趙久珍 李得榮 孫衍忠 周 斌 陳 陟 薛玉婷

地礦集團(tuán)格爾木鹽湖資源開發(fā)有限公司 青海 格爾木 816000

引言

我國作為鹽湖鹵水資源發(fā)達(dá)的國家之一，國土內(nèi)具備的鹽湖鹵水資源數(shù)量多、類型全、且富含稀有元素，人們通過最大限度地提高鹵水結(jié)晶除雜效率，可以強(qiáng)化我國鹽湖化工產(chǎn)品的競爭力、減少生產(chǎn)污染，因此，應(yīng)深入分析鹵水結(jié)晶除雜工藝技術(shù)，并采取有效措施，提升鹽湖化工生產(chǎn)力水平。

1 探析目的

就目前來看，在鹽湖資源的開發(fā)利用中，很多企業(yè)會(huì)用鹽湖鹵水代替工業(yè)鹽，以縮減氯堿工業(yè)生產(chǎn)用原料的成本支出。但在實(shí)際操作中，大多數(shù)企業(yè)都會(huì)采用將鹵水與除雜劑直接混合的方式，使其中的鈣、鎂離子沉淀分離，而相較于常規(guī)的工業(yè)鹽，鹵水中的鈣、鎂含量較高，其在與除雜劑反應(yīng)的過程中，會(huì)產(chǎn)生大量的氫氧化鎂膠體，這部分膠體顆粒會(huì)懸浮在液體中，導(dǎo)致鹽泥分離無法正常進(jìn)行，并使鹽泥濾餅不能成型，影響了后續(xù)固體廢物處理工作，不利于環(huán)保。為此，研究者提出了構(gòu)建一個(gè)氫氧化鎂過飽和環(huán)境，即結(jié)晶器，來促進(jìn)鹵水結(jié)晶，提高固液分離效果，并對(duì)此進(jìn)行了試驗(yàn)，以驗(yàn)證該鹵水結(jié)晶除雜工藝的可行性。

2 探析過程

2.1 工藝技術(shù)思路 從本質(zhì)上來看，鹵水結(jié)晶除雜工藝主要是通過沉淀反應(yīng)，將鹵水中的鈣、鎂離子進(jìn)行凝絮沉淀，然后再采用壓濾分離法，進(jìn)行固液分離，以去除鹵水中的雜質(zhì)。在此過程中，基礎(chǔ)化學(xué)反應(yīng)式為，MgCl2+2NaOH=Mg(OH)2+2NaCl、CaCl2+Na2CO3=CaCO3+2NaCl，其中CaCO3、Mg(OH)2是液體中需要分離出的沉淀物，而傳統(tǒng)工藝存在的問題是生成的沉淀物顆粒太小，形成了膠體，不能通過壓濾法分離。為此，研究者提出了采用結(jié)晶器，并使結(jié)晶反應(yīng)在結(jié)晶器中完成，同時(shí)，對(duì)液體中的氫氧化鎂、碳酸鈣飽和度進(jìn)行調(diào)整，在結(jié)晶器中構(gòu)建一個(gè)固體顆粒的過度飽和環(huán)境，增加雜質(zhì)顆粒的體積，使其更容易沉淀，促進(jìn)固液分離。其中在過飽和環(huán)境的建設(shè)中，首先，研究者先在結(jié)晶器中，加入5%的碳酸鈉、氫氧化鎂晶種，再加入碳酸鈉、氫氧化鈉的精鹽水溶液，即除雜劑。其次，將鹵水從底部導(dǎo)入，此時(shí)，種晶會(huì)與除雜劑充分融合，形成過飽和環(huán)境，然后鹵水中的鈣、鎂離子結(jié)晶會(huì)依附種晶析出，避免了膠體的形成。最后，經(jīng)過壓濾環(huán)節(jié)，完成固液分離。

