利用電石渣兌鹵結(jié)晶再生鹽的實驗研究

李 娟，張 瑋

(中鹽內(nèi)蒙古化工股份有限公司，內(nèi)蒙古 吉蘭泰 750333)

1 前言

吉蘭泰鹽湖在干旱氣候不斷加劇的背景下,區(qū)域環(huán)境整體退化,鹽湖鹵水逐漸老化，再生鹽品質(zhì)下降。中鹽內(nèi)蒙古化工股份有限公司(以下簡稱“公司”)生產(chǎn)產(chǎn)生的電石渣，是以氧化鈣為主的固體廢渣，其中氧化鈣含量高達(dá)70%以上，能夠有效降低鹵水中的硫酸根離子、鎂離子等雜質(zhì)含量。因此該實驗的實施，在為公司處理固廢的同時，提高了鹽產(chǎn)品質(zhì)量。

2 實驗部分

2.1 實驗原理

將鹽湖中硫酸根含量高的鹵水(硫酸根平均含量38 g/L～40 g/L)，與電石渣兌鹵反應(yīng)后制得低硫酸根、低鎂鹵水進(jìn)行灘曬，試生產(chǎn)低硫酸根離子、低鎂離子的工業(yè)鹽。

鹽湖鹵水與電石渣反應(yīng)，相關(guān)反應(yīng)如下：

洗滌再生鹽工藝控制指標(biāo)：

硫酸根≤ 1.0%；鈣離子、鎂離子≤0.6%；氯化鈉含量≥ 92%。

2.2 實驗內(nèi)容

2.2.1 實驗器材

閑置水槽(鐵質(zhì))一個，0.9 m×2.85 m×0.9 m；閑置1#塑料水槽一個，閑置2#塑料水槽一個，φ0.85攪拌耙一個，木棍一根。

2.2.2 實驗步驟

(1)取南線機(jī)采線硫酸根、鎂含量較高的清鹵2 t,放置在水槽內(nèi)。

(2)按該清鹵中的硫酸根含量計算加入電石渣70 kg，期間由參與實驗的兩名操作人員使用攪拌耙，輪流攪拌，保證鹵水與電石渣充分反應(yīng)。

(3)從加入電石渣開始計時，按0.5 h取一次樣，連續(xù)取樣兩次；從第三個樣子開始按每1 h一次，取樣化驗分析。

(4)反應(yīng)持續(xù)7 h以后，鹵水靜置澄清。

(5)利用1#閑置塑料桶抽取約0.2 t的鹵水晾曬蒸發(fā)水分，經(jīng)過20 d、30 d的結(jié)晶期，最后對曬出的原料鹽進(jìn)行化驗分析。

(6)在水槽內(nèi)剩余約1.8 t的鹵水中，繼續(xù)加入27.24 kg的電石渣反應(yīng)，期間繼續(xù)攪拌反應(yīng)、并以每0.5 h一次的頻次取樣分析(取三個樣)。

(7)利用2#閑置塑料桶抽取二次反應(yīng)后的清鹵約0.2 t進(jìn)行晾曬蒸發(fā)水分，經(jīng)過20 d的結(jié)晶期，最后對曬出的原料鹽進(jìn)行化驗分析。

(8)反應(yīng)后的鹵水靜置澄清，澄清后將清鹵全部抽出，對水槽內(nèi)的沉淀物稱重，并取樣分析。

2.3 實驗數(shù)據(jù)及結(jié)果分析(表1～表4)

表1 南線機(jī)械洗鹽鹵水成分Tab.1 Composition of mechanical salt washing brine on the south line

表2 初次加入電石渣后反應(yīng)過程中鹵水成分Tab.2 Brine composition in reaction process after initial addition of carbide slag

表3 第二次加入電石渣后反應(yīng)過程中鹵水成分Tab.3 Briine composition in the reaction process after adding carbide slag for the second time

表4 實驗結(jié)晶的洗滌再生鹽Tab.4 Washing regenerated salt of experimental crystallization

由表2分析可知，電石渣與南線清鹵反應(yīng)，在剛開始的0.5 h內(nèi)反應(yīng)速率較快，硫酸根離子由原來的清鹵中38.1 g/L，迅速反應(yīng)下降到了22.52 g/L，下降15.58 g/L；鎂離子由原來清鹵中的13.33 g/L下降到了8.33 g/L，下降5 g/L；在0.5 h～1 h之間，反應(yīng)速率緩慢下降，硫酸根離子下降了3.32 g/L，鎂離子下降了1.19；在1 h～2 h之間，反應(yīng)與0.5 h～1 h之間的反應(yīng)速率相近，硫酸根離子下降了3.39 g/L；鎂離子下降了1.03；在鹵水靜置3.5 h后，繼續(xù)1 h取樣一次，發(fā)現(xiàn)鹵水中的反應(yīng)速率非常緩慢，直至反應(yīng)完成鹵水中的鎂離子、硫酸根離子變化量很??；在整個反應(yīng)過程中鈣離子的變化量很小。

