金属钠专用盐制造方式研讨论文

时间:2021-08-31

金属钠专用盐制造方式研讨论文

  为了实现石膏型卤水生产金属钠用盐的低成本化,我们作了大量的实验,尝试立足于现有成熟的石膏晶种法生产工艺系统,在尽量少投资的情况下生产出满足市场需求的产品,提高市场竞争力。

  在做其它实验时发现,发现用清水淘洗过的成品盐,可以大幅度降低产品的杂质含量,只是淘洗时溶解损失较多,不利于批量生产;但说明产品中杂质主要附着在盐颗粒表面。受洗衣机漂洗衣服表面的残留洗衣液原理启发,用淘洗的方法洗掉石膏晶种法工艺生产出的工业盐,洗去盐颗粒表面沾附的SO2-4等杂质,达到提高纯度的目的。

  依据结晶理论,晶体在杂质较大环境中生长同时形成晶体内杂质包裹体的理论基础,其成形时晶体内必然包裹有其它离子,这种现象叫包晶。由于卤水未净化,盐晶体在蒸发罐内结晶时,料液中Ca2+、Mg2+及SO2-4蒸发富集量较大,结晶环境差,从理论上可断定必有包晶状况存在。若晶体内部包晶严重,即使把表面淘洗干净可能还是达不到要求,所以包晶量到底是多少特别关键,因此,实验分析了盐晶体中SO2-4离子的含量。

  为了比较实验成本,试验用样品材料选了两种,一种是干燥后的成品工业盐(以下统称干工业盐),一种是生产中期离心分离后含水量为2.5%左右的半成品工业盐(以下统称湿工业盐),两种盐相差干燥成本15.4元/t。

  为了得到盐晶体中包裹的SO2-4含量,将其作为淘洗法去除SO2-4实验的依据,用100g样品∶400mL的蒸馏水充分淘洗后离心分离,三次淘洗分离后烘干,得到高纯度盐样,对其各组分进行全分析,得到数据见表1、表2。由此可知,用蒸馏水淘洗后其杂质组分含量均降低,而NaCl主含升高,淘洗较完全,初步说明:在不计生产成本情况下,淘洗方法可以得到满足金属钠生产用标准的精制盐,其各组分含量可以作为下一步淘洗工艺可行性实验的标准;也说明产品在结晶成形时,包晶现象较轻,能制出金属钠生产用盐。由于对用蒸馏水洗后的样品用热吹风机进行烘干除水的操作,故洗后样水份与生产实际烘干水平基本相同,数据应相对合理。

  虽然知道白水淘洗要溶化掉许多盐,但还是作了一个盐与白水100g∶200mL的实验,看最终成比例淘洗后处于什么水平状态。选用100g∶200mL比例的原因是盐与水100g∶100mL混合后基本处于固液比100%的糊状,流动性很差,根本无法搅拌,再加100mL水后形成45%固液比的液固混合状态,利于充分搅拌和脱水分离,实验数据相对准确极有代表性。数据见表3、表4。由此可知,淘洗前后成品盐溶解损失,干工业盐损失约36.21%,湿工业盐损失约39.88%,但洗后参数不理想,与大量用白水淘洗差距较大。其原因有二:一是白水并不是在理想状态下完全溶解了盐及所含杂质,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,远低于其在卤水中的溶解度4.85g/L;若再增加白水量损失将更大,且这部分淘洗后的不饱和盐水生产使用难度很大,所以白水淘洗实际生产运营意义不大。

  因未净化卤水原料充分,选用盐与白水100g∶400mL比例的实验,充分淘洗。数据见表5、表6。由此可知,淘洗后只有10%左右的减小,对数据影响很小,后又增加淘洗卤水比例,数据变化不大,没有实际意义。这是未经净化卤水内各杂质成分基本饱和,它对盐粒表面的杂质只有冲刷淘洗作用,没有溶解能力;试验用盐表面粘附的杂质已经经过洗盐器等设备的淘洗,附着力差的杂质基本被洗去,留在盐表面的杂质一般结合比较牢固,所以未净化卤水淘洗后,盐粒表面粘附的`杂质颗粒脱落不明显。

  依据CaSO4在卤水中的溶解度比在淡水中大的理论,应使用不含SO2-4的卤水淘洗样品,它对盐的溶解能力很小,对SO2-4杂质的溶解力较高。采用BaCl2净化法对生产用卤水去除SO2-4后作为试验用净化卤水。初步试验按样品与净化卤水100g∶200mL比例进行,效果很好,数据如表7、表8。无论干盐或是湿盐做样品,在淘洗比例100g∶400mL时SO2-4就能达到0.070%以下的水平,达到客户要求。

  根据实验结果,比较淘洗效果,得到如下结论:(1)利用净化卤水除去湿盐中的SO2-4虽然达不到蒸馏水淘洗效果,但可以达到预期的效果;(2)通过相关实验,找到了卤水除湿盐中SO2-4的较佳条件,即:湿盐质量为100g时,所需卤水为400mL,可以按此比例投入到生产中进行试生产,使其广泛的得到应用。

  依据公司金属钠用盐的设计生产量,按100g盐∶400mL净化去除SO2-4卤水量计算出所需卤水净化设备的大小,此净化设备至少需四个底部呈锥形的储桶(锥形设计是为了定期排沉淀),一个储存净化后卤水使用,第二个储存淘洗原盐后的含SO2-4的老卤,第三个是根据其储存含SO2-4的老卤的SO2-4含量加入相应比例BaCl2的反应桶,视其底部的BaSO4沉淀定期排出分离,第四个桶与前三个桶配合,理论上这四个桶循环使用。其它转料泵及BaCl2配药桶不再赘述。生产初期先净化一桶去除SO2-4原卤,用这桶卤水淘洗生产线上输送过来的原盐,淘洗后的盐经离心脱水分离及干燥设备制成产品,淘洗后的含SO2-4卤水泵入储桶,待达到一定量后化验其SO2-4并加入相应比例的BaCl2反应待用。这样消耗的BaCl2量只是原盐中所含的SO2-4量,净化成本大大降低。

  每生产1t金属钠用盐,BaCl22H2O的理论消耗量为0.0057t,市场上每吨纯度98%BaCl22H2O价格为3050元,所以每吨净化成本为17.74元(设备运行费用每吨不超过2元,暂不作为比较内容)。依据干工业盐净化成本算法,湿盐净化成本为20.86元。3.2.3卤水全部净化生产金属钠盐费用原卤中含SO2-43.2g/L,NaCl300g/L,每吨盐卤耗10.8m3,全部去除SO2-4费用92.95元/t盐。因干工业盐比湿工业盐多15.4元/t的干燥费用,综合费用湿工业盐要低12.28元/t,所以用湿工业盐比较好。其净化成本比卤水全部净化低(92.95-20.86)÷92.95×100%=77.6%;比石灰烟道气法卤水净化成本低(25-20.86)÷25×100%=16.6%。4结论这种方法不但可以针对除SO2-4品种盐生产,还可生产其它类似品种盐,是企业应对市场的灵活技术。

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