ES2409084A1 - Procedimiento para producir bicarbonato sódico. - Google Patents
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Abstract
Un procedimiento para producir bicarbonato sódico a partir de una corriente que lleva carbonato sódico (A), una parte de la cual es generada por un cristalizador de carbonato sódico, comprendiendo dicha corriente que lleva carbonato sódico (A) al menos 2% en peso de cloruro sódico y/o sulfato sódico, que comprende las siguientes etapas: a) mezclar la corriente que lleva carbonato sódico (A) con parte de una corriente (B) para producir una corriente (C), b) bicarbonatar la corriente (C) con un gas (D) que comprende CO2 para producir una suspensión acuosa (E) que comprende cristales (F), comprendiendo dichos cristales (F) cristales de bicarbonato sódico, c) separar por una parte la suspensión acuosa (E) con el fin de obtener cristales (F) que comprenden cristales de bicarbonato sódico, y por otra parte unas aguas madre acuosas (G), d) desbicarbonatar parcialmente las aguas madre acuosas (G) y separar parte del agua para obtener la corriente (B) y un gas opcional (H), e) reciclar al menos parte de la corriente (B) a la etapa a), f) separar el resto (I) de la corriente (B) o parte de las aguas madre acuosas (G) para ser más procesados.
Description
PROCEDIMIENTO PARA PRODUCIR BICARBONATO SÓDICO
La invención se refiere a un procedimiento para producir bicarbonato sódico a
5 partir de una corriente que lleva carbonato sódico, una parte de la cual es generada por un cristalizador de carbonato sódico, comprendiendo dicha corriente que lleva carbonato sódico, carbonato sódico y una impureza soluble en agua, a la vez que se minimiza el volumen de una purga final necesaria cuando se produce el carbonato sódico, y también se minimiza la pérdida de carbonato sódico asociado con dicha
10 purga.
El carbonato sódico (Na2CO3), o ceniza de sosa, es uno de los productos básicos de álcali de mayor volumen con una producción total en 2008 de 48 millones de toneladas en el mundo. El carbonato sódico tiene un uso principal en el vidrio,
15 productos químicos, industrias de detergentes y también en la industria de producción del bicarbonato sódico. Los procedimientos principales para la producción de carbonato sódico son el procedimiento sintético de amoniaco Solvay, el procedimiento de cloruro amónico y los procedimientos basados en trona. El mineral trona es un mineral que contiene hasta 99% de sesquicarbonato
20 sódico (Na2CO3.NaHCO3.2H2O). La ceniza de sosa basada en trona se obtiene de depósitos del mineral trona en Green River (Wyoming), Turquía, China y Kenia, ya sea por técnicas de minería subterránea convencionales, por minería por disolución o procesamiento de aguas de lago. El carbonato sódico basado en trona de Wyoming comprende aproximadamente 90% de la producción total de ceniza de sosa de
25 EE.UU. Un análisis típico del mineral trona en Green River es el siguiente: TABLA 1
Constituyente Porcentaje en peso
Na2CO3 43,4 NaHCO3 34,4 H2O (cristalina y exenta de humedad) 15,4 NaCl 0,01 Na2SO4 0,01 Fe2O3 0,14 Compuestos insolubles 6,3 Compuestos orgánicos 0,3
Los depósitos de trona contienen impurezas solubles muy diversas tales como haluros de metales alcalinos (cloruro sódico, cloruro potásico, fluoruro sódico,...), sulfatos de metales alcalinos (sulfato sódico, sulfato potásico,...), nitrato de metal alcalino (sulfato sódico, sulfato potásico,...), borato de metal alcalino, fosfatos de metal alcalino, etc. Estas impurezas muy solubles están en diferentes proporciones de acuerdo con la localización geográfica de los depósitos. En particular, el cloruro sódico y el sulfato sódico pueden representar varios tantos por ciento o varias decenas de tantos por ciento del mineral trona de acuerdo con la localización geográfica.
Los depósitos de trona también incluyen minerales poco solubles o impurezas orgánicas. Los ejemplos de minerales poco solubles son: silicatos, aluminatos, titanatos, vanadatos de metal alcalino y metal alcalinotérreo, compuestos metálicos y sales. Las impurezas orgánicas vienen de sedimentos orgánicos que fueron capturados durante la formación de los depósitos y que con frecuencia han formado esquistos bituminosos durante el envejecimiento geológico. Las impurezas solubles tanto minerales como orgánicas también se pueden haber generado parcialmente durante el procesamiento de la trona en la mina o en las operaciones de superficie. En particular los tratamientos térmicos, tales como la calcinación, en general amplifican la cantidad de algunas impurezas solubles tales como los silicatos sódicos y las sales sódicas de compuestos orgánicos por la saponificación térmica.
Otras impurezas minerales “insolubles” o muy poco solubles en agua encontradas en la trona o adyacentes a depósitos de trona son en general mezclas de diferentes minerales, de los cuales los más frecuentes son la calcita, dolomita, pirsonita, zeolita, feldespato, minerales arcillosos, silicatos de hierro/aluminio y sulfato de calcio.
Se usan dos técnicas principales bien conocidas en la materia para recuperar el mineral trona de los depósitos de mineral trona. La primera técnica es una técnica de minería mecánica, llamada también minería convencional, tal como una operación de paneles de cámaras y pilares o una operación de tajos largos. La segunda técnicas es una recuperación por minería por disolución en la que la trona se disuelve con agua y se recupera en forma de una disolución.
Entre las diferentes formas en las que se puede recuperar el carbonato sódico del mineral trona que contiene otras sales e impurezas, la más ampliamente practicada es el llamado “procedimiento del monohidrato”. En este procedimiento un mineral trona extraído de la mina se tritura, después se calcina en carbonato sódico bruto, después se lixivia con agua, la disolución de agua resultante se purifica y se alimenta a un cristalizador en el que cristalizan cristales de carbonato sódico monohidrato puro. Los cristales de monohidrato se separan de las aguas madre y después se secan en carbonato sódico anhidro. La mayor parte de las aguas madre se reciclan al cristalizador. Sin embargo, las impurezas solubles contenidas en el mineral trona tienden a acumulares en el cristalizador. Para evitar la acumulación de impurezas, las aguas madre deben purgarse. El líquido de purga, que representa cantidades importantes para las instalaciones industriales de monohidrato, normalmente se envía a una balsa de evaporación, llamada también balsa de residuos. Por consiguiente, la cantidad significativa de álcali contenida en el líquido de purga se pierde. Además, el almacenamiento de grandes cantidades de líquidos de purga en balsas de evaporación aumenta los problemas medioambientales, debido a la escasa disponibilidad de nuevas zonas para el almacenamiento.
Las variantes para producir carbonato sódico a partir del mineral trona, en particular cuando se usa la minería por disolución, son:
- -
- cristalizar sesquicarbonato (sesqui) sódico refinado después de evaporar el agua, y después calcinar el sesqui sódico en ceniza de sosa;
- -
- o alternativamente descomponer térmicamente (con vapor) o calcinar químicamente (con sosa cáustica) el bicarbonato sódico disuelto para transformarlo en carbonato sódico disuelto, y después evaporar el agua con el fin de cristalizar el carbonato sódico monohidrato puro.
