鹽水反渾的原因及防治措施

孔繁超，汪云云

（新疆天業(yè)（集團(tuán)）天辰化工有限公司，新疆 石河子 832000）

1 鹽水一次精制過(guò)程中除鎂離子的工藝原理

飽和鹽水從化鹽桶出來(lái)，加入精制劑氫氧化鈉，在折流槽充分混合，進(jìn)入前反應(yīng)罐，在攪拌作用下充分反應(yīng)，生成大量白色氫氧化鎂絮狀膠團(tuán)。加入絮凝劑三氯化鐵，會(huì)在堿性鹽水中生成的紅色網(wǎng)狀氫氧化鐵膠體，這些膠體會(huì)將氫氧化鎂絮狀膠團(tuán)網(wǎng)連在一起，增大氫氧化鎂膠團(tuán)的體積。壓縮空氣在加壓容器罐的高壓環(huán)境下溶解于鹽水中，預(yù)處理器與大氣連通，壓縮空氣在低壓環(huán)境中溶解度變低，而得到釋放。鹽水中析出來(lái)的氣泡在上浮過(guò)程中與氫氧化鎂膠團(tuán)接觸，因?yàn)闅馀莸捏w積較小，所受浮力不足以抵消它與膠團(tuán)的親和力，而附著在氫氧化鎂膠團(tuán)上。大量附著氣泡使膠團(tuán)所受浮力變大，上浮至預(yù)處理器頂部，形成浮泥，當(dāng)浮泥達(dá)到一定厚度后，調(diào)節(jié)預(yù)處理器液位控制閥，使預(yù)處理器液位上升，將浮泥排入鹽泥池，還有一小部分氫氧化鎂膠團(tuán)附著在一些大顆粒泥沙表面，沉積到預(yù)處理器底部，以沉泥方式排入鹽泥池。工藝流程框圖見(jiàn)圖1。

圖1 鹽水一次精制除鎂離子工藝流程框圖

2 鹽水反渾的原因及其影響

受加壓泵揚(yáng)程、管道抗壓能力、加壓溶氣罐設(shè)計(jì)壓力，鹽水溫度等工藝參數(shù)的限制，溶解在鹽水中的壓縮空氣的體積是基本恒定的。當(dāng)原鹽中鎂的質(zhì)量大于或接近鈣的質(zhì)量，且鎂含量超標(biāo)時(shí)，就會(huì)有部分氫氧化鎂膠團(tuán)因?yàn)闆](méi)有足夠的壓縮空氣使其上浮，懸浮在鹽水中。這些氫氧化鎂膠團(tuán)使鹽水透明度下降，嚴(yán)重時(shí)引起鹽水反渾。精制過(guò)程中會(huì)與在后反應(yīng)罐生成的碳酸鈣一起進(jìn)入凱膜過(guò)濾系統(tǒng)，鹽水通過(guò)1號(hào)進(jìn)液閥進(jìn)入過(guò)濾器，清液穿過(guò)濾袋進(jìn)入濾袋內(nèi)部的鹽水通過(guò)管，從鹽水通過(guò)管流入過(guò)濾器上部的清液倉(cāng)，鹽水中的固體物質(zhì)被截留在過(guò)濾袋表面，過(guò)濾過(guò)程中濾袋上的濾餅厚度不斷增加，過(guò)濾壓力不斷升高，升至一定值時(shí)，過(guò)濾器自動(dòng)進(jìn)入反沖清膜狀態(tài)，開(kāi)4號(hào)反沖閥使清液倉(cāng)的鹽水在重力作用下，從濾袋反向流出，當(dāng)清液倉(cāng)精鹽水流完時(shí)關(guān)4號(hào)閥，開(kāi)1號(hào)閥。當(dāng)清液倉(cāng)具有一定液位時(shí)，進(jìn)行下一次反沖。1號(hào)、4號(hào)閥自動(dòng)切換，完成數(shù)次反沖清膜，使濾渣脫離濾袋并沉降到過(guò)濾器的錐形底部，直至給清液倉(cāng)補(bǔ)鹽水的過(guò)濾過(guò)程中，過(guò)濾壓力低于工藝要求，過(guò)濾器停止反沖，自動(dòng)進(jìn)行下一個(gè)過(guò)濾程序，依次完成過(guò)濾、反沖、沉降步驟。當(dāng)過(guò)濾器底部濾渣達(dá)到一定量時(shí)，開(kāi)7號(hào)排泥閥，濾渣進(jìn)入鹽泥池。