2.2 試驗(yàn)過程 在試驗(yàn)中，研究者選用的鹽湖鹵水化學(xué)組成如表1，所使用的設(shè)備為φ300m*450m反應(yīng)結(jié)晶器、BT-600CA-DGx4 型四頭蠕動(dòng)泵、SHB-3 型真空泵、PHS-3C 型酸度計(jì)。在操作過程中，首先，研究者采用了φ300mm的塑料管，制作了結(jié)晶器，并為其配備的中心攪拌，且在中心攪拌周圍設(shè)置了3根5mm加料管，同時(shí)，在進(jìn)料管位置安裝了BT-600CA-DGx4 型四頭蠕動(dòng)泵，泵出口位置設(shè)置了閥門以協(xié)調(diào)流量。其次，在結(jié)晶器中加入種晶20g，以及加入鈣鎂含量為鹵水中1.1倍、10.5倍的除雜劑。最后，進(jìn)行攪拌操作，并保持運(yùn)行半個(gè)小時(shí)后，取出1500mL晶漿，再將晶漿分成三個(gè)批次進(jìn)行抽濾時(shí)間的測量，之后所得出的抽濾時(shí)間如表2所示，可以看出晶漿的抽濾時(shí)間均維持在10min以內(nèi)。

表1 鹽湖鹵水的化學(xué)組成表(單位g/L)

表2 晶漿過濾時(shí)間表

2.3 與傳統(tǒng)工藝對(duì)比 在探析過程中，研究者按照傳統(tǒng)工藝，直接將鹵水與除雜劑混合，然后同樣取1500mL晶漿并將其分為3個(gè)批次進(jìn)行抽濾，得出的抽濾時(shí)間如表3。在此過程中，研究者所用的鹽湖鹵水與新工藝下的鹽湖鹵水化學(xué)組成相同，且所用的除雜劑也為碳酸鈉與氫氧化鈉的精鹽溶液，同時(shí)，為了保證傳統(tǒng)工藝的正常落實(shí)，研究者采用了濃度為100g/L的碳酸鈉溶液，以及400g/L的氫氧化鈉溶液。在提取經(jīng)過傳統(tǒng)工藝手段形成的晶漿時(shí)，研究者發(fā)現(xiàn)其呈現(xiàn)出明顯的膠體狀態(tài)，導(dǎo)致壓濾機(jī)運(yùn)行緩慢。

表3 傳統(tǒng)工藝晶漿過濾時(shí)間表

3 結(jié)果分析

根據(jù)上述對(duì)比試驗(yàn)，可以看出，基于結(jié)晶器的新工藝，其除雜效率明顯高于傳統(tǒng)工藝，同時(shí)，新工藝下，分別為鹵水雜質(zhì)理論值1.05倍與1.1倍的除雜劑，分別為90g/L的碳酸鈉，以及50g/L的氫氧化鈉，由此可見，其濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)工藝所需的除雜劑濃度，因此，新工藝在落實(shí)過程中，所用的化學(xué)原料更少，材料成本支出更低。此外，在研究過程中，研究者還發(fā)現(xiàn)，如果鹵水在結(jié)晶器中的停留時(shí)間超過240min，那么此時(shí)，晶漿的壓濾效率將會(huì)高于傳統(tǒng)工藝的30倍?；诖?，從整體上來看，該項(xiàng)新工藝在經(jīng)濟(jì)、效率兩個(gè)層面上，都適用于鹽湖鹵水結(jié)晶除雜，有助于鹽湖資源開發(fā)利用水平的發(fā)展。

結(jié)論

綜上所述，優(yōu)化鹵水結(jié)晶除雜工藝技術(shù)，有助于鹽湖資源利用水平的發(fā)展。在技術(shù)探析過程中，研究者發(fā)現(xiàn)，新工藝技術(shù)相較于傳統(tǒng)工藝，具備更高的鹽泥過濾效率，避免了傳統(tǒng)工藝下濾餅不成型造成了固體廢物處理問題，因此，新工藝具備可行性，能夠增強(qiáng)鹽湖鹵水實(shí)際應(yīng)用效果。