En esas variantes, las impurezas solubles contenidas en el mineral trona, tienden a acumularse también en los cristalizadores del sesqui o del monohidrato. Para evitar la acumulación de impurezas, las aguas madre también deben purgarse, planteando los mismos problemas medioambientales en las balsas de evaporación que el procedimiento del monohidrato.
El bicarbonato sódico (NaHCO3), aparte del carbonato sódico, es otro producto de álcali importante con una amplia variedad de aplicaciones que incluyen alimento humano, alimentación para animales, tratamiento de gases de escapa e industrias químicas. La producción de bicarbonato sódico actualmente se hace casi enteramente por la carbonatación de disoluciones sólidas o acuosas de carbonato sódico con CO2 gaseoso producido in situ en las instalaciones de ceniza de sosa o adquiridos independientemente.
Se han propuesto varias alternativas técnicas para reducir el volumen de purga de las instalaciones de ceniza de sosa. El documento US2003/0143149 describe un procedimiento para recuperar los compuestos químicos basados en sodio de corrientes de carbonato sódico tales como
corrientes de reciclado, purgas y de residuos, de cristalizadores de carbonato sódico, agua de minas, agua de balsas de evaporación y depósitos de carbonato sódico decahidrato. El bicarbonato sódico de estas corrientes se destruye parcialmente por una descarbonización y la corriente resultante se vuelve a alimentar principalmente a un cristalizador de carbonato sódico monohidrato, y el resto de la corriente descarbonizada resultante se alimenta a un cristalizador de carbonato sódico decahidrato, a partir del cual se recupera el decahidrato purificado y se recicla al cristalizador de monohidrato y se desecha una purga concentrada en impurezas tales como sulfato sódico. Aunque el factor de reducción de la purga de este procedimiento está limitado porque cuando se alcanzan concentraciones altas de impurezas, el carbonato sódico y sulfato sódico forman sales mixtas decahidratadas. Y si se reciclan cantidades grandes de sulfato sódico al cristalizador de carbonato monohidrato, generan cristales de burkeita (Na2CO3.2Na2SO4) que son perjudiciales para la calidad del carbonato sódico monohidrato.
El documento US2004/0057892 describe un procedimiento para producir carbonato y bicarbonato sódico, según el cual se introduce un líquido de purga de un cristalizador de carbonato sódico monohidrato en un cristalizador de carbonato sódico decahidrato y los cristales de decahidrato purificados se convierten en bicarbonato sódico. Se ha observado que este procedimiento no es eficaz cuando el líquido de purga, dependiendo de la fuente de la trona, contiene niveles altos de impurezas. Los niveles altos de cloruro sódico en el líquido de purga previenen la cristalización suave del carbonato sódico decahidrato.
El documento US2926995 describe un procedimiento para producir cristales de bicarbonato sódico a partir de disoluciones de carbonato sódico que contienen cloruro sódico de celdas electrolíticas de sosa cáustica-cloro.
El documento US7507388 describe un procedimiento para producir carbonato y bicarbonato sódico, a partir de una disolución previamente purificada que comprende bicarbonato que primero se descarboniza parcialmente y después se usa tanto en una línea de bicarbonato sódico como en una línea de carbonato sódico monohidrato. La corriente de purga del cristalizador de carbonato sódico monohidrato se envía a una línea mixta de carbonato sódico decahidrato y sesquicarbonato sódico en la que el filtrado resultante se descarta como la purga final del procedimiento, o se envía después de dilución a una línea de ceniza de sosa ligera que comprende una etapa intermedia de carbonatación del bicarbonato sódico, el bicarbonato se separa del filtrado, y este filtrado también se descarta como una purga final. Las cantidades totales de purgas generadas que se enseñan son muy altas (1,28 t de purgas por tonelada de ceniza de sosa densa) y corresponden de 6 a 15 por ciento en peso del carbonato sódico purgado por tonelada de ceniza de sosa densa producida.
El documento US2009/0291038 (Solvay) describe un procedimiento para la producción conjunta de cristales de carbonato sódico y bicarbonato sódico, según el cual un polvo sólido obtenido de sesquicarbonato sódico tal como trona calcinada, se disuelve en agua, la disolución en agua resultante se introduce en un cristalizador, en el que se producen cristales de carbonato sódico y unas aguas madre, parte de las aguas madre se sacan del cristalizador (purga del cristalizador de carbonato sódico) y se carbonizan (carbonatan) para producir cristales de bicarbonato sódico valiosos y unas segundas aguas madre, y las segundas aguas madre opcionalmente se descarbonizan (desbicarbonatan) y después se envían a una balsa de almacenamiento. En este documento, se enseña que las aguas madre usadas para la cristalización del bicarbonato sódico deben contener preferiblemente al menos 175 g/kg de carbonato sódico y como máximo 60 g/kg de cloruro sódico, y como máximo 20 g/kg de sulfato sódico. Por consiguiente, el nivel de purga del álcali (carbonato o bicarbonato) sódico enviado a una balsa se reduce comparado con un tratamiento de la purga del decahidrato, pero todavía es importante y representa volúmenes importantes enviados a las balsas.
El documento US2011/112298 describe un método para prolongar la vida de las balsas de residuos producidas por las corrientes de purga que contienen carbonato sódico, en el que la corriente de purga se trata con dióxido de carbono gaseoso, similar al procedimiento del documento US2009/0291038, para producir bicarbonato sódico o sesquicarbonato sódico antes de introducirla en la balsa El bicarbonato sódico producido se puede recuperar antes de introducir la corriente de purga tratada en las balsas de residuos o se puede recuperar después de su deposición en la balsa. El documento guarda silencio sobre la valoración adicional de la purga acuosa obtenida cuando se recupera el bicarbonato sódico.
Sin embargo, todavía es necesario en la industria del carbonato y bicarbonato sódico, teniendo en cuenta el desarrollo sostenible, poder reducir más el volumen de purga y reducir la pérdida de álcali, de una forma sencilla sin condiciones de operación que obstaculicen los procedimientos conectados.
Por consiguiente, la invención se refiere a un procedimiento para producir bicarbonato sódico a partir de una corriente que lleva carbonato sódico (A) parte de la misma generada por un cristalizador de carbonato sódico, comprendiendo dicha corriente que lleva carbonato sódico (A) carbonato sódico y al menos 2%, ventajosamente al menos 3%, más ventajosamente al menos 4% en peso de cloruro sódico y/o sulfato sódico, que comprende las siguientes etapas:
a) mezclar la corriente que lleva carbonato sódico (A) con al menos una parte de una corriente (B) para producir una corriente (C),
b) bicarbonatar la corriente (C) con un gas (D) que comprende CO2 para producir una suspensión acuosa (E) que comprende cristales (F), comprendiendo dichos cristales (F) cristales de bicarbonato sódico,
c) separar por una parte la suspensión acuosa (E) con el fin de obtener cristales (F) que comprenden cristales de bicarbonato sódico, y por otra parte unas aguas madre acuosas (G),
d) desbicarbonatar parcialmente las aguas madre acuosas (G) y separar parte del agua para obtener la corriente (B) y un gas opcional (H),
e) reciclar al menos una parte de la corriente (B) a la etapa a), y
f) separar el resto (I) de la corriente (B) o el resto (J) de las aguas madre acuosas (G) para ser más procesados.
