磷酸在盐水精制中的应用研究

咸立颖，何冠平，欧阳玉霞（山东铝业职业学院，山东淄博255051）



磷酸在盐水精制中的应用研究

咸立颖，何冠平，欧阳玉霞
（山东铝业职业学院，山东淄博255051）

摘要：介绍了在盐水系统加入磷酸除钙的方法，延长了树脂塔的再生时间，起到了降本增效的目的。

关键词：磷酸；盐水精制；钙离子

山东铝业公司氯碱厂拥有15万t/a氯碱装置，盐水的设计容量可以满足20万t/a装置需要。主要原料原盐采用潍坊地区的海盐，其中，Ca2+含量在0.2%～0.3%，另外，一次水中也含有大量的Ca2+。Ca2+富集在盐水中，进入电解槽会造成电解槽副反应增加，电流效率下降。

目前，该公司主要采用加入碳酸钠法去除盐水中的Ca2+，即在后反应罐加入碳酸钠溶液，和盐水中的Ca2+进行反应，生成沉淀，利用膜过滤器将生成的沉淀过滤除去。得到的一次盐水中钙含量大约在1 000×10-6，再经过螯合树脂塔吸附，进一步除去钙，得到合格的二次盐水，进入电解槽进行电解。

使用碳酸钠法去除Ca2+不但消耗了大量的精制剂碳酸钠，而且树脂塔要频繁再生，消耗了大量酸碱，再生后的废水增大了系统水量。

通过咨询行业相关单位，已有部分企业应用磷酸进一步除去盐水中的钙离子，延长树脂塔再生时间，且磷酸价格低，企业每年可节约十几万的成本。

1　研究目标

通过查阅大量资料，了解到钙离子与磷酸根在碱性条件下生成磷酸钙沉淀，磷酸钙的溶度积常数为2.07×10-33，碳酸钙的溶度积常数为8.7×10-9，说明磷酸钙比碳酸钙难溶，且易生成沉淀。如果在一次盐水系统加入磷酸，可降低一次盐水中钙离子的含量，使树脂塔的再生时间延长，起到降本增效的目的。

怎样调整磷酸的加入量，使除钙效果最好，且保持生产稳定，成为本实验的关键问题。

2　实验过程

通过在实验室做了大量的研究工作，利用一次盐水泵出口的盐水，按照磷酸根过量0.05 g/L、0.1 g/L、0.5 g/L加入盐水中，陆续做了几组试验，部分试验数据见表1。

从表1试验数据可以看出，磷酸根过量0.1 g/L、0.5 g/L，盐水的pH值为11.5左右，钙离子下降一半左右，去除效果较好，磷酸根过量0.05 g/L时，钙离子下降不明显，考虑节约试剂及尽量少引入杂质等方面的原因，故选择按照过量0.1 g/L的磷酸进行试验。

3　经济效益

应用磷酸除钙属于氯碱生产较先进的工艺，可节约成本，在行业内处于领先地位，可以在行业内推广。

经济效益估算：

二期树脂塔再生耗碱（32%）每月26 m3，耗酸（31%）30 m3，耗纯水135 m3，每月再生15次；

一期树脂塔再生耗碱（32%）每月15 m3，耗酸（31%）24 m3，耗纯水60 m3，每月再生14次；

32%碱的价格：640元/t；

31%酸的价格：200元/t；

表1　不同磷酸加入量时钙离子含量

纯水成本价：8元/t；

消耗碱的成本：（26+15）×1.32×640=34636.8（元）；

消耗酸的成本：（30+24）×1.16×200=12 528（元）；

消耗纯水的成本：（135+60）×8=1 560（元）。

磷酸按照过量0.1 g/L加入，一立方盐水加入0.121 5 kg磷酸，盐水设计生产能力为250 m3/h，则每小时加入30.4 kg磷酸，每月消耗磷酸2.2 t×3 000= 6 600（元）。磷酸与碱反应式如下：

每月消耗碱（32%）8.42×640=5 388.8（元）

加入磷酸后钙离子可下降1半左右，也就是说，可以节约自耗酸碱和纯水的费用为（34 636.8+12 528+ 1 560）/2=24 362.4（元）。

共节约成本：

24 362.4-6 600-5 389.8=12 373（元/月）。

大约每年可节约15万元。

4　小结

本研究表明，通过在盐水系统中加入磷酸进一步除钙，可延长树脂塔的再生时间，降低企业生产成本。

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

中图分类号：TQ114.26+2

文献标识码：B

文章编号：1009-1785（2016）04-0005-02

收稿日期：2016-01-26