Trona (Trona)

1. Descripción general

Trona se refiere a minerales como la sodalita en mineralogía. En petrología mineral industrial, se refiere a minerales carbonato, bicarbonato y carbonato hidratado de sodio de los cuales se puede extraer el componente carbonato de sodio.

Existen muchos tipos de minerales que forman los depósitos alcalinos, y hay más de diez comunes, pero sólo unos pocos tienen valor industrial, como la sosa, el agua alcalina, la trona, el bicarbonato de sodio, etc.

La sosa también se llama natrón, álcali, carbonato de sodio, etc. Blanco, amarillo claro, gris claro. Brillo transparente y vidrioso. La dureza es 1~1,5. La densidad es de 1,46 g/cm3. Sistema cristalino monoclínico, el cristal tiene forma de placa larga en forma de rombo. Generalmente en forma de gránulos y conchas. Los agregados tienen forma de flores, haces y bloques densos. Es fácilmente soluble en agua y pierde agua fácilmente en el aire y se convierte en un polvo blanco.

La trona también se llama sodaíta. Es de color blanco grisáceo o amarillo grisáceo. Brillo de vidrio. La dureza es 2,5~3,0. La densidad es de 2,11~2,14 g/cm3. Sistema cristalino monoclínico, el cristal tiene forma de placa. A veces tiene forma de costra cristalina. Fácilmente soluble en agua.

El agua-álcali es incolora, gris o amarilla. Brillo de vidrio. La dureza es 1~1,5. La densidad es de 2,25~2,26 g/cm3. Fácilmente soluble en agua, a menudo mezclado con refrescos y trona.

El bicarbonato de sodio es incoloro, de color blanco, a veces gris o de color piel de búfalo. transparente. Brillo de vidrio. La dureza es 2,5 y la densidad es 2,21 g/cm3. El monocristal es columnar y el agregado es suelto o poroso.

La trona es una materia prima importante en la industria de fabricación de álcalis, utilizada para fabricar carbonato de sodio, bicarbonato de sodio, etc. También es una materia prima auxiliar para materias primas de la industria del vidrio y fundentes de la industria metalúrgica. Además, también se puede utilizar en fibras sintéticas, cuero, fabricación de papel, tintes, jabones plásticos, detergentes, productos químicos inorgánicos, textiles, petroquímicos, medicamentos, pesticidas y renovación de caucho.

II. Tipos de depósitos minerales y requisitos industriales

(1) Tipos de depósitos minerales

Según el estado de ocurrencia de los depósitos minerales de trona, se pueden dividir en depósitos de salmuera y minerales sólidos Las combinaciones de minerales dentro del depósito se pueden dividir en tres tipos, enumerados en la Tabla 3-23-1.

Tabla 3-23-1 Tipos de depósitos de trona

(2) Requisitos industriales

Los requisitos industriales generales para los depósitos de trona se enumeran en la Tabla 3-23 -2.

Tabla 3-23-2 Requisitos industriales generales para depósitos de trona

Nota: El grado se refiere al contenido porcentual de Na2CO3+NaHCO3.

3. Panorama de los recursos minerales

(1) Distribución espaciotemporal geológica

Cuencas tipo falla continental y rocas volcánicas desarrolladas en el período Preterciario y La cuenca de la falla de la segunda zona de hundimiento contiene depósitos alcalinos antiguos del Terciario; la zona climática de pastizales semiáridos y el área del valle del rift contienen depósitos alcalinos de lagos salados modernos del Cuaternario.

(2) Distribución geográfica

Los antiguos depósitos alcalinos de mi país se distribuyen principalmente en el área de Tongbai en Henan, con dos depósitos principales, Wucheng y Anpeng, seguidos de Hongze, Jiangsu; . La salmuera baja en carbonato de sodio también se encuentra en la zona de Tieling en Liaoning. Los lagos alcalinos cuaternarios se distribuyen principalmente en Mongolia Interior, Xinjiang y Jilin, y los de Mongolia Interior son los más famosos. La mina de álcali Chagannuoer en Mongolia Interior tiene reservas de 11 millones de toneladas y es un representante de las minas de álcali modernas en mi país. .

