工业卤水常用处理方法
盐不仅是生活必须品,同时也是重要的化工原料,在国民经济中占有非常重要的位置。盐的来源主要是海盐、井矿盐和湖盐。从制取方法上来讲,多效真空蒸发制盐是生产精制盐及高纯工业盐的重要方法。真空蒸发制盐主要使用的是人工卤水。平顶山30万吨盐厂就是通过“钻井水溶法”开采岩盐而获得卤水进行生产的。
一、工业卤水处理意义
为了除去卤水中有害杂质,提高生产强度,延长生产时间,进行综合利用,制盐生产中,净化卤水是极其重要的一环。其主要优点是提高产品质量。由于所有卤水几乎均含有杂质,某些杂质会严重污染产品,甚至毒害人体。如四川、湖北一带所产钡黄卤,含氯化钡高达2~4克/升。当蒸发过程中,析出食盐时,氯化钡随母液一道附着于盐粒上,干燥后,氯化钡便析出混合于食盐之中,成为钡盐。氯化钡属有毒物质,人食用后出现中毒症,甚至造成死亡。
二、工业卤水处理方法概述
1、气体吹出法
在天然卤水,尤其黑卤中,常含有硫化氢(H。s),它是无色而有恶臭味的气体,比重1.1906。硫化氢溶于水、乙醇和甘油,溶于水后生成氢硫酸。硫化氢在制盐过程中将和铁作用生成硫化铁而污染产品,腐蚀设备,故硫化氢必须从卤水中除去。
国外采用气体吹出法。荷兰亨盖罗盐场,使卤水流经20英尺宽(1英尺=O.3084米),150英尺长,4英尺深的槽,槽中装有挡板,卤水沿槽迂回前进,空气由鼓风机自下而上鼓入槽内挡板间卤水中,形成分散小泡,将卤水硫化氢带出。此法可将大部分硫化氢除去,余下少量硫化氢则待卤水流出充气槽后加入氯气,将硫化氢氧化为游离硫而在沉降槽中沉降。
塔炉脱气法也可将硫化氢除去。卤水由塔顶喷淋而下,与上升的烟道气逆流接触,卤水温度逐渐上升,硫化氢在卤水中的溶解度随温度的升高而降低,逸出的硫化氢则随烟一起排出,如此循环数次,即可将硫化氢除去。
脱去硫化氢的方法,除吹出法外,也可将绿矾(FeS04"7H:0)加到含硫化氢的黑卤中,生成硫化亚铁沉淀。
H2S+FeS04?7H20—+FeSI+H2S04+7H20从而除去卤水中的硫化氢。
2、支条架法
设支条架以浓卤,我国有悠久历史。四川自贡、五通桥以及蓬莱均用支条架浓缩卤水并除去硫化氢和二水硫酸钙。因此,支条架法除具浓缩卤水之作用外,亦是净化卤水的方法。支条架法尤在日光充足而常有风的地方甚为经济。其布置方向一般为面向东西,以利日照。支条架系木、竹结构,高7~9米,长lo~15米,架的两面铺以细竹枝(或细柳枝),上面有直径125~150毫米的盐水管安装在架顶,两侧有若干个5毫米小孔,淡盐水由两面沿竹枝分散下卤流,直至水泥底盘,然后流回卤水贮池。由此再将卤水泵至架顶盐水管循环,借以蒸发水分,除去部分硫化氢,将低价铁氧化为高价铁,以便加入石灰水后,易生成氢氧化铁而沉淀。当盐水浓缩至14~15。B6时,CaS0。?2H。0从卤水中结晶析出,结垢于枝梢。
3、石灰(或烧碱)~芒硝法
本法广泛用于有钡黄卤的处理,加石灰(或烧碱)以除去铁和镁,加芒硝以除钡。反应后均生成极难溶于水的沉淀Mg(OH)。(溶度积为1.2×1011),Fe(oH)。(溶度积为1.1×10。36),BaS04(溶度积为1.08×1010),从而从卤水中分离除去。
4、黄、黑(岩)卤混合法
在有黑卤或岩卤有钡黄卤同时生产的地区,一般采用黄、黑(岩)卤混合法。因为黑卤和石膏型卤水中存在着杂质CaSO。而在芒硝型卤水中存在大量Na。SO。,这两种物质均可以和黄卤中BaCl:作用生成BaS0。沉淀,使两种卤均可得到精制而不消耗处理药剂。在有这种条件的地方,采用此法极为经济。其基本反应为:
