一種電解制取金屬鈉產生的高鈣金屬鈉的高效利用方法與流程

本發明屬于有色金屬工業和化學工業領域的金屬廢渣回收處理領域，具體涉及一種電解制取金屬鈉過程中產生的高鈣金屬鈉的高效利用方法。

背景技術：

1、金屬鈉作為一種重要的工業原料和化學試劑，在許多領域有廣泛的應用，如有機合成、冶金工業和核工業等。金屬鈉是一種堿金屬元素，具有活潑的化學性質和和還原性，它的制備主要通過熔鹽電解法從氯化鈉中制取。此種方法是將氯化鈉在高溫下熔融并通過電解來分離出金屬鈉和氯氣，電解過程中，氯化鈉熔體在陽極和陰極上分別進行氧化和還原反應，陽極上氯離子失去電子生成氯氣，陰極上鈉離子得到電子生成金屬鈉單質。為了提高電解質的導電性和降低熔融鹽的熔點，常常需要加入氯化鈣作為輔助電解質。然而氯化鈣在高溫下雨氯化鈉熔體中的其他成分會發生反應，導致部分鈣離子進入金屬鈉中，形成高鈣金屬鈉廢料。高鈣金屬鈉廢料因含有活潑金屬鈉和鈣，無法直接用水進行處理，導致處理危險性高和處理難度大。

2、專利cn116949515a公開了一種高純鈉的制備和高鈣鈉渣安全處理的方法，該發明通過對電解得到的液態鈉進行超重力分離，得到高純鈉和高鈣鈉渣，高鈣鈉渣進行高溫焙燒轉化為氧化鈉和氧化鈣，然后通過低濃度的水合氫氧化物堿液進行處理得到氫氧化鈉溶液和氫氧化鈣溶液，實現高鈣鈉渣的處理利用。

3、專利cn115852168a公開了一種高鈣鈉處理工藝，該發明通過通電的對高鈣鈉進行加熱，使得鈣脆化，然后通過擠壓的物理方式將鈣與鈉分離，提高鈉的析出量。

4、高鈣金屬鈉在金屬鈉的制備過程中不可避免的會一直產生，廢料具有較大的經濟利用價值，因此研究一種分離高鈣金屬鈉中鈉與鈣的方法，提高高鈣金屬鈉的利用效率，對企業的經濟效益具有重大提升。

技術實現思路

1、根據現有技術的不足，本發明將高鈣金屬鈉與無水甲醇混合反應制備甲醇鈉和甲醇鈣的混合溶液，然后利用聚合離子液體與甲醇鈣的配位絡合而實現提高甲醇鈣的沸點，通過沸點差進行蒸餾得到甲醇鈉，剩余的甲醇鈣與聚合離子液體絡合而成的混合物經水解得到氫氧化鈣，實現高鈣金屬鈉中金屬鈉與金屬鈣的分離，提高了高鈣金屬鈉廢料的利用效率，解決了背景技術中提出的問題。具體地，本發明的技術方案包括以下內容結構：

