一种净化硫酸钠型卤水的方法.pdf

用水采法开采硫酸钠型井矿盐制取氯化钠的工艺中，如果原卤水不预先净化而直接进入预热器及蒸发设备系统，卤水带入的Mg2+和Ca2+形成的各种化合物会造成预热器及蒸发器结垢长疤，使传热率降低，热耗增高，从而导致被迫频繁洗罐，设备产能下降，而且由于产品中Mg2+、Ca2+形成的化合物及含泥量高，造成白度低，影响产品质量。为了克服原卤直接制盐所存在的问题，人们不断研究采用先净化钙镁后制盐的工艺方法。1956年中国高教出版社出版M·E波任著《无机盐工艺学》介绍了Na2SO4-Ca（OH）2-CO2法净化卤水的工艺原理及方法。1980年第3期《井矿盐技术》报导了罗马尼亚佛耳恰厂用纯碱-烧碱法、英国英盐有限公司用石灰纯碱法、意大利蒙蒂地森厂和联邦德国施塔德厂用石灰-二氧化碳法精制盐水。尽管关于净化盐水中Ca2+、Mg2+的方法较多，但对于硫酸钠型井矿盐卤水而言，石灰-硫酸钠-二氧化碳法是较合适的方法，因为在适宜作业条件下，不必往卤水中添加Na2SO4，而且以Ca（OH）2作为碱的来源，不消耗纯碱或烧碱，可望取得较好的社会效益和经济效益。但是，该方法存在着盐水泥浆沉降过滤性能差的毛病。因为Mg（OH）2在水溶液中的溶度积很小，当盐水溶液中有足够的OH-存在时，生成Mg（OH）2的反应速度极快，得到的反应产物分散度很高，常常使盐水泥浆处于胶体状态，液固分离极为困难，从而难以在工业上应用。苏联专利767026及735566采用添加Ca（OH）2及Na2SO4的办法净化盐水，并返回晶种以改善泥浆沉降过滤性能，但沉降速度仅为0.6米/小时，效果不甚理想。
    本发明的目的是针对石灰-硫酸钠-二氧化碳法所存在的缺点，研究出一种能改善盐水中Mg（OH）2和CaCO3泥浆沉降过滤性能的方法，以使石灰-硫酸钠-二氧化碳法成为具有工业应用价值的盐水净化方法。

    本发明的特征是通过控制中和（沉镁）、调整、一次分离、碳酸化（除钙）、二次分离等主要盐水净化工序的合适技术条件和添加活性晶种及絮凝剂，使Mg（OH）2和CaCO3泥浆具有良好的沉降过滤性能，从而有效地、经济地、合理地净化Na2SO4型卤水。

    本发明适合用于Na2SO4型天然井矿盐卤水沉镁除钙地净化过程，进入中和槽的盐卤水要求NaCl浓度270～300克/升，Na2S-O4浓度10～35克/升，Ca2+浓度与Mg2+浓度不限。