氫氧化鎂膠體具有熱穩(wěn)定性高、粘度大、膠體顆粒小等特點(diǎn)。鹽水反渾時(shí)，凱膜過(guò)濾器就會(huì)因?yàn)闉V餅中氫氧化鎂比重過(guò)大，使濾餅變的粘稠，而發(fā)生過(guò)濾壓力上升快、卸渣困難等不良現(xiàn)象，為了恢復(fù)過(guò)濾器的過(guò)濾能力需要多次反沖，大量時(shí)間被用來(lái)反沖清膜。鹽水反渾雖然在濾袋完好的情況下不會(huì)影響精鹽水的質(zhì)量，但大大降低了凱膜過(guò)濾器的過(guò)濾能力。反渾嚴(yán)重時(shí)可引起鹽水流量無(wú)法滿足生產(chǎn)需要，造成電解崗位降電流等問(wèn)題。同時(shí)頻繁的反沖清膜使凱膜過(guò)濾器濾袋的壽命大大降低，損壞的濾袋不能及時(shí)被發(fā)現(xiàn)就會(huì)引起一次精制鹽水鈣、鎂等離子超標(biāo)，如果超過(guò)樹(shù)脂塔除鈣、鎂離子的設(shè)計(jì)能力，超標(biāo)鹽水進(jìn)入電解槽將嚴(yán)重影響離子交換膜的使用壽命和電流效率。

3 鹽水反渾的防治措施

3.1 對(duì)不合格原鹽進(jìn)行預(yù)處理

引起鹽水反渾的氫氧化鎂有2個(gè)來(lái)源，原鹽本身帶有的和精制過(guò)程生成的。

含水較高的原鹽不經(jīng)暴曬，直接用來(lái)化鹽，出現(xiàn)鹽水反渾現(xiàn)象。經(jīng)過(guò)暴曬后再進(jìn)行化鹽，反渾現(xiàn)象消失。就是因?yàn)樵}中含有氫氧化鎂絮狀沉淀。所以對(duì)于從水相中開(kāi)采出來(lái)的原鹽一定要經(jīng)過(guò)暴曬，將其水分蒸發(fā)完，破壞氫氧化鎂絮狀結(jié)構(gòu)，使其體積比下降，所受浮力降低，使其在預(yù)處理器下沉。

當(dāng)原鹽中可溶性鎂鹽超標(biāo)時(shí)，可以將燒堿分廠顯堿性的蒸發(fā)冷凝水在卸鹽時(shí)噴灑在鹽晶體表面，經(jīng)暴曬后再進(jìn)行化鹽。既實(shí)現(xiàn)了廢物再利用，又達(dá)到卸鹽時(shí)降低粉塵的作用。噴灑要盡量均勻，要通過(guò)鎂離子含量嚴(yán)格控制冷凝水的用量，使鎂含量達(dá)標(biāo)。噴灑不均勻、用量過(guò)大會(huì)造成原鹽結(jié)塊，不便于上鹽。經(jīng)過(guò)預(yù)處理的原鹽一定要久置，使局部過(guò)量的氫氧化鈉和空氣中的二氧化碳反應(yīng)，生成碳酸鈉，同時(shí)久置還能破壞預(yù)處理時(shí)生成的氫氧化鎂絮狀結(jié)構(gòu)。

3.2 對(duì)酸洗廢酸的處理

過(guò)濾器運(yùn)行一段時(shí)間后，濾袋內(nèi)會(huì)有沉積物進(jìn)入，影響濾袋的通透性，使過(guò)濾壓力上升，所以在生產(chǎn)中要根據(jù)過(guò)濾器的運(yùn)行參數(shù)，不定期的對(duì)過(guò)濾器進(jìn)行酸洗，使沉積物從濾袋內(nèi)部溶離出來(lái)。在鹽水反渾時(shí)，如果反沖效果不佳，也會(huì)對(duì)濾袋進(jìn)行酸洗，使氫氧化鎂生成可溶鹽脫離濾袋。當(dāng)酸濃度低于工藝要求時(shí)，就會(huì)將廢酸排進(jìn)鹽泥池。這些廢酸含有大量鎂離子，同時(shí)還會(huì)使鹽泥池中的氫氧化鎂沉淀生成可溶的鎂鹽，鹽泥池中的鎂鹽會(huì)在壓濾過(guò)程中穿過(guò)濾布，與清液一起進(jìn)入配水罐，使鎂離子形成鹽水反渾的惡性循環(huán)。所以當(dāng)有廢酸進(jìn)入鹽泥池時(shí)，一定要加堿，使鹽水中的鎂離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鎂沉淀，再進(jìn)行壓濾，防止鎂離子再次進(jìn)入陽(yáng)極系統(tǒng)。