(3) Descripción general del desarrollo y utilización

El desarrollo de la carbonato de sodio en mi país tiene una larga historia, pero la oferta supera la demanda cada año. La producción de trona de mi país representa una proporción muy pequeña de la producción total de carbonato de sodio. Actualmente, el desarrollo y utilización de trona se lleva a cabo principalmente en unas pocas provincias y regiones con lagos salados interiores, como Mongolia Interior y Xinjiang. El 35% de la producción de carbonato de sodio de mi país se utiliza en vidrio, productos esmaltados, detergentes y otras industrias; el 70% de la soda cáustica se utiliza en la fabricación de papel, fibras artificiales, estampados y teñidos, jabón y otras producciones. Es previsible que con la inversión y el desarrollo de algunos depósitos de trona, la producción de trona de mi país aumente significativamente.

(4) Descripción general de los recursos de trona en la provincia de Henan

El condado de Tongbai, ciudad de Nanyang, provincia de Henan, tiene los depósitos de álcali antiguos más grandes de mi país: el depósito de Wucheng y el depósito de Anpeng. así como Puyang, condado de Ye-Campos de sal de Wuyang.

El área minera de Wucheng trona está ubicada en la parte sur del municipio de Wucheng, condado de Tongbai. Los minerales alcalinos se encuentran en el norte del centro de la cuenca de Wucheng, distribuidos en forma ovalada irregular de noroeste a sureste, cubriendo un área de 4,66 km2. La mina de trona de Wucheng fue descubierta en 1969 durante la búsqueda de depósitos de sal. En 1972, se llevó a cabo una investigación detallada sobre el mineral de trona de Wucheng y en 1973 se transfirió a exploración. En 1975, se presentó el primer borrador del "informe de exploración geológica del mineral de trona de Wucheng".

El mineral alcalino se divide en dos secciones: el mineral alcalino inferior y la mina salino-álcali superior: la sección de mineral alcalino inferior incluye 15 capas de mineral, con un espesor de capa única de 0,19 a 2,38 m, un contenido promedio de Na2CO3 de 54,90% , y un contenido de NaCl inferior al 0,3%. La sección de mineral incluye 21 capas de mineral, con un espesor de una sola capa de 1 a 3 metros, un contenido promedio de carbonato de sodio de 33,96% y un contenido promedio de NaCl de 45,55%. La combinación mineral del depósito es relativamente simple, compuesta principalmente de trona y sal gema, seguida de bicarbonato. Los contenidos de elementos nocivos son todos inferiores al contenido permitido. Los minerales más crudos son el esquisto bituminoso. Las dos reservas de minería de agua y minería seca se calcularon respectivamente, es decir, la reserva de minería de agua de Na2CO3 fue de 36,48 millones de t y la reserva de minería seca fue de 20,76 millones de t. Además, se obtuvieron reservas mineras de agua de NaCl y reservas mineras secas de 17,69 millones de toneladas y 14,74 millones de toneladas respectivamente, que son depósitos minerales a gran escala.

La zona minera de Anpeng trona está situada en el municipio de Anpeng, al noroeste del condado de Tongbai, en el cruce de los condados de Tongbai, Biyang y Tanghe. En esta zona también se han descubierto y explotado petróleo y gas natural. El mineral alcalino tiene múltiples capas y se caracteriza por una alta ley, grandes reservas, una sola capa delgada y un entierro profundo. La mina de álcali Anpeng es el segundo depósito de trona antiguo descubierto en mi país después de la mina de álcali de Wucheng, y sus reservas superan a las de Wucheng y ocupan el primer lugar. El área de distribución de minerales alcalinos es de 10,74 km2 y la profundidad de enterramiento de las vetas de mineral es de 1310 ~ 2520 m. Hay 17 capas de mineral alcalino sólido con un espesor superior a 0,6 m, siendo la capa individual más gruesa de 3,6 my el área de superposición de las capas de mineral es de 8,085 km2. La ley del mineral (NaHCO3+Na2CO3) es de 82,85% a 99,47%, con un promedio de 93,38%, y las reservas probadas son 48,49 millones de toneladas (ceniza de soda). El álcali líquido se distribuye principalmente en el oeste del área minera, con una profundidad de enterramiento de 1298 ~ 2119 m, y se encuentra en dolomita arcillosa, dolomita o lutita dolomítica y esquisto bituminoso, con un área mineralizada de 2,8 km2. La salmuera alcalina contiene álcali (NaHCO3+Na2CO3) del 10% al 14%, con reservas de 1,36 millones de toneladas, equivalentes a 160.000 toneladas de carbonato de sodio. La mina de álcali Anpeng es el depósito de trona más grande descubierto en mi país hasta el momento.