Una primera ventaja de la presente invención es que reduce considerablemente la cantidad de pérdida de álcali en las balsas de evaporación (o de residuos) de una forma muy fácil y barata.
Una segunda ventaja de la presente invención es que es eficaz en un amplio espectro de impurezas solubles y un amplio intervalo de concentraciones de las impurezas.
Una tercera ventaja de la presente invención conectada con la segunda ventaja, es que permite explotar uno o varios depósitos de trona con diferentes niveles de impurezas solubles a la vez que pueden tratar los diferentes niveles de purgas de una instalación de ceniza de sosa o de bicarbonato sódico, con el mismo procedimiento descrito en la presente invención.
Una cuarta ventaja de la presente invención es que permite minimizar el flujo de purga preparando el procedimiento para la cocción en seco de la purga o para balsas de evaporación muy pequeñas o para la reinyección de la purga en cavidades de extracción del mineral.
Una quinta ventaja de la presente invención es que permite reducir el consumo de agua para la producción de la ceniza de sosa y/o la producción de bicarbonato sódico, al recuperarla como condensados de los evaporadores para reciclarla a una lixiviación de trona calcinada o a una minería por disolución de la trona.
Una sexta ventaja de la presente invención es que permite aumentar la producción de bicarbonato sódico técnico valioso a partir de corrientes alcalinas sódicas que comprenden impurezas.
Una séptima ventaja de la presente invención es que el bicarbonato sódico técnico obtenido contiene menos impurezas solubles en agua que el carbonato sódico que se habría producido en condiciones equivalentes de concentración de impurezas solubles en agua.
Una octava ventaja de la presente invención es que el bicarbonato sódico técnico obtenido es adecuado para usos específicos tales como la mitigación de gases de escape a pesar de una alta concentración de impurezas.
Figura 1: es un diagrama de flujo que ilustra de forma esquemática el procedimiento de la presente invención.
Figura 2: es un diagrama de flujo de un procedimiento de acuerdo con una realización de la presente invención.
Las cifras y letras de referencia citadas a continuación se refieren a los dibujos adjuntos.
Para los propósitos de la presente descripción, se pretende que determinados términos tengan los siguientes significados.
El término “purga” se refiere a una corriente extraída de una parte de un procedimiento para limitar la concentración de impureza en este procedimiento.
El término “impureza” se refiere a un compuesto diferente del carbonato sódico y/o bicarbonato sódico que se va a producir.
El término “solubilidad” se refiere a la solubilidad en agua de un compuesto en una disolución acuosa.
El término “carbonatar” se refiere a la acción de aumentar la cantidad total de carbonato (carbonato y bicarbonato) de una corriente.
El término “descarbonatar” se refiere a la acción de disminuir la cantidad total de carbonato (carbonato y bicarbonato) de una corriente.
El término “bicarbonatar” se refiere a la acción de aumentar la cantidad de bicarbonato de una corriente.
El término “desbicarbonatar” se refiere a la acción de disminuir la cantidad de bicarbonato de una corriente.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS REALIZACIONES PREFERIDAS
La presente invención se refiere a un procedimiento para producir bicarbonato sódico a partir de una corriente que lleva carbonato sódico (A) parte de la misma generada por un cristalizador de carbonato sódico, comprendiendo dicha corriente que lleva carbonato sódico (A) carbonato sódico y al menos 2%, ventajosamente al menos 3%, más ventajosamente al menos 4% en peso de cloruro sódico y/o sulfato sódico, que comprende las siguientes etapas:
a) mezclar la corriente que lleva carbonato sódico (A) con al menos parte de una corriente (B) para producir una corriente (C),
b) bicarbonatar la corriente (C) con un gas (D) que comprende CO2 para producir una suspensión acuosa (E) que comprende cristales (F), comprendiendo dichos cristales (F) cristales de bicarbonato sódico,
c) separar por una parte la suspensión acuosa (E) con el fin de obtener cristales (F) que comprenden cristales de bicarbonato sódico, y por otra parte unas aguas madre acuosas (G),
d) desbicarbonatar parcialmente las aguas madre acuosas (G) y separar parte del agua para obtener la corriente (B) y un gas opcional (H),
e) reciclar al menos parte de la corriente (B) a la etapa a), y
f) separar el resto (I) de la corriente (B) o el resto (J) de las aguas madre acuosas (G) para ser más procesados.
La presente invención se refiere también a un procedimiento para la producción conjunta de cristales de carbonato y bicarbonato sódico, que comprende en una primera etapa introducir una disolución de carbonato sódico que comprende carbonato sódico y al menos una impureza que consiste en cloruro sódico y/o sulfato sódico, en un cristalizador de carbonato sódico, producir una primera suspensión acuosa que comprende cristales de carbonato sódico, someter la primera suspensión acuosa a una separación, con el fin de obtener por una parte cristales que comprenden carbonato sódico, que son valorados, y por otra parte unas aguas madre, parte de las aguas madre se sacan del cristalizador de carbonato sódico para constituir la corriente que lleva carbonato sódico (A) para ser más procesada de acuerdo con la presente invención en cristales (F) que comprenden cristales de bicarbonato sódico.
En la presente invención, el cristalizador de carbonato sódico significa un cristalizador en el que se generan cristales comprenden carbonato sódico. El cristalizador de carbonato sódico se selecciona del grupo que consiste en: un cristalizador de carbonato sódico anhidro, un cristalizador de carbonato sódico monohidrato, un cristalizador de carbonato sódico heptahidrato, un cristalizador de carbonato sódico decahidrato, un cristalizador de sesquicarbonato sódico, un cristalizador de wegscheiderita (Na2CO3.3NaHCO3 llamado también decemita), y cualquier combinación de los mismos. En la presente invención, el cristalizador de carbonato sódico también puede ser un contendor o una balsa de evaporación en la que se forman cristales que comprenden carbonato sódico.
Ventajosamente, el cristalizador de carbonato sódico es un cristalizador de carbonato sódico monohidrato o un cristalizador de sesquicarbonato sódico. Más ventajosamente, el cristalizador de carbonato sódico es un cristalizador de carbonato sódico monohidrato.
La corriente que lleva carbonato sódico (A) puede ser cualquier corriente compuesta de un sólido, una suspensión de un sólido en una disolución acuosa, o una disolución acuosa que comprende carbonato sódico y es adecuada para la alimentación de un cristalizador de bicarbonato sódico.
La corriente que lleva carbonato sódico (A) puede derivar parcial o totalmente de trona o nacolita. Preferiblemente, la corriente que lleva carbonato sódico (A) deriva parcial o totalmente de trona. En la presente invención la trona en general se procesa mediante minería convencional. Ventajosamente, la trona también se puede procesar por minería por disolución.
La corriente que lleva carbonato sódico (A) también puede derivar, en parte o enteramente, de sólidos de balsas de residuos que comprenden carbonato sódico. Esto también puede ser particularmente ventajoso si los sólidos de las balsas de residuos considerados son ricos en silicatos, ya que los cristales de bicarbonato sódico formados en la etapa b) cogerán la mayor parte de la sílice presente en la corriente (C), y esto puede mejorar la fluidez de los cristales (F).
