纯碱生产过程中精盐水钙含量控制的试验研究

孙路路

(江苏井神盐化股份有限公司淮安碱厂，江苏淮安 223200)



科 学 试 验

纯碱生产过程中精盐水钙含量控制的试验研究

孙路路

(江苏井神盐化股份有限公司淮安碱厂，江苏淮安 223200)

精盐水作为纯碱工业的原料，对其成分指标要求较高。其中精盐水钙含量指标对纯碱质量、吸氨设备运行周期存在一定的影响。为满足高端客户需要组织生产低钙轻质纯碱时，精盐水钙含量指标的影响尤为明显。实施精盐水二次澄清试验方案，利用净化洗泥澄清桶，精盐水钙含量稳定控制在10 ppm以下，有效保证了低钙轻质纯碱的生产。

氨碱法；精盐水；钙含量；控制；低钙轻质纯碱；澄清

江苏井神盐化股份有限公司淮安碱厂(以下简称“淮碱”)所用原盐系井矿盐经过注水溶解后的卤水，经精制、澄清后，供吸氨工序和碳化工序。盐水精制过程主要是除去盐水中的钙、镁离子及泥沙[1]。

但在生产过程中，精制卤水仍含有一定量的钙离子等杂质，对纯碱质量、吸氨管道及设备造成一定的影响。

2015年，在生产低钙轻质纯碱过程中，精盐水钙含量对纯碱生产的影响逐渐显现出来：由于精卤水钙含量指标波动较大，淮碱又无任何手段进行调节、控制，在生产低钙(小于40 ppm)轻质纯碱时，成品中钙含量不能完全满足要求。

1 存在问题

淮碱使用的原料精制卤水是从盐矿制取得人工盐水，经制盐分厂精制、澄清后，供淮碱使用。在生产过程中，精盐水钙含量主要对纯碱生产有以下影响：

1)盐水吸氨和碳化时都会析出钙镁沉淀而残留在产品中，致使纯碱不溶物增加，影响纯碱质量。特别在生产重质纯碱过程中，精盐水含钙量高，经常出现重灰水合结晶差，造成重质纯碱小颗粒偏多,影响重质纯碱产量。

2)在吸氨过程中，精盐水中含有大量的Ca2+、Mg2+离子，容易造成管线和高、低真空吸收塔内结疤严重时，需要停产对吸收塔进行酸洗。实际生产过程中，吸收塔清洗周期约6个月。

3)生产低钙轻质纯碱时，若精制卤水中钙含量指标稳定控制小于10 ppm时，则淮碱生产的轻质纯碱中钙含量基本小于40 ppm；制盐分厂卤水精制工艺中，澄清桶采用间歇式沉降而非连续式，每桶使用到中下部时，钙严重超标，进入淮碱生产系统，造成系统中钙含量出现波动、偏高，会导致轻质纯碱成品钙含量超标，满足不了客户的要求。

2 试验目的

为了稳定控制精盐水钙含量，在初期生产低钙碱时，要求制盐分厂进一步降低精制卤中钙的含量，制盐分厂采用的方法是加大纯碱用量，较平时高1.5倍左右，但仍然未达到预期效果。基于上述原因，淮碱于2015年12月组织实施了精制卤水二次澄清技术改造项目试验。

3 试验原理

淮碱原料精制卤水是从盐矿制取的人工盐水，在精制过程中采用石灰纯碱法[2]，进行除镁、钙，形成的二次盐水，精制原理如下：

Mg2++Ca(OH)2→Mg(OH)2↓+Ca2+

Ca2++Na2CO3→CaCO3↓+2Na+

采用石灰纯碱法，在除钙过程中，需耗用纯碱，精制费用高。在生产低钙碱时，若盐厂加大纯碱、絮凝剂的投用，一方面造成成本上升，另一方面在易造成卤水澄清过程中悬浮颗粒沉降速度慢，卤水浊度高。在最初生产低钙碱过程中，盐厂也采用加大投用纯碱的剂量消除精盐水中钙，但造成了精盐水浊度超标，未达到预期效果。

经过研究分析，淮碱一期设计的净化洗泥澄清桶采用的是道尔澄清桶，而道尔澄清桶在精盐水澄清工艺中应用广泛，其规格为φ20000，现将其改造为精盐水二次澄清桶，设备选型上符合试验要求。同时，根据道尔澄清桶直径公示：

D——澄清桶直径，m；

Q——精盐水流量，m3/h；

V——清液上升速度，m/h。

若以精盐水流量350m3/h，清夜上升速度取0.4～0.6m/h计算，道尔澄清桶理论直径为13～16m，而本实验采用直径20m的道尔澄清桶，设备规格上亦满足实验要求。洗泥澄清桶结构如图1。

