[发明专利]一种高纯度、高收率的碱金属或碱土金属氰化物的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高纯度、高收率的碱金属或碱土金属氰化物的制备方法，特别涉及利用安氏法制得的氢氰酸合成气制备碱金属或碱土金属氰化物的方法，属于化工生产领域。

背景技术

碱金属或碱土金属氰化物主要包括氰化钠、氰化钾、氰化钙等；其中氰化钠和氰化钾作为一种重要的化工产品，具有多种用途，可以广泛用于电镀、金属表面处理、贵重金属的提取和回收、制造农药及有机合成、热处理工艺等用途，产品有液体和固体两种类型；氰化钾和氰化钙常用于金矿以及稀有金属冶炼工业中等。

目前国内外生产碱金属氰化物或碱土金属氰化物的工艺路线大致相同，均采用氢氰酸(HCN)与碱(氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙等)的水溶液反应生成液体氰化物，再经蒸发、结晶、固液分离、干燥成型等工序得到固体碱金属或碱土金属氰化物产品。碱金属或碱土金属氰化物必须具有很高的纯度，尽管碱金属或碱土金属氰化物需少量的碱金属或碱土金属氢氧化物(游离碱)作为稳定剂，但碱金属或碱土金属的碳酸盐或其甲酸盐必须尽可能的低。氢氰酸可以采用本技术领域已知的各种工艺技术方法进行工业生产，如Andrussow法(即安氏法)是以天然气、氨和空气为原料进行的催化反应，合成产物是含二氧化碳、氨、氮气和水等多种组分的HCN合成气；因此在HCN与碱(如氢氧化钠、氢氧化钾)的水溶液反应生成碱金属氰化物(如氰化钠、氰化钾)的同时，也伴随着二氧化碳与碱(如氢氧化钠、氢氧化钾)反应生成碳酸盐(如碳酸钠、碳酸钾)，而成为碱金属或碱土金属氰化物产品中的杂质。而碱金属或碱土金属氰化物在较高的温度下会分解产生甲酸盐，也会成为碱金属或碱土金属氰化物产品中的杂质。碳酸盐和甲酸盐为影响碱金属或碱土金属氰化物产品品质的主要杂质，因而要求碳酸盐和甲酸盐尽可能低。

为了得到高纯度、杂质含量低的碱金属或碱土金属氰化物，需要采用纯的液体氢氰酸与碱的水溶液反应。如美国专利US2,708,151和US2,726,139介绍了使用纯的氢氰酸来生产氰化钠的方法，可以生产高纯度、杂质含量低的液体氰化钠，经蒸发、结晶、固液分离、干燥成型等工序得到高纯度的固体氰化钠。但是，纯化氢氰酸需要吸收、精馏和分离等昂贵的设备，工艺流程复杂，投资成本和操作费用也将会大大增加。

因此，人们试图用不纯的HCN合成气体与含碱吸收液直接混合吸收反应生产碱金属或碱土金属氰化物，液体碱金属或碱土金属氰化物生产过程中主要产生的杂质之一就是二氧化碳与氢氧化物中和反应形成的碳酸盐，碳酸盐在液体碱金属氰化物或碱土金属氰化物中的含量可高达到6％(重量)以上，从而限制了该种碱金属和碱土金属氰化物的应用。

美国专利US3619132使用了不纯的HCN合成气生产氰化钠，但其不纯HCN合成气进行了另行处理、其不含有二氧化碳，因而不生成碳酸钠杂质。

美国专利US2616782也阐述了一种方法，将氢氧化钙与HCN合成气中二氧化碳等当量地加入到NaOH中，并将反应温度控制在低于91℃以下，该方法可以使二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀，从而减少二氧化碳与氢氧化钠反应生成碳酸钠杂质，代替碳酸钠而形成碳酸钙深沉，碳酸钙沉淀可以经过滤除去。但该工艺碳酸钙的分离需增加较复杂的处理步骤和设备，增加了生产工序及生产成本。

国际专利WO2010/135733A阐述了一种生产固体氰化钠的生产方法，包括：(a)使用不纯的氢氰酸气体与氢氧化钠在反应器中充分混合，但最长时间不超过5s，(b)将混合产物输送到连续蒸发结晶器中进行蒸发得到氰化钠的悬浮液，(c)将氰化钠悬浮液从结晶器中转移到一个热平面器，使它在热平面器上沉淀出碳酸钠将其除去，然后将上述悬浮液送回结晶器中，(d)然后将氰化钠从悬浮液中分离出来。但该方法产生的碳酸钠量较多，并产生碳酸钠固态沉淀，须从液体氰化钠中加以沉淀分离，承接碳酸钠沉积的热平面器，需要定期清除或清洗。该方法工艺流程长，操作复杂，不纯HCN气在反应器中停留时间短，吸收尾气中还含有较大量的HCN，HCN的利用率不高。