En una realización preferida, la corriente que lleva carbonato sódico (A) es una disolución acuosa (A’) que comprende carbonato sódico. En una realización más preferida, la disolución acuosa (A’) es una purga de un cristalizador de carbonato sódico. Y en una realización más preferida, la disolución acuosa (A’) es una purga de un cristalizador de carbonato sódico monohidrato. En una variante de esta realización más preferida, la disolución acuosa (A’) es una purga de un cristalizador de carbonato sódico monohidrato en combinación con sólidos de balsa de residuos que derivan de purgas de cristalizadores de carbonato sódico.
En otra variante de esta realización más preferida, el procedimiento de la presente invención se acopla con el procedimiento descrito en el documento WO2011/138005A1 (Solvay Chemicals), que se incorpora en la presente memoria por referencia. En este caso, el procedimiento de la presente invención comprende además:
k) depositar el resto (I) de la corriente (B) en una balsa de residuos, en el que parte del carbonato sódico que queda en la balsa de residuos cristaliza en una masa sólida que comprende carbonato sódico decahidrato y en el que se forma una disolución concentrada (Q) que comprende impurezas seleccionadas del grupo que consiste en silicatos, cloruro sódico, sulfato sódico, materia orgánica, y combinaciones de dos o más de los mismos,
l) opcionalmente poner en contacto dicha masa sólida con una disolución de lixiviación para disolver selectivamente al menos una parte de una primera impureza de la masa con la que se ha puesto en contacto, en la disolución de lixiviación para formar un lixiviado y un residuo de lixiviación, recoger el residuo de lixiviación, disolver al menos una parte del residuo de lixiviación en un medio acuoso para formar un líquido; opcionalmente llevar a cabo una segunda etapa de eliminación de impurezas que comprende llevar a cabo un tratamiento con magnesio para formar un líquido tratado, comprendiendo dicho tratamiento añadir un compuesto de magnesio durante la disolución del residuo de lixiviación o añadir un compuesto de magnesio a dicho líquido o a una parte del mismo después de la disolución del residuo de lixiviación con el fin de formar una materia insoluble en agua con al menos una parte de una segunda impureza, y pasar dicho líquido tratado por al menos una unidad de separación para separar la materia insoluble en agua y obtener una disolución purificada; y
m) proporcionar dicha masa sólida o dicho líquido o dicha disolución purificada como una materia prima, a un procedimiento que produce un producto cristalino que comprende carbonato sódico, bicarbonato sódico, sulfito sódico, u otros derivados.
El resto (I) de la corriente (B) o una parte ((J) de las aguas madre (G) se concentra en sales solubles en agua y otras impurezas presentes en la corriente que lleva carbonato sódico (A). Por lo tanto, en otra variante de la presente invención, el procedimiento comprende además al menos una de las siguientes etapas:
n) desechar el resto (I) de la corriente (B) o parte (J) de las aguas madre (G) en una cavidad de minería por disolución o una cavidad de extracción de la mina o en una inyección en pozos profundos, o
o) reciclar el resto (I) de la corriente (B) o una parte (J) de las aguas madre (G)
o una parte (L) del líquido (K) a una cavidad de minería por disolución o una cavidad de extracción de la mina, y recuperar una disolución acuosa de carbonato sódico de la cavidad de minería o de la cavidad de extracción, en el que la disolución acuosa de carbonato sódico recuperada comprende cloruro sódico y/o sulfato sódico con una concentración del cloruro sódico y/o sulfato sódico menor que la concentración de cloruro sódico y/o la concentración de sulfato sódico en el resto (I) o la parte (J) o la parte (L).
Las etapas n) u o) son particularmente ventajosas cuando la corriente que lleva carbonato sódico (A) deriva, en parte o enteramente, de trona o nacolita, ya que permite reciclar las sales solubles que estaban presentes originalmente en el mineral dentro de la cavidad de la mina, la mina o el pozo profundo. Además, el pH de las purgas finales se puede controlar por el contenido de bicarbonato sódico, ya que el bicarbonato sódico es un tampón del pH natural. Por lo tanto, el volumen que se recicla en dicha cavidad o mina, o pozo profundo, es mucho menor comparado con el volumen del mineral original extraído de la cavidad o de la mina, o del pozo profundo.
En general, la corriente que lleva carbonato sódico (A) comprende al menos 15% en peso de carbonato sódico expresado como sales secas solubles.
Ventajosamente, la corriente (A) comprende al menos 20, más ventajosamente 24% en peso de carbonato sódico expresado como sales secas solubles.
La corriente (A) se selecciona ventajosamente del grupo que consiste en corrientes de reciclado y purga de cristalizadores de carbonato o sesquicarbonato sódico, corrientes de agua de la mina, corrientes acuosas salinas de balsas de evaporación, depósitos de agua y carbonato sódico decahidrato, otras corrientes residuales, y cualquier combinación de las mismas.
La corriente (A) comprende en general como máximo 98, ventajosamente como máximo 95, más ventajosamente como máximo 85% en peso de carbonato sódico expresado como sales secas solubles. Cuando la corriente que lleva carbonato sódico (A) es una suspensión de un sólido en una disolución acuosa, o una disolución acuosa, comprende, en general como máximo 99, ventajosamente como máximo 90, más ventajosamente como máximo 80% en peso agua. Esto permite limitar el número de reciclados en el ciclo del bicarbonato sódico de la presente invención.
Si la corriente de carbonato sódico deriva de una corriente de sólido, o es una suspensión acuosa, o una disolución acuosa concentrada en carbonato sódico, se puede añadir agua (N) a la corriente que lleva carbonato sódico (A) de modo que la combinación de la corriente (B) con la corriente (A) forma una corriente de alimentación (C) adecuada para formar cristales (F) que comprenden cristales de bicarbonato sódico cuando se bicarbonata. En particular, la cantidad de agua (N) se controla con el fin de limitar la densidad de la suspensión de cristales (F) en la suspensión acuosa (E) en general a como máximo 60% en peso, ventajosamente como máximo 50% en peso, preferiblemente como máximo 40% en peso, más preferiblemente como máximo 35% en peso. La densidad de la suspensión de sólidos en una suspensión acuosa es la relación en peso de sólido con respecto a la suspensión acuosa.
En la presente invención, la corriente (A) comprende al menos 2%, ventajosamente al menos 3%, más ventajosamente al menos 4% en peso de cloruro sódico y/o sulfato sódico.
La corriente (A) puede contener un nivel alto de cloruro sódico y/o sulfato sódico. Sin embargo, ventajosamente la concentración de cloruro sódico y/o sulfato sódico en la corriente (A) debe limitarse a un valor máximo de modo que la corriente (G), correspondiente a las aguas madre del cristalizador de bicarbonato separadas en la etapa c), tenga una concentración como máximo de 26% en peso (260 g/kg) de cloruro sódico o 20% en peso (200 g/kg) de sulfato sódico, con el fin de evitar alcanzar el límite de solubilidad en agua del cloruro sódico y/o sulfato sódico en la corriente (G). En el caso de que la corriente (A) comprenda tanto cloruro sódico como sulfato sódico, la concentración de estas dos impurezas en la corriente (G) indicada respectivamente [NaCl](G) y [Na2SO4](G) y expresada en g/kg, debe estar limitada ventajosamente de acuerdo con la siguiente ecuación:
[NaCl](G)/1,3 + [Na2SO4](G) ≤ 200 g/kg
Además, cuando una concentración significativa de otras sales muy solubles en agua con iones en común con los iones sodio o cloro o sulfato, se acumula en una proporción de al menos 5% en peso de la cantidad acumulada de cloruro sódico y sulfato sódico en la corriente (A), esas concentraciones de sales de impurezas deben añadirse a la suma de las concentraciones de cloruro sódico y sulfato sódico, y esta última suma debe mantenerse preferiblemente como máximo a 20% en peso (200 g/kg) en la corriente (G).