3.3 現(xiàn)有工藝情況

目前處理因原鹽不合格引起鹽水反渾的工藝方法主要有以下幾點(diǎn)。

（1）鈣、鎂質(zhì)量比高的原鹽與鈣、鎂質(zhì)量比低的原鹽搭配使用，使鈣、鎂比值和含量滿足工藝要求。

（2）工藝條件允許的情況下，適當(dāng)提高壓縮空氣的壓力，增加鹽水的溶氣量，為氫氧化鎂膠團(tuán)上浮提供更多的動(dòng)力。

（3）調(diào)整三氯化鐵的用量，最大限度的體現(xiàn)其產(chǎn)物的連接作用，防止因?yàn)橛昧窟^(guò)大使其產(chǎn)物成為氫氧化鎂上浮的負(fù)擔(dān)。

（4）嚴(yán)格控制鹽水的溫度，防止溫度過(guò)高影響鹽水的溶氣量。

（5）適當(dāng)提高預(yù)處理器上排泥和下排泥的頻率。

（6）加鈣鹽溶液，這些鈣鹽在后反應(yīng)罐與精制劑碳酸鈉反應(yīng)生成碳酸鈣，與鹽水中懸浮的氫氧化鎂一起進(jìn)入凱膜過(guò)濾器，起到降低濾餅中氫氧化鎂比重的作用。

3.4 對(duì)經(jīng)典方案的改進(jìn)

3.3（6）方案生產(chǎn)過(guò)程中得到廣泛利用，此方案優(yōu)點(diǎn)是鈣鹽加入量可以根據(jù)工藝需求精準(zhǔn)加入。其缺點(diǎn)是：（1）鹽水反渾是個(gè)偶發(fā)事件，要實(shí)現(xiàn)鈣鹽精準(zhǔn)加入就需要流量計(jì)、調(diào)節(jié)閥、儲(chǔ)槽等設(shè)備，增加了生產(chǎn)成本和設(shè)備維護(hù)成本；（2）鹽水中增加了鈣鹽，就相應(yīng)的要增加碳酸鈉的用量，控制不好很容易引起鹽水鈣超標(biāo)或精制劑過(guò)量，影響鹽水精制工序平穩(wěn)進(jìn)行。 一次送電成功。隨后，國(guó)內(nèi)首套裝配整臺(tái)（套）離子膜的萬(wàn)噸級(jí)氯堿裝置成功運(yùn)行，成為中國(guó)氯堿工業(yè)國(guó)產(chǎn)離子膜發(fā)展的里程碑[2]。

國(guó)產(chǎn)氯堿離子膜適用槽型包括小單極槽、大單極槽、強(qiáng)制循環(huán)復(fù)極槽、自然循環(huán)復(fù)極槽、以及高電流密度和膜極距電解槽等幾乎行業(yè)所有槽型，即有鈉堿生產(chǎn)也有鉀堿生產(chǎn)。國(guó)產(chǎn)氯堿離子膜在安全性，實(shí)用性和適應(yīng)性方面已完全達(dá)到工業(yè)大規(guī)模應(yīng)用的要求。國(guó)產(chǎn)膜在國(guó)內(nèi)不同槽型的電解裝置上實(shí)現(xiàn)工業(yè)化裝備規(guī)模見(jiàn)表1。

3 結(jié)語(yǔ)

工業(yè)化電解裝置的廣泛應(yīng)用及在多套不同槽型氯堿裝置上國(guó)產(chǎn)離子膜成功運(yùn)行數(shù)據(jù)合格，標(biāo)志著中國(guó)已經(jīng)掌握犧牲芯材氯堿離子膜生產(chǎn)技術(shù)，并且為國(guó)產(chǎn)氯堿離子膜在氯堿行業(yè)的工業(yè)應(yīng)用形成示范。

表1 國(guó)內(nèi)不同槽型的電解裝置上實(shí)現(xiàn)工業(yè)化裝備規(guī)模