IV. La tecnología de desarrollo y utilización y la situación actual del mineral de trona en la provincia de Henan

1. La tecnología y el estado actual de desarrollo y utilización de la mina salino-álcali de Wucheng.

Utilización de salmuera natural como La planta de procesamiento con una producción anual de 5.000 toneladas de carbonato de sodio utilizando evaporación directa como materia prima se puso oficialmente en producción de prueba en abril de 1984 y logró buenos resultados (Figura 3-23-1). La práctica de producción muestra que esta es una ruta de procesamiento tecnológicamente simple, económica y razonable o que la tasa de cumplimiento de la calidad del producto es superior al 90% y la gravedad específica del montón es de 0,9 a 1,0.

Figura 3-23-1 El proceso de fabricación de carbonato de sodio utilizando una solución alcalina para extracción de solución

1—Pozo de inyección; 2—Pozo de extracción 3—Tanque de neutralización; 4—Calentador; 5—Evaporador; 6—Espesante; 7—Pozo centrífugo; 8—Horno de calcinación; 13—Barril de clarificación; 11—Barril de lavado de lodo; >

La salmuera natural se extrae mediante inyección de agua, convección de pozo simple o fracturación de pozo doble. La práctica minera ha demostrado que estos métodos de minería han logrado buenos resultados y la salmuera natural extraída. La composición aproximada de la concentración de álcali es:

Na2CO3 110～130g/L NaHCO3 30～60g/L NaC 2～10g/L

Para acelerar la velocidad de disolución y aumentar la alcalinidad total de la salmuera, utilice este método. Se utiliza para inyectar hidróxido de sodio de baja concentración en el suelo. En las mismas condiciones, la alcalinidad total del hidróxido de sodio de baja concentración inyectado es 20-30 g/L mayor que la del agua limpia inyectada. La salmuera extraída se transforma en carbonato de sodio pesado de alta calidad mediante un proceso de agua y álcali.

Primero, inyecte una solución de NaOH al 4% en la capa mineral del Pozo 1 para disolver el mineral alcalino, disuelva el mineral alcalino a través de la capa mineral subterránea y sáquelo del Pozo 2 a la superficie. La solución alcalina se utiliza en el tanque de neutralización 3. La solución alcalina transparente enviada desde el taller de caustificación neutraliza el bicarbonato de sodio que contiene y el NaHCO3 se convierte en Na2CO3. La reacción es la siguiente:

NaHCO3+NaOH=. Na2CO3+H2O

Álcali neutralizado El líquido es calentado por el precalentador y luego enviado al evaporador 5 que opera en operación de doble efecto aguas abajo, donde se evapora y precipita cristales de Na2CO3·H2O.

La suspensión de cristales extraída del evaporador 5 se envía al espesador 6, y el espesador rebosa de regreso al precalentador 4. El flujo bajo se arrastra a través de la bomba centrífuga para eliminar las aguas madre y se envía a el calcinador de vapor rotatorio 8. Calcular en carbonato de sodio pesado con una densidad aparente de 900 Lg/m3. Las aguas madre filtradas y el agua de lavado se mezclan con el rebosadero del espesante 6.

Una parte del líquido alcalino extraído del Pozo No. 2 se envía al barril de caustificación 9 y se mezcla con lechada de cal para realizar una reacción de caustificación para generar precipitación de CaCO3 y solución acuosa de NaOH.