图1 洗泥澄清桶结构

澄清桶自上而下分为：清液区、沉降区、转变区、压缩区[3]。在澄清桶中通入碱液，与盐水中的钙反应，生成悬浮颗粒，悬浮于盐水中的固体颗粒杂质比盐水密度大，在重力作用下自由沉降，形成沉降区；已无沉淀颗粒的清盐水平稳上升，形成清液区，汇集后流出。随着悬浮颗粒的下沉，在转变区内颗粒慢慢聚集，体积变大，最终进入压缩区，沉淀颗粒在重力作用下不断压紧，最后形成盐泥。

试验过程中以清碱液代替纯碱作为二次除钙剂原料，一方面防止纯碱进入澄清桶，形成二次浑浊现象的产生，造成澄清效果差；另一方面，以清碱液代替纯碱，节约了成本。

4 试验方案

在原有的精盐水进口管线上进行改造，增加一支管，将精盐水送至净化车间洗泥澄清桶中，并通入清碱液，除去精盐水中钙，经过澄清，洗泥澄清桶上部澄清后的精盐水经管线自压溢流至蒸吸工序精盐水桶。

1.清碱液桶 2.清碱液泵 3.洗泥澄清桶 4.精盐水桶图2 改造后精盐水管线流程图

5 试验效果

5.1 沉降效果

在二次澄清桶中心套筒处取100 mL精盐水作沉降试验，以下为沉降数据。

表1 沉降数据

在做沉降秒试验过程中，由于卤水经一次澄清后，钙含量较低。在二次澄清过程中，沉降时间较长；同时，由于制盐供淮碱精盐水中钙含量存在一定的波动，沉降时间变化较大；由于卤水浓度高，约105.5～106 tt，在沉降过程中，伴随着盐析出沉降。

5.2 钙含量数据对比

利用净化洗泥澄清桶作二次澄清桶使用，并将碱液浓度约80 tt的清碱液送入澄清桶中，除去卤水中的钙，达到降低卤水钙含量的效果，以下数据为试验前后卤水钙含量、成品钙含量指标。

表2 试验前卤水钙含量、成品钙含量指标数据表(单位：ppm)

从试验前后数据对比可以看出，精盐水二次澄清后，卤水钙含量基本控制在10 ppm以下，纯碱钙含量基本控制在40 ppm左右，满足了市场需求。

6 经济效益分析

目前，国内大多数纯碱企业都无法稳定生产低钙轻质纯碱，这使得低钙轻质纯碱价格相对较高，较普通纯碱高出约50～100元/t。淮碱通过实施精盐水二次澄清试验项目，实现了低钙轻质纯碱的稳定生产，若低钙轻质纯碱市场以每月1 500 t计算，则全年增加效益约90～150万元。

同时，精盐水二次澄清，进一步降低了精盐水钙含量、浊度，减缓了设备结疤速度，延长了设备运行周期。

7 存在问题分析

1)试验方案中，利用了净化车间洗泥澄清桶作为精盐水二次澄清桶，澄清后的盐泥送入压滤机压滤，压滤后的盐水被送至废液池，未得到有效地回收，造成了原料浪费。在沉降试验中，已发现盐析出沉降，说明盐泥压滤后的卤水为饱和卤水，回收价值高，需要增加一套盐泥压滤装置，滤后的盐水返回至卤水澄清桶；同时，考虑到盐泥的特性，压滤装置的选择应采用真空带滤机过滤方式。

2)实际生产过程中，清碱液流量不宜过高，流量过高，易影响系统生产，需通过化验分析，控制精盐水中碱液浓度。所以，在生产低钙轻质纯碱时，需要求盐厂在卤水精制过程中，尽量控制钙含量指标，为淮碱精卤水二次澄清提供可靠保障。

盐厂在供淮碱精卤水的过程中，已对卤水进行精制、澄清，但精盐水钙含量仍无法满足低钙轻质纯碱生产，若盐厂加大精制过程中纯碱、聚沉剂的使用，也会造成生产成本的增加，得不偿失；精盐水二次澄清试验改造，利用生产过程中的清碱液，碱液浓度约80 tt，满足了精盐水二次澄清除钙的需要，降低了低钙轻质纯碱的生产成本。同时钙含量的降低，也减缓了设备结疤速度，延长设备运行周期。

[1] 大连化工研究设计院.纯碱工学(第三版)[M].北京：化学工业出版社，2014

[2] 陈学勤.氨碱法纯碱工艺[M].沈阳:辽宁科学技术出版社，1989

[3] 侯利杰.道尔澄清桶及其盐水反浑问题的分析、处理[C].中国氯碱设备与技术研究会论文集，2007

TQ114.161

A

1005-8370(2016)05-14-04

2016-03-29

孙路路(1986—)，硕士研究生，毕业于扬州大学化学工程专业，现为江苏井神盐化股份有限公司淮安碱厂生产调度。