鹵水結晶除雜工藝技術探析

趙久珍 李得榮 孫衍忠 周 斌 陳 陟 薛玉婷

地礦集團格爾木鹽湖資源開發有限公司 青海 格爾木 816000

引言

我國作為鹽湖鹵水資源發達的國家之一，國土內具備的鹽湖鹵水資源數量多、類型全、且富含稀有元素，人們通過最大限度地提高鹵水結晶除雜效率，可以強化我國鹽湖化工產品的競爭力、減少生產污染，因此，應深入分析鹵水結晶除雜工藝技術，并采取有效措施，提升鹽湖化工生產力水平。

1 探析目的

就目前來看，在鹽湖資源的開發利用中，很多企業會用鹽湖鹵水代替工業鹽，以縮減氯堿工業生產用原料的成本支出。但在實際操作中，大多數企業都會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，而相較于常規的工業鹽，鹵水中的鈣、鎂含量較高，其在與除雜劑反應的過程中，會產生大量的氫氧化鎂膠體，這部分膠體顆粒會懸浮在液體中，導致鹽泥分離無法正常進行，并使鹽泥濾餅不能成型，影響了后續固體廢物處理工作，不利于環保。為此，研究者提出了構建一個氫氧化鎂過飽和環境，即結晶器，來促進鹵水結晶，提高固液分離效果，并對此進行了試驗，以驗證該鹵水結晶除雜工藝的可行性。

2 探析過程

2.1 工藝技術思路 從本質上來看，鹵水結晶除雜工藝主要是通過沉淀反應，將鹵水中的鈣、鎂離子進行凝絮沉淀，然后再采用壓濾分離法，進行固液分離，以去除鹵水中的雜質。在此過程中，基礎化學反應式為，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晶器，并使結晶反應在結晶器中完成，同時，對液體中的氫氧化鎂、碳酸鈣飽和度進行調整，在結晶器中構建一個固體顆粒的過度飽和環境，增加雜質顆粒的體積，使其更容易沉淀，促進固液分離。其中在過飽和環境的建設中，首先，研究者先在結晶器中，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，將鹵水從底部導入，此時，種晶會與除雜劑充分融合，形成過飽和環境，然后鹵水中的鈣、鎂離子結晶會依附種晶析出，避免了膠體的形成。最后，經過壓濾環節，完成固液分離。

2.2 試驗過程 在試驗中，研究者選用的鹽湖鹵水化學組成如表1，所使用的設備為φ300m*450m反應結晶器、BT-600CA-DGx4 型四頭蠕動泵、SHB-3 型真空泵、PHS-3C 型酸度計。在操作過程中，首先，研究者采用了φ300mm的塑料管，制作了結晶器，并為其配備的中心攪拌，且在中心攪拌周圍設置了3根5mm加料管，同時，在進料管位置安裝了BT-600CA-DGx4 型四頭蠕動泵，泵出口位置設置了閥門以協調流量。其次，在結晶器中加入種晶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，進行攪拌操作，并保持運行半個小時后，取出1500mL晶漿，再將晶漿分成三個批次進行抽濾時間的測量，之后所得出的抽濾時間如表2所示，可以看出晶漿的抽濾時間均維持在10min以內。

表1 鹽湖鹵水的化學組成表(單位g/L)

表2 晶漿過濾時間表

2.3 與傳統工藝對比 在探析過程中，研究者按照傳統工藝，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個批次進行抽濾，得出的抽濾時間如表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，為了保證傳統工藝的正常落實，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。在提取經過傳統工藝手段形成的晶漿時，研究者發現其呈現出明顯的膠體狀態，導致壓濾機運行緩慢。

表3 傳統工藝晶漿過濾時間表

3 結果分析

根據上述對比試驗，可以看出，基于結晶器的新工藝，其除雜效率明顯高于傳統工藝，同時，新工藝下，分別為鹵水雜質理論值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，其濃度遠遠低于傳統工藝所需的除雜劑濃度，因此，新工藝在落實過程中，所用的化學原料更少，材料成本支出更低。此外，在研究過程中，研究者還發現，如果鹵水在結晶器中的停留時間超過240min，那么此時，晶漿的壓濾效率將會高于傳統工藝的30倍。基于此，從整體上來看，該項新工藝在經濟、效率兩個層面上，都適用于鹽湖鹵水結晶除雜，有助于鹽湖資源開發利用水平的發展。

結論

綜上所述，優化鹵水結晶除雜工藝技術，有助于鹽湖資源利用水平的發展。在技術探析過程中，研究者發現，新工藝技術相較于傳統工藝，具備更高的鹽泥過濾效率，避免了傳統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，能夠增強鹽湖鹵水實際應用效果。