BaCl2+CaS04--*BaS04l+CaCl2
BaCl2+NazS04--?'BaS044+2NaCl
5、石灰一纯碱法
使用石膏型卤水制盐时,为除去钙、镁杂质,现国外广泛采用石灰一纯碱法。此法的优点是工艺成熟,设备简单,除去率高。一般镁除去率可达97~99%,钙除去率达98~99%。对于镁含量低的卤水可不用石灰而采用纯碱法。
在某种卤水中含有Ca(HCO。)。,CaSO.,MgSO。,MgCI。等杂质,它们和石灰及纯碱反应,生成难溶性的沉淀而从卤水中分离。
MgS04+Ca(OH)2---Mg(OH)2l+CaSO。
MgCl一Ca(OH)2一Mg(OH)2I+CaCI。
Ca(HCO。)。+Ca(OH):--?2CaC0。I+2H。0
CaS04+Na2C03-一CaC03{+Na2S04
CaCl2+Na2C03-+CaC03l+2NaCl
若同时加入两种药剂,则反应按下列各式进行:
CaO+H20—Ca(OH)2
Ca(0H)2+Na2C03--CaC03I+2NaOH
Ca(HC03)2+2Na0H—-CaC03l+Na2C03+H20
MgSO。+2Na0H--Na2S0。十Mg(OH)。I
CaS04+Na2C03一CaC03I+Na2S04
按照以上反应计算所得的结果均一样,与石灰,纯碱的JJn*次序无关。
6、石灰一芒硝一碳化法
对于含MgCI。,MgSO。,CaSO。,CaCl:的卤水,采用此法甚为合理,可用最少的纯碱而保证净化良好。国外亦有采用此法于工业生产的。
此法的基础在于石灰和芒硝反应而生成NaoH,NaOH与烟道气反应而生成Na:C0。,Na。C0。再与Ca2+作用生成难溶物质CaCO。。反应分两步进行。
第一步
MgCl。+Ca(OH)。--Mg(OH)。;+CaCl:
CaCl2+Na2SO。--'CaS04+2NaCl
MgS0。+Ca(OH):--*Mg(OH)。I+CaSO。
Ca(OH)2+Na2SOd--*CaS0{+2Na0H
第二步
2NaOH+C02—..Na2C03+H20
CaS04+Na2C03一CaC03l+Na2S04
反应中所得沉淀是Mg(oH)。、CaC0。和CaS0。,而溶液中所得生成物是NaCl和Na:S0。,因此,制盐母液可回头使用,利用其中芒硝。
CaS0。在NaCl和Na。S0。溶液中的溶解度大大降低,第一步反应生成的CaSO。基本沉淀析出。
7、烧碱一纯碱一氯化钡法
此法适用于含Ca”,M92+和S0。’的卤水,所精制的卤水杂质甚少,可供要求很高的食用盐及工业用盐,其反应如下:
MgCl2+2NaOH—+Mg(0H)2l+2NaCl
FeCl。+3NaOH—?Fe(OH)。l+3NaCl
CaSO.+Na:C03一CaC03l+Na2SO。
CaCl2十Na2C03一CaC03l+2NaCl
Na:SO{+BaCl2--*BaSOI4+2NaCl
反应结果,卤水中杂质基本除去,并增加卤水中NaCl含量。此种卤水用于蒸发极为理想,对防止结垢,减少料液沸点上升,降低料液粘度,保证产品质量均有重要作用。不过,此种精制法所用药剂费用昂贵,若全面实现产品综合利用,此法亦可采用。世界各地制盐厂和化工厂亦有部分采用此法。
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