En la presente invención, las corrientes (I) o (J) (o (L)) se usan para controlar la concentración de sal soluble en agua de metal alcalino, tal como las concentraciones de cloruro sódico o sulfato sódico, en las aguas madre acuosas (G) durante la etapa de bicarbonatación b). Cuando el flujo de las corriente (I) o (J) (o (L)) aumenta, la concentración o concentraciones de la sal o sales de metal alcalino solubles en agua Ci(G) en el ciclo del procedimiento disminuye, y viceversa. Esos flujos se puede ajustar de modo que a la concentración objetivo de la sal soluble en agua de metal alcalino en las aguas madre acuosas (G), o en las corrientes (I) o (J) (o (L)), los flujos purgados de la sal soluble en agua de metal alcalino en las correspondientes corrientes (I) o (J) (o (L)) se igualan con el flujo que entra de la sal soluble en agua de metal alcalino que entra en el procedimiento (es decir, por las corrientes (A), (A’), (A”) y (A’’’)) menos el flujo de la sal soluble en agua de metal alcalino que sale del procedimiento con los cristales (F).
En general, cuando la corriente (A) es la purga acuosa de un cristalizador de monohidrato, la concentración de NaCl de la purga es como máximo 5% y la concentración de Na2SO4 de la purga es como máximo 7% en peso expresada en la disolución acuosa. Realmente, un cristalizador clásico de MVR (recompresión mecánica de vapor) no puede operar con niveles de NaCl significativamente mayores que 2-3% sin cristalización de carbonato sódico anhidro, lo cual produce dificultades operativas. El cristalizador evaporador de monohidrato de triple efecto se hace trabajar a temperaturas inferiores y puede aceptar concentraciones mayores de NaCl, de hasta 4-5% dependiendo de una serie de factores. Una concentración de Na2SO4 por encima de 3 a 7% induce la formación de cristales de burkeita (Na2CO3.2Na2SO4) a la temperatura del cristalizador (entre 40º y 100ºC).
La instalación de ceniza de sosa natural típica a partir de trona, tiene una concentración de alimentación de Na2CO3 en el líquido de 28 a 30% en peso, una concentración de alimentación de NaCl de aproximadamente 0,2% y/o una concentración de alimentación de Na2SO4 de aproximadamente 0,05 a 0,2%, lo que significa que una instalación tradicional de la técnica anterior que comprende un cristalizador de carbonato sódico puede operar entre 10 y 20 ciclos de concentración. Este número de ciclos de concentraciones en general está cerca de la relación de la concentración final a la concentración de alimentación de la impureza soluble en agua. Esto es lo que en último término dicta la pérdida de producto, los volúmenes de purga y el tamaño de las balsas y eliminación de residuos en una instalación de ceniza de sosa natural sin recuperación del álcali valioso. La presente invención permite aumentar de forma sensible el número de ciclos de concentraciones de 10 a 20 ciclos hasta 75 ciclos, e incluso de una forma más sencilla. Además, el presente procedimiento permite limitar el consumo de energía y costes relacionados respecto a la producción total de carbonato sódico, cuando la corriente de carbonato sódico (A) es una purga de un cristalizador de carbonato sódico, ya que la purga en general representa de 2 a 15% del flujo de carbonato sódico que entra en el cristalizador de carbonato sódico.
En la presente invención, la desbicarbonatación parcial de las aguas madre acuosas (G) y la separación de parte del agua en la etapa d) se puede hacer por cualquier medio conocido en la técnica. La desbicarbonatación parcial y separación de parte del agua se puede hacer en una etapa o en varias etapas. En general, la desbicarbonatación se hace por calcinación química usando sosa cáustica para transformar parte del bicarbonato sódico del líquido (G) en carbonato sódico, o se hace por desbicarbonatación térmica usando vapor o usando una caldera para descomponer térmicamente parte del bicarbonato sódico en carbonato sódico, agua y CO2. Se prefiere la desbicarbonatación térmica usando vapor o una caldera. La separación de parte del agua del líquido (G) se puede hacer en un evaporador de capa fina, o en una caldera, o en un evaporador de circulación forzada, o en un cristalizador evaporador de circulación forzada conocido en la técnica.
El procedimiento de la invención que usa un desbicarbonatador térmico en la etapa d) se ilustra en la figura 1 (fig. 1). La corriente que lleva carbonato sódico (A) se mezcla con parte de una corriente (B) para producir una corriente (C). La corriente (C) se bicarbonata con una gas (D) que comprende CO2 en un dispositivo de carbonatación 1 para producir una suspensión acuosa (E) que comprende cristales (F), comprendiendo dichos cristales (F) cristales de bicarbonato sódico. La suspensión
- (E)
- se separa por una parte en cristales (F) que comprenden cristales de bicarbonato sódico y por otra parte en unas aguas madre acuosas (G) con un dispositivo de separación 2. Las aguas madre acuosas (G) se desbicarbonatan parcialmente y parte del agua se separa para obtener la corriente (B) y un gas opcional (H) que comprende CO2 en un desbicarbonatador 3. Por lo tanto, la corriente (B) está más concentrada en contenido de sal soluble en agua que la corriente (G). Al menos parte de la corriente
- (B)
- se recicla para formar la corriente (C) cuando se combina con la corriente (A). El resto (I) de la corriente (B) se separa del ciclo (que incluye los dispositivos 1, 2, 3) o se separa una parte (J) de las aguas madre acuosas (G) para ser más procesadas.
La figura 2 es un diagrama de flujo de un procedimiento de acuerdo con una realización de la presente invención. En esta realización la desbicarbonatación y la separación de parte del agua de la corriente (G) se hace en dos etapas y los reciclados opcionales de agua y CO2 gaseoso (H) se muestran en líneas de trazos. En esta realización, la corriente que lleva carbonato sódico (A) se puede mezclar con agua opcional (N) para formar una disolución acuosa (A’) que comprende carbonato sódico, y mezclar con una corriente (B) para producir una corriente (C). La corriente
- (C)
- se bicarbonata con un gas (D) que comprende CO2 en un dispositivo de carbonatación 1 para producir una suspensión acuosa (E) que comprende cristales (F), comprendiendo dichos cristales (F) cristales de bicarbonato sódico. La suspensión
- (E)
- se separa por una parte en cristales (F) que comprenden cristales de bicarbonato sódico y por otra parte en unas aguas madre acuosas (G), con un dispositivo de separación 2. Las aguas madre acuosas (G) se desbicarbonatan en un desbicarbonatador 3 para producir las aguas madre (K) que carecen o con reducción de bicarbonato sódico y un vapor (H) que comprende dióxido de carbono, y las aguas madre (K) se evaporan parcialmente para separar parte del agua en un evaporador 4 para obtener la corriente (B) y el vapor de agua (P). La corriente (B) puede ser un líquido transparente o una suspensión. Opcionalmente una parte o todo el vapor de agua (P) se puede reciclar al desbicarbonatador 3 e inyectar directamente o después
de recompresión del vapor o se puede reciclar al desbicarbonatador 3 como calentamiento indirecto por una caldera. Al menos parte de la corriente (B) se recicla para formar la corriente (C) cuando se combina con la corriente (A). El resto (I) de la corriente (B) se saca de ciclo, y/o una parte (J) de las aguas madre acuosas (G) se saca del ciclo, y/o una parte (L) de las aguas madre (K) se saca del ciclo, para ser más procesadas. Estas corrientes (I), (J), (L) son realmente útiles para controlar las concentraciones de sales solubles en agua, tales como las concentraciones de cloruro sódico o sulfato sódico, en las aguas madre acuosas durante la etapa de bicarbonatación b) en el bicarbonatador 1.
