背景技術:
氯化鈉(Sodium chloride),化學式NaCl,無色立方結晶或白色結晶,屬于堿金屬鹵化物,是人類生產和生活中不可缺少的重要原材料之一。氯化鈉原材料主要來源于海水、鹽湖和鹽礦。通常情況下,直接獲得的井鹽、巖鹽或海鹽為粗鹽產品,其中雜質主要包含KCl,CaCl2和MgCl2以及一些蛋白類有機化合物等,NaCl含量大約在93%左右。高純的NaCl產品需要經過重結晶過程獲得,以滿足工業、醫療和食品等領域的使用要求。
重結晶提純技術一般可分為溶液結晶、熔融結晶、升華、反應沉淀方法。隨著各產品制造領域,像紫外光學透鏡和中紅外激光晶體、電解法制造堿金屬鈉(Na)、精細化工、醫療以及食品安全等行業,對高純度NaCl原材料的需求越來越大,重結晶提純法的生產效率也越來越受到人們的關注。尤其是無需添加任何溶劑的熔融結晶技術:因其對環境友好,設備投資成本低、能耗低和產品制造效率高等優點,已經成為一種分離、提純NaCl材料的首選工藝方法,發展優勢尤為明顯。
目前,NaCl的提純主要采用水溶液重結晶的的工藝方法。該方法的主要優點就是設備簡單投資低。然而,該方法一次結晶過程無法達到99.99%的純度要求,還因為需要加入一些精致劑如NaCO3等容易引入二次雜質;另外,該方法要使用大量的蒸餾或去離子水作為溶劑,因此要排除大量的廢水,給環境保護帶來壓力。而熔融重結晶方法避免了溶劑重結晶方法的缺陷,已經成為人們更加關注的綠色生產工藝技術方法。
技術實現要素:
本發明目的在于基于NaCl和其他堿金屬或堿土金屬鹵化物熔點不同特點,提出了一種利用熔融結晶法一次分離提純精制NaCl的工藝技術方法,利用該工藝技術方法獲得的NaCl產品純度能夠達到99.99%以上,完全符合高技術工業、醫學和食用等領域對NaCl純度應用的要求,同時高純產品收率大于80%。該方法能夠顯著提高大規模工業化制備高純NaCl材料的生產效率,預計其經濟和社會效益非常可觀。
本發明的目的是這樣實現的,一種獲得高純NaCl晶粒的熔融提純方法,該方法包括以下步驟:
1)、首先把粗晶鹽從環境溫度加熱到700~800℃,并恒溫1-2h;然后自然冷卻降溫到500℃并恒溫0.5~1h后,再升溫到700~800℃并恒溫1-2h,得到初級產品。該過程去除了原料中的水分、低沸點有機物以及吸附的氣體;同時,通過“發汗”過程使熔融的KCl,CaCl2和MgCl2,能夠完全上浮于粗晶鹽表面上。
2)、將步驟1)中得到的初級產品繼續升溫到900~1100℃后,立刻停止加熱,并讓其自然降溫到700~800℃,然后再繼續升溫到900~1100℃。上述過程重復二次,達到二級產品。此步驟使得蛋白質和氨基酸等有機化合物分解被除去,以及微量的NaF和KF能夠通過“出汗”過程完全上浮于粗晶鹽表面上。
3)、將步驟2)中得到的二級產品繼續升溫到1350~1450℃,并恒溫5min,然后停止加熱,使溫度自然冷卻到900℃后,再升溫到1350~1450℃。上述過程重復二次,得到精致產品。該過程使得粗鹽表面上的KCl和MgCl2雜質能夠通過沸騰過程被完全除去。
4)、將步驟3)中得到的精致產品從1350~1450℃直接升溫到1700℃后,立即停止加熱,讓其自然冷卻降溫到900℃,該過程反復三次。這能夠使得CaCl2,NaF和KF雜質通過沸騰過程被完全除去。
5)、上述步驟1)、2)、3)、4)四個步驟完成后,停止加熱,讓溫度自然冷卻到室溫后取出產品即為高純精致NaCl產品。
本發明的優點和積極效果是:
1、通過本發明方法加工的食用鹽產品,其中的Li+、K+、Mg2+等影響食用“口味”的離子被完全分離出去,回歸了天然NaCl的鮮、咸兩種味覺效應。用其烹制菜肴和湯品,即使不加入增鮮調味兒劑,也能夠使其展現出清爽、鮮和咸的可口味道。
2、本發明工藝技術方法沒有廢水排放,設備簡單以及生產能耗低和效率高,獲得的NaCl產品純度能夠達到99.99%以上,產品收率大于80%。該方法能夠顯著提高大規模工業化制備高純NaCl材料的生產效率,預計其經濟效益和社會效益可觀。
3、本發明工藝所采用的熔融重結晶過程的特點為:通過按步驟升溫“發汗”過程,使得粗晶NaCl中熔點相對較低的雜質首先“裸露”出來,完全聚集在粗晶鹽表面上,再進一步借助于沸騰、氣化過程,使雜質被分離出去,從而達到純化粗晶體的目的。
具體實施方式
下面通過具體實例詳細說明本發明定量的高純NaCl制備過程的具體實施方式:
1)、取10kg的粗晶鹽,放入99瓷的氧化鋁干過里并移入高溫爐中;
2)、30min內爐溫升到780℃,恒溫2h后,自然降溫到500℃,并恒溫0.5h,然后在20min內再從500℃升溫到780℃,并恒溫0.5h;
3)、繼續升溫到1000℃后立即停止加熱并自然降溫到780℃,然后在20min內再升溫到1000℃。該過程重復2次。
4)、從1000℃迅速升溫到1450℃,恒溫5min,然后自然降溫到900℃,再升溫到1450℃恒溫5min。重復該過程2次;
5)、從1450℃迅速升溫到1700℃后立即自然降溫到900℃,然后再迅速升溫到1700℃。該過程重復3次;
最后,從900℃自然降溫到室溫。取出產品稱重應計算收率。獲得高純NaCl產品應在8.2kg左右,產品收率82%。
NaCl產品純度測試:根據國家農業標準化監測與研究中心[國農監(委)字(2106)第(0803)號(檢驗依據:GB5461-2000)]針對該送檢樣品的檢測報告,使用該工藝技術方法精致的NaCl產品純度達到99.994%,具體檢測項目見表1。
表1本發明精致的NaCl產品檢測項目及檢測結果明細表