2、一種電解制取金屬鈉過程中產生的高鈣金屬鈉的高效利用方法，所述高效利用方法包括以下步驟：

3、將高鈣金屬鈉投入反應釜中，在惰性氣體的保護下加入無水甲醇混合反應得到甲醇鈉和甲醇鈣的混合溶液；

4、向所述甲醇鈉和甲醇鈣的混合溶液加入聚合離子液體并在30℃～40℃中混合攪拌，然后經蒸餾分離得到甲醇鈉和甲醇鈣的絡合物；

5、甲醇鈣的絡合物與水混合攪拌，經過濾分離得到氫氧化鈣。

6、進一步地，所述高鈣金屬鈉與所述無水甲醇的質量比為1：1～3。

7、進一步地，所述惰性氣體包括氦氣或氮氣。

8、進一步地，所述聚合離子液體的制備方法包括以下步驟：

9、1-乙烯基咪唑和鹵代烷混合于乙醚溶液中形成反應體系，所述反應體系經升溫反應得到咪唑基離子液體；

10、所述咪唑基離子液體與不飽和烯醛等量混合后，經自由基引發劑催化反應后得到所述聚合離子液體。

11、進一步地，所述1-乙烯基咪唑：鹵代烷的摩爾比為1：1。

12、進一步地，所述鹵代烷包括1-氯丙烷或2-氯丙烷。

13、進一步地，所述升溫反應的條件包括反應溫度70℃～80℃和反應時間12h～16h。

14、進一步地，所述不飽和烯醛包括丙烯醛。

15、進一步地，所述自由基引發劑包括偶氮二異丁腈、過氧化苯甲酰或偶氮二異庚腈。

16、進一步地，所述自由基引發劑：所述不飽和烯醛的質量比為0.02～0.03：1。

17、進一步地，所述催化反應的條件包括反應溫度60℃～80℃和反應時間6h～8h。

18、與現有技術相比，本發明的有益效果如下：

19、(1)本發明創造性地利用無水甲醇與高鈣金屬鈉中的鈣、鈉金屬單質反應，得到甲醇鈉與甲醇鈣的混合溶液，二者的沸點較低且較為接近，然后根據鈣原子具有的金屬配位作用而鈉原子不具有金屬配位作用的區別，利用離子液體的高熱穩定性，設計一種具有與金屬原子形成配位效應的聚合離子液體，通過聚合離子液體與甲醇鈣的金屬配位絡合作用而實現增加甲醇鈣的沸點，利用較大的沸點差將甲醇鈉與甲醇鈣的絡合物分離得到甲醇鈉，而甲醇鈣的絡合物通過水解得到氫氧化鈣和甲醇，實現了對高鈣金屬鈉中鈣、鈉的分離得到了能用于堿性催化劑的甲醇鈉和用于中和固化的氫氧化鈣，使得金屬鈉熔融電解制備產生的高鈣金屬鈉廢料得到了較大的經濟利用，且制備氫氧化鈣中生成的甲醇可以通過精餾除水后重新用于和高鈣金屬鈉的反應，實現了物料的循環利用，綠色環保。

20、(2)通過實施例4和對比例1～3的結果可以看出，常規的咪唑基離子液體1-甲基-3-丁基咪唑氯鹽、1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯和1-乙基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽中雖然含有氯原子、氧原子和氟原子等較強配位能力的原子，但是由于氯原子、氧原子和氟院子通過陰陽離子鍵與陽離子結合后，與鈣離子的配位能力較弱，分離甲醇鈣與甲醇鈉的效果較差，因此本發明通過碳碳雙鍵的聚合反應，將具有孤電子對的醛基氧引入到咪唑基離子液體的側鏈，增強與鈣離子的配位能力，從而提高分離甲醇鈣與甲醇鈉的能力。

技術特征：

1.一種電解制取金屬鈉過程中產生的高鈣金屬鈉的高效利用方法，其特征在于，所述高效利用方法包括以下步驟：

2.根據權利要求1所述一種電解制取金屬鈉過程中產生的高鈣金屬鈉的高效利用方法，其特征在于，所述高鈣金屬鈉與所述無水甲醇的質量比為1：1～3。

3.根據權利要求1所述一種電解制取金屬鈉過程中產生的高鈣金屬鈉的高效利用方法，其特征在于，所述惰性氣體包括氦氣或氮氣。

4.根據權利要求1所述一種電解制取金屬鈉過程中產生的高鈣金屬鈉的高效利用方法，其特征在于，所述聚合離子液體的制備方法包括以下步驟：

5.根據權利要求4所述一種電解制取金屬鈉過程中產生的高鈣金屬鈉的高效利用方法，其特征在于，所述1-乙烯基咪唑：鹵代烷的摩爾比為1：1。

6.根據權利要求4所述一種電解制取金屬鈉過程中產生的高鈣金屬鈉的高效利用方法，其特征在于，所述鹵代烷包括1-氯丙烷或2-氯丙烷。

7.根據權利要求4所述一種電解制取金屬鈉過程中產生的高鈣金屬鈉的高效利用方法，其特征在于，所述升溫反應的條件包括反應溫度70℃～80℃和反應時間16h～20h。

8.根據權利要求4所述一種電解制取金屬鈉過程中產生的高鈣金屬鈉的高效利用方法，其特征在于，所述不飽和烯醛包括丙烯醛。

9.根據權利要求4所述一種電解制取金屬鈉過程中產生的高鈣金屬鈉的高效利用方法，其特征在于，所述自由基引發劑包括偶氮二異丁腈、過氧化苯甲酰或偶氮二異庚腈。

10.根據權利要求4所述一種電解制取金屬鈉過程中產生的高鈣金屬鈉的高效利用方法，所述催化反應的條件包括反應溫度60℃～80℃和反應時間6h～8h。

技術總結
本發明公開了一種電解制取金屬鈉過程中產生的高鈣金屬鈉的高效利用方法，屬于有色金屬工業和化學工業領域的金屬廢渣回收處理領域。包括以下步驟：將高鈣金屬鈉投入反應釜中，在惰性氣體的保護下加入無水甲醇混合反應得到甲醇鈉和甲醇鈣的混合溶液；向混合溶液加入聚合離子液體并在30℃～40℃中混合攪拌，然后經蒸餾分離得到甲醇鈉和甲醇鈣的絡合物；甲醇鈣的絡合物與水混合攪拌，經過濾分離得到氫氧化鈣。本發明以甲醇與高鈣金屬鈉反應制備甲醇鈉和甲醇鈣的混合溶液，然后利用聚合離子液體與甲醇鈣的配位絡合，通過蒸餾得到甲醇鈉，剩余甲醇鈣的絡合物經水解得到氫氧化鈣，實現高鈣金屬鈉中金屬鈉與金屬鈣的分離。

技術研發人員：徐玉,崔慧龍
受保護的技術使用者：寧夏佰斯特醫藥化工有限公司
技術研發日：
技術公布日：2024/10/14