En una variante de esta realización, se puede añadir una corriente que lleva carbonato sódico (A”), tal como una o más aguas de la mina, o aguas de la balsa de residuos, o aguas diluidas, a las aguas madre (K) que carecen o con reducción de bicarbonato sódico antes de evaporarla parcialmente para separar parte del agua para obtener así la corriente (B). Esto permite evitar de forma ventajosa el límite de solubilidad en agua del carbonato sódico y/o cloruro sódico o sulfato sódico en el evaporador 4.
En otra variante de esta realización, si una corriente que lleva carbonato sódico (A’”), tal como una o más aguas de la mina, aguas de la balsa de residuos, o aguas diluidas, tiene un contenido de bicarbonato sódico, o un contenido de agua y un contenido de bicarbonato sódico, que primero hay que reducir antes de reciclarla al bicarbonatador 1, un punto adecuado para introducir esta corriente A’” en el procedimiento es en el desbicarbonatador 3 con las aguas madre acuosas G.
Opcionalmente, en la realización ilustrada en la figura 2, al menos una parte del gas (H) se usa para bicarbonatar la corriente (C) con el gas (D). Realmente, el gas (H) comprende un contenido alto de CO2 y el resto de su contenido es principalmente vapor (vapor de agua) que se puede volver a usar en la etapa b) sin condensación de agua o con condensación de agua y separación del agua, antes de introducirlo en la corriente (D) para controlar el equilibrio de agua del presente procedimiento con la separación de agua por la retirada de de las corrientes (I), (L), (J), (P) del ciclo .
En el presente procedimiento, en la etapa b), el gas (D) es un gas que comprende al menos 20, ventajosamente al menos 30, más ventajosamente al menos 40, incluso más ventajosamente al menos 80% en volumen de CO2 expresado como el gas seco. En la etapa d), el gas opcional (H) puede comprender a menudo al menos 20, ventajosamente al menos 30, más ventajosamente al menos 40, incluso más ventajosamente al menos 80% en volumen de CO2 expresado como el gas seco.
La etapa de bicarbonatación b) se opera a cualquier temperatura compatible con el dominio conocido del bicarbonato sódico. Preferiblemente, en la etapa de bicarbonatación b) se trabaja a una temperatura de al menos 20ºC, ventajosamente al menos 38ºC, más ventajosamente al menos 55ºC e incluso más ventajosamente al menos 70ºC.
Una temperatura demasiado alta puede ser perjudicial para la absorción de CO2 cuando no se trabaja a una presión por encima de la presión atmosférica. Por lo tanto, en la etapa de bicarbonatación b) en general se trabaja a una temperatura como máximo de 100ºC, ventajosamente como máximo 90ºC, más ventajosamente como máximo 80ºC, e incluso más ventajosamente como máximo 75ºC.
En la presente invención, los cristales (F) obtenidos en la etapa b) comprenden cristales de bicarbonato sódico. Ventajosamente, el punto de funcionamiento (concentraciones en las aguas madre de bicarbonato sódico, de carbonato sódico y de las sales solubles en agua, tales como NaCl y Na2SO4) en la etapa de carbonatación, debe controlarse para que permanezca en el dominio del diagrama de solubilidad en agua del bicarbonato sódico. Esto se logra suministrando suficiente CO2 al bicarbonatador de modo que la concentración de carbonato sódico en las aguas madre (G) del bicarbonatador sea menor que el límite de la concentración de carbonato sódico en la solubilidad del sesquicarbonato sódico indicado [Na2CO3](sesqui) a la temperatura de trabajo.
Si [X](G) representa las concentraciones de sales solubles expresadas en g/kg de NaCl, o de Na2SO4, o la suma de las concentraciones de NaCl y Na2SO4 si están presentes ambas sales, esto se logra en general entre 20° y 80°C, cuando la concentración de carbonato sódico de las aguas madres (G), indicada como [Na2CO3](G), es menor que el siguiente valor (expresado en g/kg):
170 – 0,66 [X](G) (g/kg)
Debe considerarse un margen de seguridad de modo que la concentración de carbonato sódico es preferiblemente como máximo este valor menos 5 g/kg, más preferiblemente como máximo este valor menos 10 g/kg, y lo más preferiblemente como máximo este valor menos 20 g/kg.
Esto permite cristalizar principalmente bicarbonato sódico. Entonces, si los cristales (F) correspondientes se separan de las aguas madre (G) que están concentradas en NaCl y/o Na2SO4, y si opcionalmente los cristales obtenidos se lavan cuando sea necesario para separar niveles altos de aguas madre y sales solubles en agua como NaCl o Na2SO4 que impregnan, el contenido de cristales (F) que comprenden cristales de bicarbonato sódico es en general al menos 40% en peso, o al menos 50% en peso, preferiblemente al menos 60% en peso, más preferiblemente al menos 80% en peso y lo más preferiblemente al menos 90% en peso de bicarbonato sódico. Los cristales (F) comprenden en general como máximo 50% en peso, o como máximo 30% en peso, o como máximo 20% en peso, preferiblemente como máximo 10% en peso, más preferido como máximo 5% en peso, y lo más preferido como máximo 3% en peso de carbonato sódico.
El contenido en sales solubles en agua tales como cloruro sódico y/o sulfato sódico de los cristales (F), en general es como máximo 10% en peso, preferiblemente como máximo 4% en peso, más preferiblemente como máximo 1% en peso.
En relación con el uso final de los cristales (F) que comprenden bicarbonato sódico obtenidos, el procedimiento de la presente invención puede comprender además:
g) opcionalmente, lavar los cristales (F) que comprenden bicarbonato sódico para producir cristales opcionalmente lavados que comprenden bicarbonato sódico,
h) secar los cristales opcionalmente lavados que comprenden bicarbonato sódico.
Alternativamente, se puede calcinar en parte o parcial o totalmente el bicarbonato sódico en lugar de solo secar los cristales en la etapa h).
En este caso el procedimiento de acuerdo con la presente invención comprende además las etapas de:
g) opcionalmente lavar los cristales de bicarbonato sódico para producir cristales opcionalmente lavados que comprenden bicarbonato sódico, y
i) calcinar los cristales opcionalmente lavados que comprenden bicarbonato sódico, en cristales que comprenden carbonato sódico.