    石灰-硫酸钠-二氧化碳法净化盐卤水的原则工艺流程如附图所示。将上述成份的盐卤水与CaO浓度为50～180克/升的精制石灰乳（将块度为80～180mm的石灰石在1050～1250℃下煅烧，并彻底分解后，与水一起连续添加到一组带有湿式粉碎、消化分级的设备系统中，在80℃以上制备出CaO浓度为50～180克/升的精制石灰乳）和作晶种的一次沉降过程底流经分级后的Mg（OH）2泥浆及原卤水连续添加到带有机械搅拌的中和槽内进行净化（沉镁）反应。加入Mg（OH）2是为了抑制新晶粒的生成和促进Mg（OH）2结晶长大，加入量用泥浆浓度表示。石灰的添加量通过测定溶液PH值来控制，槽内盐水泥浆温度宜在10～40℃，PH值控制在10～11.2范围内，泥浆浓度控制在20～45克/升。原盐水在中和槽内净化（沉镁）20～40分钟，然后连续排入调整槽，再往盐水泥浆中添加石灰乳，将盐水泥浆的PH值调到大于12.1以上。调整后的盐水泥浆进入一次沉降槽之前按泥浆重量添加十万分之一-百万分之一的无毒的未聚合单体小0.5%的聚丙烯酰胺（PAM），并在一个水力混合槽中预先混合均匀，以提高镁泥的沉降速度。经沉降分离的溢流和过滤后的滤液及一次洗水连续送至碳酸化槽，通入体积百分比浓度为30-38%的CO2（利用煅烧石灰的窑气）进行碳酸化作业以除钙。操作条件是控制温度20-60℃，PH值9.2-9.5，以返回的二次底流泥浆（含CaCO350-100克/升）作为晶种，控制除钙过程CaCO3含量为10-30克/升，作业时间为20-40分钟。泥浆PH值的控制通过调节CO2气体流量来实现。完成碳酸化后的盐水泥浆进入二次沉降槽分离钙渣，二次沉降槽的底流除部分返回作晶种并在碳酸化槽与沉降槽设备系统循环外，均过滤洗涤。溢流及部分浓洗水为精制盐水送制盐车间制盐。精制盐水一般含NaCl250-308克/升，Ca2+∠3PPm，Mg2+∠1PPm。

    本发明与已有技术比较，具有以下优点：

    1.沉镁除钙过程的盐水泥浆具有良好的沉降过滤性能。初沉降速度为5-13.86厘米/分，过滤系数大于300-670×10-7厘米/秒，从而大幅度提高了沉降过滤设备产能，使石灰-硫酸钠-二氧化碳法除钙镁、精制盐水的工艺能应用于工业实践;

    2.工艺流程及设备简单，投资省，可降低制盐工序的能量消耗和提高制盐设备的产能及产品质量，特别是沉镁除钙过程采用自动调节，可实现自控连续生产;

    3.净化过程所产生的钙渣和镁渣均可综合利用，洗水量开路小，易于处理，而且整个工艺流程无毒害气体逸出，因而不会污染环境;

    4.作为碱来源的CaCO3资源丰富，价格低廉;

    5.精制盐水的质量高，净化过程NaCl的回收率在99%以上，净化成本低，社会效益和综合经济效益好。

    实例：

    用化学组成（克/升）为Mg2+0.34、Ca2+0.22、Na+111.28、Cl-156.75、SO2-425.49的硫酸钠型井矿盐卤水10升和CaO 162.5克/升的精制石灰乳以及作为晶种的Mg（OH）2泥浆（含Mg（OH）295克/升）连续加入中和槽沉镁。沉镁用的中和槽为Φ200×100毫米的玻璃槽;槽内装有带电子继电器及水银导电表测温控温的电热之件，作业温度波动于0.5℃。上述化学组成的井矿盐卤水以6升/小时的速度加到作业温度为40℃的中和槽内，并添加作为晶种的Mg（OH）2泥浆来控制总泥浆浓度为40克/升，石灰乳添加量以给定中和槽内的泥浆PH值为10.4-10.6，沉镁反应25分钟。中和槽内的泥浆连续溢流到带冷却装置的调整槽内，在泥浆温度为25℃下连续添加石灰乳，把PH调至12.1，同时按泥浆总重量的十万分之一添加PAM，然后泥浆连续添加到一次沉降筒内，沉降10分钟后，取出一次盐水7升，余下3升泥浆用真空过滤。过滤面积为630cm2，过滤时间为90秒，所得滤液为2.6升。滤液和沉降槽的上清液及浓洗水合并，在一个带搅拌的碳酸化槽中通入体积浓度为30%的CO2气体，并同时添加CaCO3泥浆晶种（含CaCO3100克/升），保持盐水中CaCO3的含量为30克/升，当PH为9.5时，停止碳酸化。静止20分钟后取出50%的上清液，余下泥浆经过滤分离，上清液与滤液合并为9.72升，再加入0.32升浓洗水，共制得精制盐水10.04升。经检验，精制盐水含NaCl252.23克/升，Na2SO437.08克/升，Ca2+2.3PPm，Mg2+0.89PPm。