咸立穎，何冠平，歐陽玉霞（山東鋁業(yè)職業(yè)學(xué)院，山東淄博255051）

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磷酸在鹽水精制中的應(yīng)用研究

咸立穎，何冠平，歐陽玉霞
（山東鋁業(yè)職業(yè)學(xué)院，山東淄博255051）

摘要：介紹了在鹽水系統(tǒng)加入磷酸除鈣的方法，延長了樹脂塔的再生時(shí)間，起到了降本增效的目的。

關(guān)鍵詞：磷酸；鹽水精制；鈣離子

山東鋁業(yè)公司氯堿廠擁有15萬t/a氯堿裝置，鹽水的設(shè)計(jì)容量可以滿足20萬t/a裝置需要。主要原料原鹽采用濰坊地區(qū)的海鹽，其中，Ca2+含量在0.2%～0.3%，另外，一次水中也含有大量的Ca2+。Ca2+富集在鹽水中，進(jìn)入電解槽會造成電解槽副反應(yīng)增加，電流效率下降。

目前，該公司主要采用加入碳酸鈉法去除鹽水中的Ca2+，即在后反應(yīng)罐加入碳酸鈉溶液，和鹽水中的Ca2+進(jìn)行反應(yīng)，生成沉淀，利用膜過濾器將生成的沉淀過濾除去。得到的一次鹽水中鈣含量大約在1 000×10-6，再經(jīng)過螯合樹脂塔吸附，進(jìn)一步除去鈣，得到合格的二次鹽水，進(jìn)入電解槽進(jìn)行電解。

使用碳酸鈉法去除Ca2+不但消耗了大量的精制劑碳酸鈉，而且樹脂塔要頻繁再生，消耗了大量酸堿，再生后的廢水增大了系統(tǒng)水量。

通過咨詢行業(yè)相關(guān)單位，已有部分企業(yè)應(yīng)用磷酸進(jìn)一步除去鹽水中的鈣離子，延長樹脂塔再生時(shí)間，且磷酸價(jià)格低，企業(yè)每年可節(jié)約十幾萬的成本。

1　研究目標(biāo)

通過查閱大量資料，了解到鈣離子與磷酸根在堿性條件下生成磷酸鈣沉淀，磷酸鈣的溶度積常數(shù)為2.07×10-33，碳酸鈣的溶度積常數(shù)為8.7×10-9，說明磷酸鈣比碳酸鈣難溶，且易生成沉淀。如果在一次鹽水系統(tǒng)加入磷酸，可降低一次鹽水中鈣離子的含量，使樹脂塔的再生時(shí)間延長，起到降本增效的目的。

怎樣調(diào)整磷酸的加入量，使除鈣效果最好，且保持生產(chǎn)穩(wěn)定，成為本實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵問題。

2　實(shí)驗(yàn)過程

通過在實(shí)驗(yàn)室做了大量的研究工作，利用一次鹽水泵出口的鹽水，按照磷酸根過量0.05 g/L、0.1 g/L、0.5 g/L加入鹽水中，陸續(xù)做了幾組試驗(yàn)，部分試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表1。

從表1試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，磷酸根過量0.1 g/L、0.5 g/L，鹽水的pH值為11.5左右，鈣離子下降一半左右，去除效果較好，磷酸根過量0.05 g/L時(shí)，鈣離子下降不明顯，考慮節(jié)約試劑及盡量少引入雜質(zhì)等方面的原因，故選擇按照過量0.1 g/L的磷酸進(jìn)行試驗(yàn)。

3　經(jīng)濟(jì)效益

應(yīng)用磷酸除鈣屬于氯堿生產(chǎn)較先進(jìn)的工藝，可節(jié)約成本，在行業(yè)內(nèi)處于領(lǐng)先地位，可以在行業(yè)內(nèi)推廣。

經(jīng)濟(jì)效益估算：

二期樹脂塔再生耗堿（32%）每月26 m3，耗酸（31%）30 m3，耗純水135 m3，每月再生15次；

一期樹脂塔再生耗堿（32%）每月15 m3，耗酸（31%）24 m3，耗純水60 m3，每月再生14次；

32%堿的價(jià)格：640元/t；

31%酸的價(jià)格：200元/t；

表1　不同磷酸加入量時(shí)鈣離子含量

純水成本價(jià)：8元/t；

消耗堿的成本：（26+15）×1.32×640=34636.8（元）；

消耗酸的成本：（30+24）×1.16×200=12 528（元）；

消耗純水的成本：（135+60）×8=1 560（元）。

磷酸按照過量0.1 g/L加入，一立方鹽水加入0.121 5 kg磷酸，鹽水設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為250 m3/h，則每小時(shí)加入30.4 kg磷酸，每月消耗磷酸2.2 t×3 000= 6 600（元）。磷酸與堿反應(yīng)式如下：

每月消耗堿（32%）8.42×640=5 388.8（元）

加入磷酸后鈣離子可下降1半左右，也就是說，可以節(jié)約自耗酸堿和純水的費(fèi)用為（34 636.8+12 528+ 1 560）/2=24 362.4（元）。

共節(jié)約成本：

24 362.4-6 600-5 389.8=12 373（元/月）。

大約每年可節(jié)約15萬元。

4　小結(jié)

本研究表明，通過在鹽水系統(tǒng)中加入磷酸進(jìn)一步除鈣，可延長樹脂塔的再生時(shí)間，降低企業(yè)生產(chǎn)成本。

Application of phosphoric acid in brine refining research

XIAN Li-ying，HE Guan-ping，OUYANG Yu-xia
（Shandong Aluminum Vocational College，Zibo 255051，China）

Abstract：The method of adding phosphoric acid to the brine system is introduced，the regeneration time of the resin column is extended，and the purpose of reducing the cost and increasing the efficiency is also introduced.

Key words：phosphoric acid；brine refining

中圖分類號：TQ114.26+2

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1009-1785（2016）04-0005-02

收稿日期：2016-01-26