Cuando se calcina parcial o totalmente el bicarbonato sódico de los cristales en la etapa i), se genera un gas (O) que comprende dióxido de carbono. El dióxido de carbono y el agua se pueden recuperar y reciclar total o parcialmente a la etapa de bicarbonatación.
Por lo tanto, el procedimiento de la presente invención puede comprender además la etapa de:
j) recuperar al menos parte del gas (O) que comprende dióxido de carbono y reciclarlo a la etapa b).
Los siguientes ejemplos están dirigidos solo a ilustrar la invención y no se pretende que limiten el alcance de la invención reivindicada.
Ejemplo 1
La tabla 1 ilustra un diagrama del flujo másico de una realización del procedimiento de la presente invención como se describe en la figura 2, en el que la impureza de sal soluble en agua principal de la corriente de carbonato sódico (A) es cloruro sódico.
Este ejemplo muestra el gran interés en el caso en el que la corriente de carbonato sódico (A) sea una purga de un cristalizador de carbonato sódico; el caudal másico de la purga final (I) es 226 kg/h, representando dicho valor menos de una cuarta parte del valor de la purga original (A) de 1000 kg/h, y la pérdida de carbonato sódico de la purga final (I) es 27 kg/h, es decir una reducción en masa de un factor de casi 9 comparado con el valor inicial de 242 kg/h de carbonato sódico en la purga inicial (A), gracias al ciclo de reciclado asociado con un desbicarbonatador y un evaporador del presente procedimiento.
Por comparación, el documento US2009/0291038 (Solvay), muestra en su ejemplo 1 una disminución de la pérdida de álcali sódico en la purga final de 60%, comparado con aproximadamente 90% en el presente ejemplo 1, y una reducción de 10% del caudal másico de la purga inicial comparado con aproximadamente 77% en el presente ejemplo 1.
Ejemplo 2
En este ejemplo, los mismos datos de la tabla 1 pueden ilustrar un diagrama de caudal másico de una realización del procedimiento de la presente invención como se describe en la figura 2, en la que la impureza de sal soluble en agua principal de la corriente de carbonato sódico (A) es sulfato sódico (Na2SO4). En este caso, los caudales másicos del cloruro sódico (NaCl) y las concentraciones de cloruro sódico (NaCl) deben interpretarse respectivamente como caudales másicos de Na2SO4 y concentraciones de Na2SO4 en lugar de los de NaCl.
Ejemplo 3 a 7 (E0 a E6)
En estos ejemplos se usaron equipamientos y condiciones de trabajo similares a los usados en el ejemplo 1 del documento US2009/0291038 (Solvay) pero la bicarbonatación se hizo en lotes, en un reactor de 3 litros agitado, a 70ºC, con CO2 gaseoso con una concentración en seco de 100% en volumen, y saturado con agua, con un tiempo de permanencia de una hora.
Los cristales obtenidos se filtraron, se lavaron con agua y etanol, y se secaron durante 24 horas a temperatura ambiente.
La tabla 2 da los resultados del análisis de las aguas madre iniciales y finales, de los cristales obtenidos, la densidad de la suspensión (peso de sólidos respecto al peso de suspensión), y también la distribución del tamaño de partículas de los cristales obtenidos.
Si hubiera conflicto de la descripción de cualquier patente, solicitudes de patente y publicaciones que se incorporan en el presente documento por referencia, con la presente descripción en la medida en que algún término pueda no quedar claro, la presente descripción tendrá prioridad.
- Corriente
- (A)=(A’) (A'') (B) (C) (D) (E) (F) (G) (H) (I) (K) (O) Si se calcina
- Fase Caudal (kg/h)
- líquida líquida líquida líquida gaseosa suspensión sólida líquida gaseosa líquida líquida gaseosa 1000 500 1477 1751 94 1845 345 1500 28 226 1472 127
- Líquido NaHCO3 Na2CO3 NaCl H2O Líquido total Fracción en masa (g/kg) NaHCO3 Na2CO3 NaCl H2O
- 7 7 56 54 68 68 9 50 121 121 176 270 44 44 27 55 20 20 255 236 236 236 39 236 353 353 990 1192 1154 1154 151 1132 500 500 1477 1751 1500 1500 226 1472 13 13 38 31 45 45 38 242 242 119 154 29 29 119 39 39 173 134 157 157 173 706 706 670 681 769 769 670
- Sólido Caudal (kg/h) NaHCO3 Na2CO3 Sólidos totales
- 345 345 0 0 345 345
- Gaseoso Flujo (kg/h) H2O CO2 Gaseoso total
- 0 23 37 94 5 90 94 28 127
Tabla 1: Ejemplo 1 - Diagrama del flujo másico equilibrado
- Ensayo de ref.
- nº E0 E2 E3 E6
- Temperatura Tiempo de permanencia
- °C h 70 1 70 1 70 1 70 1
- Aguas madre iniciales NaHCO3 Na2CO3 NaCl Na2SO4 H2O Total
- g/kg g/kg g/kg g/kg g/kg g/kg 79 49 136 -736 1000 54 52 144 -750 1000 44 52 153 -751 1000 45 50 75 75 755 1000
- Aguas madre finales NaHCO3 Na2CO3 NaCl Na2SO4 H2O Total
- g/kg g/kg g/kg g/kg g/kg g/kg 50 11 146 -793 1000 48 20 153 -779 1000 45 10 165 -780 1000 62 17 78 77 766 1000
- Sólidos secados finales NaHCO3 Na2CO3 NaCl Na2SO4 H2O Densidad de la suspensión Distribución del tamaño partículas d10 d50 d90
- de g/kg g/kg g/kg g/kg g/kg 942 29 9 -20 915 38 30 -17 908 41 42 -9 906 38 8 8 40
- % en p µm µm µm
- 6,9 121 376 678 6,3 41 129 280 6,5 39 125 415 4,7 50 126 566
Tabla 2 - Condiciones de trabajo y análisis químico y físico de los cristales obtenidos en los ejemplos 3 a 7 (respectivamente designados E0, E2, E3, E6).
Claims (20)
- REIVINDICACIONES1. Un procedimiento para producir bicarbonato sódico a partir de una corriente que lleva carbonato sódico (A), una parte de la cual es generada por un cristalizador de carbonato sódico, comprendiendo dicha corriente que lleva carbonato sódico (A) carbonato sódico y al menos 2%, ventajosamente al menos 3%, más ventajosamente al menos 4% en peso de cloruro sódico y/o sulfato sódico, que comprende las siguientes etapas:a) mezclar la corriente que lleva carbonato sódico (A) con al menos una parte de una corriente (B) para producir una corriente (C),b) bicarbonatar la corriente (C) con un gas (D) que comprende CO2 para producir una suspensión acuosa (E) que comprende cristales (F), comprendiendo dichos cristales (F) cristales de bicarbonato sódico,c) separar por una parte la suspensión acuosa (E) con el fin de obtener cristales (F) que comprenden cristales de bicarbonato sódico, y por otra parte unas aguas madre acuosas (G),d) desbicarbonatar parcialmente las aguas madre acuosas (G) y separar partedel agua para obtener la corriente (B) y un gas opcional (H), e) reciclar al menos una parte de la corriente (B) a la etapa a), y f) separar el resto (I) de la corriente (B) o parte (J) de las aguas madre acuosas(G) para ser procesados adicionalmente.