La reacción es:

NaCO3+Ca(OH)2→NaOH+CaCO3+el líquido cáustico se clarifica mediante el barril de clarificación. Parte del líquido cáustico que desborda se envía bajo tierra para disolver el mineral alcalino y la otra parte. enviado al barril de neutralización y NaHCO3, el flujo bajo del barril de clarificación fluye hacia el barril de lavado de lodo 11 para su lavado, y el líquido de lavado se envía a las cenizas. Estrictamente hablando, el lodo caustificado lavado debe filtrarse mediante el filtro 12. , y la torta de filtración se envía al horno de cal de tambor 13, y la parte adicional de piedra caliza compensa las pérdidas del proceso de caustificación. El óxido de calcio quemado se envía al reductor de cenizas 14 para su eliminación, y la lechada de cenizas se envía al barril de caustificación.

2. Tecnología de desarrollo y utilización y situación actual del mineral alcalino de Tongbai Anpeng.

El mineral alcalino de Anpeng contiene tanto aceite como álcali. Es un mineral mineral alcalino de petróleo, con álcali natural y. Existe en dos formas: sólida y líquida (principalmente sólida). La planta de álcali ha construido una línea de producción de carbonato de sodio pesado y una línea de producción de sosa cáustica. La capacidad de producción diseñada es de 10 mil toneladas de carbonato de sodio pesado y 4 mil toneladas de soda cáustica respectivamente. La prueba de puesta en servicio fue exitosa el 1 de junio de 1992 y calificó de soda pesada. se produjo ceniza. El proceso de producción es similar al de la mina Wucheng Alkali. La Tabla 3-23-3 enumera los resultados de la inspección de calidad de la carbonato de sodio.

Tabla 3-23-3 Resultados de la inspección de calidad de la carbonato de sodio

V. Situación de producción y operación de la industria de la carbonato de sodio y la soda cáustica

Desde la década de 1990, en Weifang, Tangshan y Lianyungang Después de que se completaron y pusieron en funcionamiento las tres principales plantas de carbonato de sodio, el mercado de carbonato de sodio de mi país ha tenido un exceso de oferta con la incorporación de tres plantas de carbonato de sodio de tamaño mediano, como Jilantai, que se han completado y puesto en funcionamiento. , la capacidad de producción de carbonato de sodio es un exceso de capacidad y se ha formado un patrón de producción que excede la demanda y no cambiará en el futuro cercano. Nuestro país tiene actualmente una capacidad de producción de 7,3 millones de toneladas de carbonato de sodio, pero la demanda del mercado interno de carbonato de sodio es de solo alrededor de 6 millones de toneladas. La tasa de crecimiento de la producción de carbonato de sodio es mucho mayor que la tasa de crecimiento de los productos derivados, lo que resulta en. una gran acumulación de productos, caída de precios, graves atrasos en los pagos y "deuda triangular". "Si el precio sigue alto, las empresas tendrán dificultades en la producción.

La Tabla 3-23-4 enumera las condiciones de producción y mercado de la industria de la ceniza de sosa en los últimos años.

Tabla 3-23-4 La situación de la producción y la demanda del mercado de carbonato de sodio en los últimos años

6. La brecha entre el nivel de utilización en el país y en el extranjero y las principales contramedidas

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Mundo El país con el mejor desarrollo y utilización de minerales de trona es Estados Unidos, especialmente la mina alcalina Green River Basin en los Estados Unidos. Esta mina alcalina es el depósito alcalino más grande descubierto en el mundo. Se distribuye en tres estados de Estados Unidos con una superficie total de 50.000km2. Los depósitos están compuestos por 11 capas de minerales alcalinos, cada capa tiene un espesor promedio de 10 metros. La capa de mineral contiene alta trona, generalmente por encima de los 90. %. Las reservas de depósitos minerales son enormes. Debido al descubrimiento de esta mina, Estados Unidos se ha convertido en el país productor de álcalis más grande del mundo. El 90% de las materias primas alcalinas en los Estados Unidos son minerales de trona de la mina alcalina Green River. La razón principal es que el procesamiento de trona es relativamente simple y el costo de construcción y operación de la planta es relativamente bajo. La inversión total de la planta de procesamiento de trona, incluidos los sistemas de extracción y procesamiento, es solo aproximadamente la mitad de la sustracción de amoníaco y los costos de producción son más bajos. . Otra razón importante es que Estados Unidos tiene recursos de trona extremadamente abundantes y baratos. Por lo tanto, la carbonato de sodio estadounidense tiene una competitividad extremadamente fuerte en el mercado mundial de carbonato de sodio.

