盧國(guó)軍,張 慧
(1.張家口市綠源生物工程有限公司,河北 張家口 075000;2.河北盛華化工有限公司,河北 張家口 075000)
電解法生產(chǎn)燒堿的主要原料是食鹽,目前,中國(guó)氯堿廠所用食鹽以海鹽為主。內(nèi)地氯堿廠也有用當(dāng)?shù)氐暮}、巖鹽及井鹽。中國(guó)海鹽、湖鹽、巖鹽及井鹽各主要產(chǎn)地及其組成分別見(jiàn)表1、表2、表3和表4。
表1 主要海鹽產(chǎn)地及成分 %
表2 主要湖鹽產(chǎn)地及成分 %
表3 主要井鹽產(chǎn)地及成分 %
表4 主要巖鹽產(chǎn)地及成分 %
鹽水的化學(xué)雜質(zhì)可用化學(xué)方法處理,加精制劑,使Ca2+、Mg2+、等雜質(zhì)生成溶解度很小的Mg(OH)2、CaCO3、BaSO4等。
(1)除Ca2+是通過(guò)向鹽水中添加Na2CO3,使與Ca2+反應(yīng),生成不溶性的CaCO3沉淀,其化學(xué)反應(yīng)如下:
為了把Ca2+除凈,精制劑Na2CO3的加入量必須稍超過(guò)理論需要量。
(2)除Mg2+是通過(guò)向鹽水中添加NaOH,使與Mg2+反應(yīng),生成不溶性的Mg(OH)2沉淀,其化學(xué)反應(yīng)如下:
同樣為了把Mg2+除凈,精制劑NaOH 的加入量必須稍超過(guò)理論需要量。
精制劑BaCl2不應(yīng)過(guò)量,因?yàn)檫^(guò)剩的BaCl2在電解槽中與電解產(chǎn)物NaOH 反應(yīng)生成Ba(OH)2沉淀,其反應(yīng)如下:
通過(guò)以上處理與其他機(jī)械雜質(zhì)形成鹽泥,以20萬(wàn)t/a 燒堿項(xiàng)目為例,每年大約可產(chǎn)生鹽泥一萬(wàn)噸,其中,主要成分是,碳酸鈣約占23%;氫氧化鎂約8.5%;SS 約25%;氯化鈉約10%;水分約30%。
目前,中國(guó)對(duì)鹽泥的綜合利用方式主要是制建筑石膏、建筑涂料、保溫磚、人行道磚、水泥、七水硫酸鎂、硫酸鋇、氯化鎂、氯化鈣、NO-3吸附劑等,鹽泥中主要含有鈣、鎂離子,價(jià)格低廉,回收利用價(jià)值較低,且各種方法均存在工藝復(fù)雜,成本高以及所含NaCl 等雜質(zhì)的腐蝕問(wèn)題而難以推廣。
通過(guò)對(duì)鹽泥各成分進(jìn)行研究分析,將鹽泥開(kāi)發(fā)為環(huán)保型融雪劑具有可行性,又有現(xiàn)實(shí)意義。
融雪劑的作用是代替食鹽主要作為城市道路、高速公路、機(jī)場(chǎng)、港口、橋梁等設(shè)施的除雪化冰,有的融雪劑還可用作建筑工程冬季施工時(shí)的冰雪速融劑和防凍外加劑等。要求融雪劑不能對(duì)道路、混凝土構(gòu)件、橋梁設(shè)施有損害,也不能對(duì)花草樹(shù)木、農(nóng)作物及動(dòng)物等有損害。