由表3分析可知，在該試驗第二次加入電石渣后，也是在剛開始的0.5 h內(nèi)反應(yīng)速率較快，硫酸根離子由原來的清鹵中12.96 g/L，迅速反應(yīng)下降到了5.71 g/L，下降7.25 g/L；鎂離子由原來清鹵中的5.72 g/L，下降到了3.55 g/L，下降2.17 g/L；在0.5 h～1 h之間，反應(yīng)速率緩慢下降，硫酸根離子下降了2.63 g/L；鎂離子下降了0.74；在后續(xù)1 h～1.5 h內(nèi)，反應(yīng)與0.5 h～1 h之間的反應(yīng)速率相近，硫酸根離子上升了0.39 g/L；鎂離子下降了0.16 g/L；但是在整個反應(yīng)過程中鈣離子上升很快，由0.64 g/L迅速上升到了1.99 g/L，硫酸鈣由原來的2.17 g/L上升到4.92 g/L，析出量較多。

由表4分析可知，第一次加入電石渣(未過量)反應(yīng)后的清鹵，經(jīng)過20 d的蒸發(fā)結(jié)晶，再生鹽中的鈣離子含量0.18%，鎂離子含量0.33%，硫酸根離子1.02%；其中，硫酸根離子含量較工業(yè)鹽指標(biāo)偏高，且有部分硫酸鎂和氯化鎂析出，氯化鎂的析出會帶走部分氯離子而使得氯化鈉含量降低。在結(jié)晶33 d以后的再生鹽中，鈣離子含量0.18%，鎂離子含量0.007 8%，硫酸根離子0.42%，硫酸鎂為0，氯化鎂少量析出，氯化鈉含量較結(jié)晶20 d時下降3.4%；其中，鈣離子、鎂離子、硫酸根含量較質(zhì)量指標(biāo)控制較好。

在第二次加入電石渣(過量)反應(yīng)后的清鹵，蒸發(fā)結(jié)晶20 d后再生鹽中鈣離子含量0.37%，鎂離子0.016%，硫酸根0.86%，硫酸鈣1.22%，鈣離子超標(biāo)，硫酸鈣大量析出；同時，析出氯化鎂0.063%，氯化鈣0.028%，導(dǎo)致氯化鈉含量有所下降。

綜上分析，當(dāng)加入過量的電石渣以后，鈣離子嚴(yán)重超標(biāo)，硫酸鈣也因為達(dá)到過飽和以固體的形式大量析出，最終造成再生鹽中鈣離子、硫酸鈣都嚴(yán)重超標(biāo)，且會伴有氯化鈣析出、導(dǎo)致氯化鈉含量下降。所以 ，必須控制好電石渣的加入量，而且鹵水中的硫酸根不能完全除盡，控制在12 g/L左右為宜，硫酸鈣的析出量控制在2 g/L以內(nèi)，這樣蒸發(fā)結(jié)晶以后的再生鹽質(zhì)量才能達(dá)標(biāo)。

3 結(jié)論

1)電石渣與鹽湖鹵水反應(yīng)，能夠有效降低鹵水中的硫酸根離子、鎂離子，但是當(dāng)硫酸根離子和鎂離子降低到一定程度以后，鹵水中的鈣離子會迅速上升，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了再生鹽控制指標(biāo)。如果后續(xù)投入生產(chǎn)時，必須反復(fù)實驗確定鹵水和成品鹽中鈣離子、鎂離子、硫酸根離子的下降平衡點，確保反應(yīng)后的再生鹽質(zhì)量滿足工藝控制標(biāo)準(zhǔn)。

2)該反應(yīng)在反應(yīng)過程中，由于量小，人工參與攪拌反應(yīng)，如果在較大的鹽池內(nèi)反應(yīng)，投入電石渣的量較大，可能存在反應(yīng)不充分、反應(yīng)時間過長或反應(yīng)條件不可控等情況；而且采池面積較大，試驗操作存在一些困難。

3)電石渣的使用，須做好后續(xù)反應(yīng)物的處理投入和產(chǎn)出資金預(yù)算與對比，確保項目的投資回報率。