Yike Zhaomeng en Mongolia Interior es una de las principales áreas de distribución de lagos salados en mi país. Hay más de 100 lagos salados grandes y pequeños, que cubren un área de 4 a 10 km2. en la superficie del lago en invierno y primavera para cristalizar escamas de soda y entrar al lago. El mineral sólido de trona se puede enterrar bajo el lodo del lago a una profundidad de 1 a 2 metros, y el yacimiento es de 0,5 a 3 metros. de espesor, lo que facilita la extracción. Los ingredientes se muestran en la Tabla 3-23-5.

Tabla 3-23-5 Porcentaje de composición de materia prima de varias empresas en la Liga Yikezhao

Desde la reforma y apertura, la tecnología de procesamiento y extracción de trona ha logrado grandes logros y ha Inicialmente se formaron sistemas técnicos de soporte natural para minerales de trona en diferentes formas y calidades. Las tecnologías dignas de popularización y aplicación incluyen la tecnología de solarización de campos alcalinos, etc.

El proceso de solarización del campo alcalino consiste en conducir la salmuera al estanque de evaporación del campo alcalino, dependiendo de la energía eólica y solar para evaporarse y concentrarse. Después de alcanzar una cierta concentración, se vierte en el estanque de cristalización. y continúa evaporándose y concentrándose Cuando la densidad de la salmuera alcanza 1,231 ~ A 1,2989, precipitan Na2CO3 y NaHCO3, y las tasas de precipitación son 30,8% y 88,6% respectivamente. La sal solar de verano de base húmeda con Na2CO3 + NaHCO3≥50% puede. ser obtenido. Este proceso tiene una gran adaptabilidad, fácil operación, calidad estable del producto y buenos beneficios económicos, y es de gran importancia para el desarrollo racional de la trona líquida. Además, constantemente se desarrollan y diseñan nuevos equipos de alta eficiencia y ahorro de energía para su uso en plantas de procesamiento de trona, tales como: los tanques de evaporación de alta energía reemplazan gradualmente la evaporación de bandeja tradicional; los evaporadores de película ascendente reemplazan el precalentamiento y la concentración de álcali sólido; ollas, etc. Nuevo La aplicación de equipos reduce en gran medida el consumo de energía, reduce los costos de producción y mejora la competitividad de las empresas en el mercado.

Desde que se puso en funcionamiento la mina de álcali Anpeng en nuestra provincia, básicamente ha logrado una producción continua, con una producción diaria de más de 20 toneladas de carbonato de sodio pesado, lo que indica que la tecnología del proceso es factible. Debido a la baja concentración de salmuera y el alto contenido de NaHCO3, la cantidad de neutralización es grande, tiene un alto consumo de energía, la escala de producción es demasiado pequeña y no ha alcanzado la capacidad de diseño, junto con una mala gestión y otras razones, el costo por unidad; tonelada de álcali sigue siendo alta y la empresa sufre graves pérdidas.

En la actualidad, los principales problemas técnicos y económicos que existen en la mina Anpeng Alkali son:

1 Debido al enterramiento profundo de la mina Anpeng Alkali, los minerales alcalinos sólidos generalmente están enterrados por debajo de 1.300. metros La capa alcalina principal está por debajo de los 2.000 metros, por lo que los costos de perforación son altos y la tasa de éxito de la fracturación es baja, lo que restringe seriamente los beneficios económicos del desarrollo de trona.

2. La relación recolección-inyección es baja. La baja relación producción-inyección aumenta el consumo de energía y el consumo de solventes. El consumo real se muestra en la Tabla 3-23-6.

Tabla 3-23-6 Consumo real de relación producción-inyección

Nota: La pérdida de NaOH se calcula en función de la concentración de inyección del 3%.

