金屬鈉專用鹽制造方式研討

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本文作者：邢亞慧、郝曉宇、焦海振 單位：中鹽皓龍鹽化有限責(zé)任公司

為了實(shí)現(xiàn)石膏型鹵水生產(chǎn)金屬鈉用鹽的低成本化，我們作了大量的實(shí)驗(yàn)，嘗試立足于現(xiàn)有成熟的石膏晶種法生產(chǎn)工藝系統(tǒng)，在盡量少投資的情況下生產(chǎn)出滿足市場(chǎng)需求的產(chǎn)品，提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

在做其它實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)用清水淘洗過(guò)的成品鹽，可以大幅度降低產(chǎn)品的雜質(zhì)含量，只是淘洗時(shí)溶解損失較多，不利于批量生產(chǎn);但說(shuō)明產(chǎn)品中雜質(zhì)主要附著在鹽顆粒表面。受洗衣機(jī)漂洗衣服表面的殘留洗衣液原理啟發(fā)，用淘洗的方法洗掉石膏晶種法工藝生產(chǎn)出的工業(yè)鹽，洗去鹽顆粒表面沾附的SO2－4等雜質(zhì)，達(dá)到提高純度的目的。

依據(jù)結(jié)晶理論，晶體在雜質(zhì)較大環(huán)境中生長(zhǎng)同時(shí)形成晶體內(nèi)雜質(zhì)包裹體的理論基礎(chǔ)，其成形時(shí)晶體內(nèi)必然包裹有其它離子，這種現(xiàn)象叫包晶。由于鹵水未凈化，鹽晶體在蒸發(fā)罐內(nèi)結(jié)晶時(shí)，料液中Ca2+、Mg2+及SO2－4蒸發(fā)富集量較大，結(jié)晶環(huán)境差，從理論上可斷定必有包晶狀況存在。若晶體內(nèi)部包晶嚴(yán)重，即使把表面淘洗干凈可能還是達(dá)不到要求，所以包晶量到底是多少特別關(guān)鍵，因此，實(shí)驗(yàn)分析了鹽晶體中SO2－4離子的含量。

為了比較實(shí)驗(yàn)成本，試驗(yàn)用樣品材料選了兩種，一種是干燥后的成品工業(yè)鹽(以下統(tǒng)稱干工業(yè)鹽)，一種是生產(chǎn)中期離心分離后含水量為2．5%左右的半成品工業(yè)鹽(以下統(tǒng)稱濕工業(yè)鹽)，兩種鹽相差干燥成本15．4元/t。

為了得到鹽晶體中包裹的SO2－4含量，將其作為淘洗法去除SO2－4實(shí)驗(yàn)的依據(jù)，用100g樣品∶400mL的蒸餾水充分淘洗后離心分離，三次淘洗分離后烘干，得到高純度鹽樣，對(duì)其各組分進(jìn)行全分析，得到數(shù)據(jù)見(jiàn)表1、表2。由此可知，用蒸餾水淘洗后其雜質(zhì)組分含量均降低，而NaCl主含升高，淘洗較完全，初步說(shuō)明:在不計(jì)生產(chǎn)成本情況下，淘洗方法可以得到滿足金屬鈉生產(chǎn)用標(biāo)準(zhǔn)的精制鹽，其各組分含量可以作為下一步淘洗工藝可行性實(shí)驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn);也說(shuō)明產(chǎn)品在結(jié)晶成形時(shí)，包晶現(xiàn)象較輕，能制出金屬鈉生產(chǎn)用鹽。由于對(duì)用蒸餾水洗后的樣品用熱吹風(fēng)機(jī)進(jìn)行烘干除水的操作，故洗后樣水份與生產(chǎn)實(shí)際烘干水平基本相同，數(shù)據(jù)應(yīng)相對(duì)合理。

雖然知道白水淘洗要溶化掉許多鹽，但還是作了一個(gè)鹽與白水100g∶200mL的實(shí)驗(yàn)，看最終成比例淘洗后處于什么水平狀態(tài)。選用100g∶200mL比例的原因是鹽與水100g∶100mL混合后基本處于固液比100%的糊狀，流動(dòng)性很差，根本無(wú)法攪拌，再加100mL水后形成45%固液比的液固混合狀態(tài)，利于充分?jǐn)嚢韬兔撍蛛x，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相對(duì)準(zhǔn)確極有代表性。數(shù)據(jù)見(jiàn)表3、表4。由此可知，淘洗前后成品鹽溶解損失，干工業(yè)鹽損失約36．21%，濕工業(yè)鹽損失約39．88%，但洗后參數(shù)不理想，與大量用白水淘洗差距較大。其原因有二:一是白水并不是在理想狀態(tài)下完全溶解了鹽及所含雜質(zhì)，二是白水溶解CaSO4的能力有限，CaSO4在淡水中的溶解度只有2g/L，遠(yuǎn)低于其在鹵水中的溶解度4．85g/L;若再增加白水量損失將更大，且這部分淘洗后的不飽和鹽水生產(chǎn)使用難度很大，所以白水淘洗實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)意義不大。

