[发明专利]一种八水氢氧化钡联产多种熔融盐新工艺

说明书

本发明公开了一种可以同时生产三种无机相变材料的工艺，以碳酸钡、硝酸、氢氧化钠为原料生产硝酸钡、八水氢氧化钡和硝酸钠，主要包括以下步骤：（1）碳酸钡和硝酸反应生成硝酸钡，回收二氧化碳尾气；（2）硝酸钡溶液与氢氧化钠溶液加温合成氢氧化钡；（3）利用步骤（1）中的二氧化碳对步骤（2）得到的母液进行沉钡处理，得到澄清滤液以生产硝酸钠；通过对生产条件的改良，和对生成的尾气及固体废渣的有效处理，可以提高产率、产品纯度以及原料利用率。得到的产品纯度高，质量好，经济价值大。同时每个步骤都重视含钡杂质和母液的处理，以达到环保低碳几乎无污染的要求。

技术领域

本发明涉及无机相变材料领域，具体涉及一种以碳酸钡、硝酸、氢氧化钠为原料制备三种相变材料（八水氢氧化钡、硝酸钡、硝酸钠）并且对副产物（二氧化碳气体、氮氧化物）加以回收利用的方法。

背景技术

我国是能源消费大国，在能源越来越匮乏的今天，煤资源与石油资源的枯竭，新能源的开发都越来越成为一种主要趋势。能源的匮乏不仅来源于资源的消耗，在开采的过程中无法避免能量的损失，且低品位的能源容易被忽视。据数据统计，能源利用效率普遍低于50%，尤其在煤发电行业中能源利用效率甚至低于30%。如何能把能源充分的利用成为亟待解决的问题。而中低温相变材料最大的优势在于，对低品位的热量收集效果好，回收过程不限时间、对空间、能源的形式要求较低。高温相变材料又对工业废热有很好的回收能力。相变材料无疑是有效缓解能源紧缺的突破口。

硝酸钠、硝酸钡、八水氢氧化钡均属于无机相变材料，其中，硝酸钠和硝酸钡的熔点在300℃以上，属于高温熔融盐，可以单独使用，也可以与其他相变材料混合制备几乎为任意熔点的共晶混合物。而八水氢氧化钡作为中低温相变材料，同时属于无机水合盐材料。因此，该工艺可以把有限的资源转化的为较高附加值的储能材料，具有良好的发展前景。

氢氧化钡化学式Ba(OH)₂ ·8H₂O，在干燥空气中容易失水的无机水合盐。熔点78℃，广泛应用于工业采暖、废热利用，一般制备方法主要有以下几种：使用硫酸钡（毒重石）脱硫用水溶解，或碳酸钡高温分解为氧化钡溶于水，得到粗制的氢氧化钡，再经纯化后即可得到。工业钡渣通过工业盐酸处理，净化后加入工业氢氧化钠得到产品。原料为氧化钡或氯化钡法与上述大同小异。生产过程简单，引入的氯离子易腐蚀设备，焙烧钡盐会消耗大量的能量，且产品单一，副产品附加值低。

硝酸钡化学式Ba(NO₃)₂，具有吸湿性和强氧化性的有毒无机盐。熔点592℃，是高温熔融盐的一种，一般的制备方法主要有以下几种：由氢氧化钡和硝酸反应制得。或者将大块的碳酸钡溶于硝酸，经蒸发过滤纯化可得到纯度较高的硝酸钡成品。使用氯化钡与硝酸钠共热也可得到结晶的硝酸钡。但是以上的制备方法虽工艺简单，来源广泛，但普遍存在能耗高、原料成本高、厂区易发生安全事故、产品单一的问题。

硝酸钠化学式NaNO₃，具有强氧化性的有毒无机盐。熔点307℃，是一种重要的无机化工原料。随着储能发电的不断开发，硝酸钠作为储热介质出现在熔盐市场。一般制备方法主要有以下几种：吸收法、复分解法、直接提取法与离子交换法最为常见。其中值得一提的是吸收法，用浓的纯碱溶液吸收NO和NO₂混合气，同时在加入硝酸，将NaNO₂转化为NaNO₃。对氮氧化物的回收效果显著。其他的几种生产方法直接由相应盐类反应制得。一般副产物为氯化钠。

现有技术方案虽然可以一定程度满足需求，但是普遍产率过低，即使将原料回收，再次投入系统，也会造成的回收成本增大、多次重复不必要过程等问题，增加原料消耗同时，也无形增大了设备的负荷和能源的消耗。

发明内容

为解决上述问题，本发明将提出一种可以同时生产八水氢氧化钡、硝酸钡、硝酸钠三种熔融盐的方案，重视对副产物的回收和生产过程中二氧化碳等污染物的有效处理，以达到环保低碳几乎无污染的要求。

本发明将采用以下的技术方案：