卤水结晶除杂工艺技术探析

赵久珍 李得荣 孙衍忠 周 斌 陈 陟 薛玉婷

地矿集团格尔木盐湖资源开发有限公司 青海 格尔木 816000

引言

我国作为盐湖卤水资源发达的国家之一，国土内具备的盐湖卤水资源数量多、类型全、且富含稀有元素，人们通过最大限度地提高卤水结晶除杂效率，可以强化我国盐湖化工产品的竞争力、减少生产污染，因此，应深入分析卤水结晶除杂工艺技术，并采取有效措施，提升盐湖化工生产力水平。

1 探析目的

就目前来看，在盐湖资源的开发利用中，很多企业会用盐湖卤水代替工业盐，以缩减氯碱工业生产用原料的成本支出。但在实际操作中，大多数企业都会采用将卤水与除杂剂直接混合的方式，使其中的钙、镁离子沉淀分离，而相较于常规的工业盐，卤水中的钙、镁含量较高，其在与除杂剂反应的过程中，会产生大量的氢氧化镁胶体，这部分胶体颗粒会悬浮在液体中，导致盐泥分离无法正常进行，并使盐泥滤饼不能成型，影响了后续固体废物处理工作，不利于环保。为此，研究者提出了构建一个氢氧化镁过饱和环境，即结晶器，来促进卤水结晶，提高固液分离效果，并对此进行了试验，以验证该卤水结晶除杂工艺的可行性。

2 探析过程

2.1 工艺技术思路 从本质上来看，卤水结晶除杂工艺主要是通过沉淀反应，将卤水中的钙、镁离子进行凝絮沉淀，然后再采用压滤分离法，进行固液分离，以去除卤水中的杂质。在此过程中，基础化学反应式为，MgCl2+2NaOH=Mg(OH)2+2NaCl、CaCl2+Na2CO3=CaCO3+2NaCl，其中CaCO3、Mg(OH)2是液体中需要分离出的沉淀物，而传统工艺存在的问题是生成的沉淀物颗粒太小，形成了胶体，不能通过压滤法分离。为此，研究者提出了采用结晶器，并使结晶反应在结晶器中完成，同时，对液体中的氢氧化镁、碳酸钙饱和度进行调整，在结晶器中构建一个固体颗粒的过度饱和环境，增加杂质颗粒的体积，使其更容易沉淀，促进固液分离。其中在过饱和环境的建设中，首先，研究者先在结晶器中，加入5%的碳酸钠、氢氧化镁晶种，再加入碳酸钠、氢氧化钠的精盐水溶液，即除杂剂。其次，将卤水从底部导入，此时，种晶会与除杂剂充分融合，形成过饱和环境，然后卤水中的钙、镁离子结晶会依附种晶析出，避免了胶体的形成。最后，经过压滤环节，完成固液分离。

2.2 试验过程 在试验中，研究者选用的盐湖卤水化学组成如表1，所使用的设备为φ300m*450m反应结晶器、BT-600CA-DGx4 型四头蠕动泵、SHB-3 型真空泵、PHS-3C 型酸度计。在操作过程中，首先，研究者采用了φ300mm的塑料管，制作了结晶器，并为其配备的中心搅拌，且在中心搅拌周围设置了3根5mm加料管，同时，在进料管位置安装了BT-600CA-DGx4 型四头蠕动泵，泵出口位置设置了阀门以协调流量。其次，在结晶器中加入种晶20g，以及加入钙镁含量为卤水中1.1倍、10.5倍的除杂剂。最后，进行搅拌操作，并保持运行半个小时后，取出1500mL晶浆，再将晶浆分成三个批次进行抽滤时间的测量，之后所得出的抽滤时间如表2所示，可以看出晶浆的抽滤时间均维持在10min以内。

表1 盐湖卤水的化学组成表(单位g/L)

表2 晶浆过滤时间表

2.3 与传统工艺对比 在探析过程中，研究者按照传统工艺，直接将卤水与除杂剂混合，然后同样取1500mL晶浆并将其分为3个批次进行抽滤，得出的抽滤时间如表3。在此过程中，研究者所用的盐湖卤水与新工艺下的盐湖卤水化学组成相同，且所用的除杂剂也为碳酸钠与氢氧化钠的精盐溶液，同时，为了保证传统工艺的正常落实，研究者采用了浓度为100g/L的碳酸钠溶液，以及400g/L的氢氧化钠溶液。在提取经过传统工艺手段形成的晶浆时，研究者发现其呈现出明显的胶体状态，导致压滤机运行缓慢。

表3 传统工艺晶浆过滤时间表

3 结果分析

根据上述对比试验，可以看出，基于结晶器的新工艺，其除杂效率明显高于传统工艺，同时，新工艺下，分别为卤水杂质理论值1.05倍与1.1倍的除杂剂，分别为90g/L的碳酸钠，以及50g/L的氢氧化钠，由此可见，其浓度远远低于传统工艺所需的除杂剂浓度，因此，新工艺在落实过程中，所用的化学原料更少，材料成本支出更低。此外，在研究过程中，研究者还发现，如果卤水在结晶器中的停留时间超过240min，那么此时，晶浆的压滤效率将会高于传统工艺的30倍。基于此，从整体上来看，该项新工艺在经济、效率两个层面上，都适用于盐湖卤水结晶除杂，有助于盐湖资源开发利用水平的发展。

结论

综上所述，优化卤水结晶除杂工艺技术，有助于盐湖资源利用水平的发展。在技术探析过程中，研究者发现，新工艺技术相较于传统工艺，具备更高的盐泥过滤效率，避免了传统工艺下滤饼不成型造成了固体废物处理问题，因此，新工艺具备可行性，能够增强盐湖卤水实际应用效果。