因未凈化鹵水原料充分，選用鹽與白水100g∶400mL比例的實(shí)驗(yàn)，充分淘洗。數(shù)據(jù)見(jiàn)表5、表6。由此可知，淘洗后只有10%左右的減小，對(duì)數(shù)據(jù)影響很小，后又增加淘洗鹵水比例，數(shù)據(jù)變化不大，沒(méi)有實(shí)際意義。這是未經(jīng)凈化鹵水內(nèi)各雜質(zhì)成分基本飽和，它對(duì)鹽粒表面的雜質(zhì)只有沖刷淘洗作用，沒(méi)有溶解能力;試驗(yàn)用鹽表面粘附的雜質(zhì)已經(jīng)經(jīng)過(guò)洗鹽器等設(shè)備的淘洗，附著力差的雜質(zhì)基本被洗去，留在鹽表面的雜質(zhì)一般結(jié)合比較牢固，所以未凈化鹵水淘洗后，鹽粒表面粘附的雜質(zhì)顆粒脫落不明顯。

依據(jù)CaSO4在鹵水中的溶解度比在淡水中大的理論，應(yīng)使用不含SO2－4的鹵水淘洗樣品，它對(duì)鹽的溶解能力很小，對(duì)SO2－4雜質(zhì)的溶解力較高。采用BaCl2凈化法對(duì)生產(chǎn)用鹵水去除SO2－4后作為試驗(yàn)用凈化鹵水。初步試驗(yàn)按樣品與凈化鹵水100g∶200mL比例進(jìn)行，效果很好，數(shù)據(jù)如表7、表8。無(wú)論干鹽或是濕鹽做樣品，在淘洗比例100g∶400mL時(shí)SO2－4就能達(dá)到0．070%以下的水平，達(dá)到客戶要求。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，比較淘洗效果，得到如下結(jié)論:(1)利用凈化鹵水除去濕鹽中的SO2－4雖然達(dá)不到蒸餾水淘洗效果，但可以達(dá)到預(yù)期的效果;(2)通過(guò)相關(guān)實(shí)驗(yàn)，找到了鹵水除濕鹽中SO2－4的較佳條件，即:濕鹽質(zhì)量為100g時(shí)，所需鹵水為400mL，可以按此比例投入到生產(chǎn)中進(jìn)行試生產(chǎn)，使其廣泛的得到應(yīng)用。

依據(jù)公司金屬鈉用鹽的設(shè)計(jì)生產(chǎn)量，按100g鹽∶400mL凈化去除SO2－4鹵水量計(jì)算出所需鹵水凈化設(shè)備的大小，此凈化設(shè)備至少需四個(gè)底部呈錐形的儲(chǔ)桶(錐形設(shè)計(jì)是為了定期排沉淀)，一個(gè)儲(chǔ)存凈化后鹵水使用，第二個(gè)儲(chǔ)存淘洗原鹽后的含SO2－4的老鹵，第三個(gè)是根據(jù)其儲(chǔ)存含SO2－4的老鹵的SO2－4含量加入相應(yīng)比例BaCl2的反應(yīng)桶，視其底部的BaSO4沉淀定期排出分離，第四個(gè)桶與前三個(gè)桶配合，理論上這四個(gè)桶循環(huán)使用。其它轉(zhuǎn)料泵及BaCl2配藥桶不再贅述。生產(chǎn)初期先凈化一桶去除SO2－4原鹵，用這桶鹵水淘洗生產(chǎn)線上輸送過(guò)來(lái)的原鹽，淘洗后的鹽經(jīng)離心脫水分離及干燥設(shè)備制成產(chǎn)品，淘洗后的含SO2－4鹵水泵入儲(chǔ)桶，待達(dá)到一定量后化驗(yàn)其SO2－4并加入相應(yīng)比例的BaCl2反應(yīng)待用。這樣消耗的BaCl2量只是原鹽中所含的SO2－4量，凈化成本大大降低。

每生產(chǎn)1t金屬鈉用鹽，BaCl2•2H2O的理論消耗量為0．0057t，市場(chǎng)上每噸純度98%BaCl2•2H2O價(jià)格為3050元，所以每噸凈化成本為17．74元(設(shè)備運(yùn)行費(fèi)用每噸不超過(guò)2元，暫不作為比較內(nèi)容)。依據(jù)干工業(yè)鹽凈化成本算法，濕鹽凈化成本為20．86元。3．2．3鹵水全部?jī)艋a(chǎn)金屬鈉鹽費(fèi)用原鹵中含SO2－43．2g/L，NaCl300g/L，每噸鹽鹵耗10．8m3，全部去除SO2－4費(fèi)用92．95元/t鹽。因干工業(yè)鹽比濕工業(yè)鹽多15．4元/t的干燥費(fèi)用，綜合費(fèi)用濕工業(yè)鹽要低12．28元/t，所以用濕工業(yè)鹽比較好。其凈化成本比鹵水全部?jī)艋?92．95－20．86)÷92．95×100%=77．6%;比石灰煙道氣法鹵水凈化成本低(25－20．86)÷25×100%=16．6%。4結(jié)論這種方法不但可以針對(duì)除SO2－4品種鹽生產(chǎn)，還可生產(chǎn)其它類似品種鹽，是企業(yè)應(yīng)對(duì)市場(chǎng)的靈活技術(shù)。