Se puede observar que cuando se utiliza un 3% de soda cáustica para recolectar salmuera, se consumirán 16,7m3 más de agua y 0,5t de sosa cáustica por cada 100m3 de salmuera recolectada. Calculada en base a la extracción diaria de salmuera de 100 m3, la pérdida anual es de decenas de millones de yuanes. Para este problema que afecta seriamente los beneficios económicos del desarrollo de trona, se deben estudiar cuidadosamente las causas y se deben tomar las medidas correspondientes para aumentar la relación producción-inyección por encima de 0,9.

3. Baja concentración de salmuera

La concentración media de salmuera extraída es del 9,5%. Esta concentración es mucho menor que la concentración de salmuera de la mina Green River Alkali en los Estados Unidos, y es de 3,5 a 6,5 ​​puntos porcentuales menor que la concentración de salmuera de la mina Wucheng Alkali. No es económico procesar salmuera tan baja. La razón de la baja concentración de salmuera es la baja solubilidad del NaHCO3. La forma eficaz actual de resolver este problema es inyectar soda cáustica diluida. Sin embargo, la sosa cáustica también es una materia prima química básica importante. La soda cáustica producida por la sosa cáustica produce una gran cantidad de lodos cáusticos, que son difíciles de manejar y provocan contaminación ambiental. Por lo tanto, es necesario investigar y desarrollar una solución que. tiene buen efecto solubilizante, alta calidad y bajo precio, no contamina el medio ambiente y es conveniente. El nuevo cosolvente reciclado aporta importantes beneficios económicos al desarrollo a gran escala de Anpeng trona.

4. Problemas con el tratamiento del lodo caustificado

En la actualidad, el lodo caustificado contamina el medio ambiente, es difícil de tratar y el costo del tratamiento es demasiado alto, lo que afecta la economía. beneficios de la empresa. Se deben estudiar más a fondo otros tratamientos para resolver completamente el problema del lodo caustificado.

5. La tecnología de proceso actual tiene un gran volumen de evaporación y un alto consumo de energía. Se deben desarrollar e investigar nuevas tecnologías de proceso para ahorrar energía, reducir el consumo y aumentar los beneficios corporativos.

Para desarrollar y utilizar plenamente los recursos de trona en nuestra provincia, mejorar la competitividad del mercado y promover el desarrollo económico y social de nuestra provincia, debemos partir de la investigación y el desarrollo de nuevos procesos. tecnologías y la mejora de los procesos existentes. El gobierno proporciona políticas de apoyo y protección necesarias para promover el desarrollo de las empresas.

(1) Depender de la ciencia y la tecnología es el primer paso para resolver los problemas técnicos actuales.

Aprovechar al máximo los equipos existentes y las instalaciones de apoyo, y adoptar la colaboración interna y externa para llevar a cabo Investigación científica y tecnología A través de trabajos de investigación clave, la tasa de éxito de la fracturación se ha incrementado a más del 80%, la relación producción-inyección se ha incrementado a más de 0,9, la concentración de salmuera se ha incrementado a más del 12% y el nuevo La tecnología de tratamiento de lodos cáusticos se puede aplicar a la producción industrial. Proporcionar bases para la toma de decisiones y el diseño de plantas de procesamiento de trona a gran escala.

(2) Prepare un plan científico de desarrollo del campo alcalino de manera realista.

En comparación con la mina de álcali Green River en los Estados Unidos, la mina Anpeng Trona tiene tres factores que no favorecen el desarrollo: La mina está enterrada profundamente, la capa de álcali es delgada y la solubilidad es baja. No es fácil desarrollar la mina de manera racional. Es necesario realizar una serie de trabajos de investigación integrales sobre el desarrollo del campo de álcali, y resumir constantemente la experiencia. esforzarse por preparar un plan de desarrollo científico que sea adecuado a las condiciones reales de la mina alcalina de Anpeng.

(3) El gobierno aumenta la inversión para ampliar la escala de producción de las plantas de procesamiento de trona y depender de la escala para competir por los beneficios, ajustar la estructura del producto y mejorar los productos reales para satisfacer las necesidades del mercado interno y del mercado interno; necesidades del mercado de exportación internacional; Fortalecer la gestión corporativa, reducir los costos de producción y mejorar continuamente la competitividad del mercado.