目前,中國(guó)開(kāi)發(fā)的融雪劑種類(lèi)較多,按物態(tài)分為固體和液體;按成分為無(wú)機(jī)物和無(wú)機(jī)物與有機(jī)物的混合物。國(guó)內(nèi)融雪劑產(chǎn)銷(xiāo)量數(shù)據(jù)依靠氯化鈣的產(chǎn)量粗略計(jì)算,年產(chǎn)量為一百萬(wàn)噸左右,出口量為1/3。融雪劑主要有2種:有機(jī)融雪劑和氯鹽類(lèi)融雪劑。有機(jī)融雪劑對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施沒(méi)有腐蝕作用,但由于價(jià)格過(guò)高,只是在機(jī)場(chǎng)、高爾夫球場(chǎng)等場(chǎng)所少量施用;在城市、高速公路中融雪應(yīng)用較廣的是氯鹽類(lèi)融雪劑,以“氯鹽”為主要成分的無(wú)機(jī)融雪劑,如氯化鈉、氯化鈣、氯化鎂、氯化鉀等,通稱(chēng)為‘化冰鹽',其優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格便宜,僅相當(dāng)于有機(jī)類(lèi)融雪劑的1/10,但如氯化鈉含量高,腐蝕很?chē)?yán)重。
河北盛華化工有限公司以氯堿鹽泥及副產(chǎn)鹽酸生產(chǎn)融雪劑。
鹽酸與鹽泥中的CaCO3及,Mg(OH)2反應(yīng)生成溶于水的CaCl2及MgCl2。
每噸鹽泥中CaCO3理論耗用31%鹽酸541 kg;生成CaCl2255 kg;每噸鹽泥中Mg(OH)2理論耗用31%鹽酸為357 kg;生成MgCl2144 kg;每噸鹽泥中NaCl 含量為100 kg。
(1)融雪劑粉劑。將鹽泥經(jīng)計(jì)量加入混和反應(yīng)器中,加鹽酸充分反應(yīng)至pH 值為6,將反應(yīng)物加緩蝕劑混合均勻后,輸送至真空槳葉干燥器中進(jìn)行干燥、粉碎過(guò)篩后為成品,其中,CaCl2∶MgCl2∶NaCl=255∶144∶100;CaCl2占51%,MgCl2占29%,NaCl 占20%。各水溶液百分比濃度與冰點(diǎn)的關(guān)系為,濃度15%氯化鎂水溶液冰點(diǎn)為-15 ℃;濃度15%氯化鈣水溶液冰點(diǎn)為-11 ℃;濃度25%氯化鈣水溶液冰點(diǎn)為-27 ℃;濃度15%氯化鈉水溶液冰點(diǎn)為-10 ℃。
(2)融雪劑水劑。將鹽泥經(jīng)計(jì)量加入反應(yīng)釜,按一定量加水,攪拌均勻后加入鹽酸反應(yīng)液加緩蝕劑為液體融雪劑。
目前,市面上銷(xiāo)售的無(wú)機(jī)融雪劑成分:(1)1#融雪劑:成分∶NaCl≤60%,MgCl2·6H2O≥40%;水分≤0.1%~0.6%;粒度1~7 mm;融雪溫度≤-15 ℃。(2)2#溶雪劑:成分:NaCl≤60%;MgCl2·6H2O≥40%;水分≤0.1%~0.6%;添加劑 粒度指標(biāo):1~7 mm,融雪溫度≤-30 ℃。
融雪物質(zhì)的融雪能力順序?yàn)椋郝然V>氯化鈣>氯化鈉>尿素>氯化鉀,氯化鈣、氯化鎂可用作植物、水果蔬菜的輔助改良劑,除忌氯作物外可直接應(yīng)用。以鹽泥生產(chǎn)的融雪劑比單純用氯化鈉做融雪劑環(huán)保,且成本低,既解決了氯堿鹽泥處理難題,也消耗了副產(chǎn)鹽酸,與其他融雪劑相比,氯化鈉含量低,融雪速度快,環(huán)境溫度為-5~-35 ℃的市區(qū)道路,高速公路等均可使用,對(duì)人和動(dòng)植物無(wú)毒無(wú)害,如有特殊需要,添加緩蝕劑可大大減輕對(duì)水泥路面及橋梁的腐蝕,溶液長(zhǎng)期具有活力,在持續(xù)降雪中融雪效果更加明顯。