-
- 2.
- El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el cristalizador de carbonato sódico se selecciona del grupo que consiste en: un cristalizador de carbonato sódico anhidro, un cristalizador de carbonato sódico monohidrato, un cristalizador de carbonato sódico heptahidrato, un cristalizador de carbonato sódico decahidrato, un cristalizador de sesquicarbonato sódico, un cristalizador de wegscheiderita, y cualquier combinación de los mismos; ventajosamente el cristalizador de carbonato sódico es un cristalizador de carbonato sódico monohidrato.
-
- 3.
- El procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el carbonato sódico de la corriente que lleva carbonato sódico
(A) deriva, parcial o totalmente, de trona. -
- 4.
- El procedimiento de la reivindicación 3, en el que el carbonato sódico de la corriente que lleva carbonato sódico (A) deriva, parcial o totalmente, de trona
procesada por minería convencional. -
- 5.
- El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 3, en el que el carbonato sódico de la corriente que lleva carbonato sódico (A) deriva, parcial o totalmente, de trona procesada por minería por disolución.
-
- 6.
- El procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la corriente que lleva carbonato sódico (A) deriva, parcial o totalmente, de sólidos de balsas de residuos que comprenden carbonato sódico.
-
- 7.
- El procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la corriente que lleva carbonato sódico (A) es una disolución acuosa (A’) que comprende carbonato sódico.
-
- 8.
- El procedimiento de la reivindicación 7, en el que la disolución acuosa (A’) es una purga de un cristalizador de carbonato sódico monohidrato.
-
- 9.
- El procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que en la etapa d), el gas opcional (H) es un gas que comprende al menos 20, ventajosamente al menos 30, más ventajosamente al menos 40, incluso más ventajosamente al menos 80% en volumen de CO2 expresado como gas seco.
-
- 10.
- El procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que en la etapa d) se produce el gas opcional (H), y en el que al menos una parte de dicho gas (H) se usa con el gas (D) para la bicarbonatación de la corriente (C).
-
- 11.
- El procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la etapa b) se opera a una temperatura de al menos 20ºC, ventajosamente al menos 38ºC, más ventajosamente al menos 55ºC, e incluso más ventajosamente al menos 70ºC.
-
- 12.
- El procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende además:
g) opcionalmente, lavar los cristales (F) que comprenden cristales de bicarbonato sódico para producir cristales opcionalmente lavados que comprendenbicarbonato sódico, y h) secar los cristales de bicarbonato sódico opcionalmente lavados. - 13. El procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende además:g) opcionalmente lavar los cristales (F) que comprenden cristales de bicarbonato sódico para producir cristales opcionalmente lavados que comprenden bicarbonato sódico, yi) calcinar los cristales opcionalmente lavados que comprenden bicarbonato sódico en cristales calcinados que comprenden carbonato sódico.
-
- 14.
- El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 13, en el que se genera un gas (O) que comprende dióxido de carbono durante la etapa de calcinación i), y en el que el procedimiento comprende además:
j) recuperar al menos parte del gas (O) que comprende dióxido de carbono y reciclarlo a la etapa b). -
- 15.
- El procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que en la etapa d), las aguas madre acuosas (G) se desbicarbonatan en un desbicarbonatador para producir unas aguas madre que carecen o con tienen contenido reducido de bicarbonato sódico (K) y un vapor (H) que comprende dióxido de carbono, y en el que las aguas madre que carecen o con contenido reducido de bicarbonato sódico (K) se evaporan parcialmente para separar parte del agua para así obtener la corriente (B), comprendiendo además opcionalmente reciclar al menos parte del vapor (H) que comprende dióxido de carbono en la etapa b).
-
- 16.
- El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 15, que además comprende añadir una corriente que lleva carbonato sódico (A”) a las aguas madre que carecen de bicarbonato sódico (K) antes de evaporarlas parcialmente para separar parte del agua para obtener la corriente (B).
-
- 17.
- El procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que además comprende:
k) depositar el resto (I) de la corriente (B) en balsas de residuos, en el que parte del carbonato sódico que queda en la balsa de residuos cristaliza en una masa sólida que comprende carbonato sódico decahidrato y en el que se forma una disolución concentrada (Q) que comprende impurezas seleccionadas del grupo que consiste en silicatos, cloruro sódico, sulfato sódico, materia orgánica, y combinaciones de dos o más de los mismos,l) opcionalmente poner en contacto dicha masa sólida con una disolución de lixiviación para disolver selectivamente al menos una parte de una primera impureza de la masa con la que se ha puesto en contacto, en la disolución de lixiviación para formar un lixiviado y un residuo de lixiviación, recoger el residuo de lixiviación, disolver al menos una parte del residuo de lixiviación en un medio acuoso para formar un líquido; opcionalmente llevar a cabo una segunda etapa de eliminación de impurezas que comprende llevar a cabo un tratamiento con magnesio para formar un líquido tratado, comprendiendo dicho tratamiento añadir un compuesto de magnesio durante la disolución del residuo de lixiviación o añadir un compuesto de magnesio a dicho líquido o a una parte del mismo después de la disolución del residuo de lixiviación, con el fin de formar una materia insoluble en agua con al menos una parte de una segunda impureza, y pasar dicho líquido tratado por al menos una unidad de separación para separar la materia insoluble en agua y obtener una disolución purificada; ym) proporcionar dicha masa sólida o dicho líquido o dicha disolución purificada como una materia prima a un procedimiento que produce un producto cristalino que comprende carbonato sódico, bicarbonato sódico, sulfito sódico, u otros derivados. - 18. El procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a17, que además comprende: n) desechar el resto (I) de la corriente (B) o una parte (J) de las aguas madre(G) o parte (L) del líquido (K) en una cavidad de minería por disolución o una cavidad de extracción de la mina o en una inyección en pozos profundos.
- 19. El procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a17, que además comprende: o) reciclar el resto (I) de la corriente (B) o una parte (J) de las aguas madre (G)o parte (L) del líquido (K) a una cavidad de minería por disolución o una cavidad de extracción de la mina, y recuperar una disolución acuosa de carbonato sódico de la cavidad de minería o de la cavidad de extracción de la mina, en el que la disolución acuosa de carbonato sódico recuperada comprende cloruro sódico y/o sulfato sódico en una concentración del cloruro sódico y/o sulfato sódico menor que la concentración de cloruro sódico y/o la concentración de sulfato sódico en el resto (I) o la parte (J) o la parte (L).
- 20. Un procedimiento para la producción conjunta de cristales de carbonato y bicarbonato sódico que comprende en una primera etapa introducir una disolución de 5 carbonato sódico que comprende carbonato sódico y al menos una impureza que consiste en cloruro sódico y/o sulfato sódico, en un cristalizador de carbonato sódico, producir una primera suspensión acuosa que comprende cristales de carbonato sódico, someter la primera suspensión acuosa a una separación, con el fin de obtener por una parte cristales que comprenden carbonato sódico, que son valorados, y por10 otra parte unas aguas madre, sacar parte de las aguas madre del cristalizador de carbonato sódico para constituir una corriente que lleva carbonato sódico (A) para ser más procesada de acuerdo con el procedimiento para producir bicarbonato sódico de cualquiera de las reivindicaciones precedentes.
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