磷酸在鹽水精制中的應用研究

咸立穎，何冠平，歐陽玉霞（山東鋁業職業學院，山東淄博255051）

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磷酸在鹽水精制中的應用研究

咸立穎，何冠平，歐陽玉霞
（山東鋁業職業學院，山東淄博255051）

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

關鍵詞：磷酸；鹽水精制；鈣離子

山東鋁業公司氯堿廠擁有15萬t/a氯堿裝置，鹽水的設計容量可以滿足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，進入電解槽會造成電解槽副反應增加，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+，即在后反應罐加入碳酸鈉溶液，和鹽水中的Ca2+進行反應，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，再經過螯合樹脂塔吸附，進一步除去鈣，得到合格的二次鹽水，進入電解槽進行電解。

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水量。

通過咨詢行業相關單位，已有部分企業應用磷酸進一步除去鹽水中的鈣離子，延長樹脂塔再生時間，且磷酸價格低，企業每年可節約十幾萬的成本。

1　研究目標

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為2.07×10-33，碳酸鈣的溶度積常數為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，使樹脂塔的再生時間延長，起到降本增效的目的。

怎樣調整磷酸的加入量，使除鈣效果最好，且保持生產穩定，成為本實驗的關鍵問題。

2　實驗過程

通過在實驗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，陸續做了幾組試驗，部分試驗數據見表1。

從表1試驗數據可以看出，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，鈣離子下降不明顯，考慮節約試劑及盡量少引入雜質等方面的原因，故選擇按照過量0.1 g/L的磷酸進行試驗。

3　經濟效益

應用磷酸除鈣屬于氯堿生產較先進的工藝，可節約成本，在行業內處于領先地位，可以在行業內推廣。

經濟效益估算：

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%堿的價格：640元/t；

31%酸的價格：200元/t；

表1　不同磷酸加入量時鈣離子含量

純水成本價：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，鹽水設計生產能力為250 m3/h，則每小時加入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，可以節約自耗酸堿和純水的費用為（34 636.8+12 528+ 1 560）/2=24 362.4（元）。

共節約成本：

24 362.4-6 600-5 389.8=12 373（元/月）。

大約每年可節約15萬元。

4　小結

本研究表明，通過在鹽水系統中加入磷酸進一步除鈣，可延長樹脂塔的再生時間，降低企業生產成本。

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

文獻標識碼：B

文章編號：1009-1785（2016）04-0005-02

收稿日期：2016-01-26