二、實驗結(jié)果與討論

1、氫氧化鎂、硫酸鈣、碳酸鈣粗品與精制鹽水的制備

以地下鹵水與原鹽為原料制備氫氧化鎂、硫酸鈣、碳酸鈣粗品和精制鹽水的流程示意圖見圖1。精制鹽水制備工藝過程中Ca²⁺、Mg²⁺、SO^2-₄含量變化見表1。

2、高濃度地下海水二價離子分離的生產(chǎn)性實驗工藝流程分析

生產(chǎn)性實驗中，將以地下鹵水與原鹽為原料制備氫氧化鎂、硫酸鈣、碳酸鈣粗品和精制鹽水的流程。精制鹽水制備工藝過程中Ca²⁺、Mg²⁺、SO_2-⁴含量變化。氫氧化鎂、硫酸鈣、碳酸鈣粗品與精制鹽水的制備方案應(yīng)用于生產(chǎn)性流程見圖2。

在將實驗方案應(yīng)用于生產(chǎn)性實驗時進行了改進，通過在體系中通入石灰燒制和發(fā)電廠產(chǎn)生的二氧化碳，即石灰—純堿—硫酸鈉—煙道氣(二氧化碳)法，減少了純堿的用量，使地下高濃度海水脫鈣鎂和硫酸根成本大大降低。

石灰—純堿—硫酸鈉—二氧化碳法工藝原理:首先，石灰與水反應(yīng)生成氫氧化鈣，氫氧化鈣與鹵水中的Mg²⁺反應(yīng)生成氫氧化鎂沉淀除鎂;鹵水中大量的鈣離子與硫酸根反應(yīng)生成硫酸鈣沉淀除去硫酸根離子。鹵水中OH^-與CO₂反應(yīng)生成CO_2-³;CO_2-³與鹵水中的Ca²⁺反應(yīng)生成CaCO₃沉淀除鈣，從而實現(xiàn)除去鹵水中Ca²⁺、Mg²⁺的目的。

目前，國內(nèi)采用較多的脫除鹵水中鈣鎂硫工藝技術(shù)有三種:石灰—純堿法、燒堿—純堿法(兩堿法)和石灰—硫酸鈉—煙道氣法。前兩者的工藝較為簡單、一次性投資較小、凈化時間短，但凈化成本較高;后者的工藝相對較復(fù)雜、一次性投資較大、凈化時間長，但凈化成本較低。生產(chǎn)實踐表明，采用了石灰—硫酸鈉—煙道氣法凈化鹵水，企業(yè)各種消耗指標(biāo)顯著降低，且減少了CO₂向大氣中的排放量。

生產(chǎn)性實驗中采用了逆流化鹽法，原鹽經(jīng)裝載機送入化鹽桶，經(jīng)噴水口均勻噴射。原鹽與地下鹵水逆流接觸，地下鹵水穿過鹽層上升，鹽不斷被溶解，上升的鹽水濃度越來越大，逐漸達到飽和狀態(tài)。飽和鹽水經(jīng)溢流堰進入混料槽。

在保證硫酸根去除效果的前提下，向反應(yīng)體系中加入聚丙烯酰胺作為助沉劑，有效地提高了硫酸鈣的沉降速度。圖2中，將車間所產(chǎn)石灰乳過0.074mm篩，調(diào)制成一定濃度的Ca(OH)₂乳液。過濾除去大部分固體雜質(zhì);在攪拌下加入到鹵水中，在緩慢沉降過程中加入適量助沉劑聚丙烯酰胺出現(xiàn)大量絮狀沉淀，經(jīng)壓濾濃縮制取氫氧化鎂粗產(chǎn)物。聚丙烯酰胺是一種具有極性基團的有機大分子，不僅可以吸附沉淀物而且借助大分子的分子鏈，在顆粒之間能夠“架橋”，形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、大小均勻的絮狀物，雖然對沉淀的壓縮沒有作用，但沉降速度大為提高，有效地縮短了生產(chǎn)流程。另外，在脫硫過程中產(chǎn)生硫酸鈣沉淀后，適當(dāng)?shù)难娱L陳化時間對產(chǎn)物結(jié)晶有一定作用。

3、產(chǎn)品質(zhì)量分析結(jié)果

（1）精制鹽水的分析結(jié)果

目前，國內(nèi)制堿用液體鹽執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)為《中華人民共和國輕工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)液體鹽》QB/T1879-2001，液體鹽質(zhì)量控制指標(biāo)與所制得的精鹽水質(zhì)量如表2。從表2可知，制堿用液體鹽受控指標(biāo)主要為氯化鈉、硫酸根離子、鎂離子和鈣離子。制堿企業(yè)生產(chǎn)用精制鹽水工藝指標(biāo)要求含SO_2-⁴＜5g/L。鈣離子和鎂離子易于脫除，鹵水中的硫酸根離子比較困難。目前常用的脫除SO_2-⁴方法主要有離子交換法、膜分離法、化學(xué)沉淀法(包括BaCl₂法、鈣法、BaCO₃法)、冷凍法和吸附法?；瘜W(xué)沉淀法是最常用的方法，利用比較廉價的物質(zhì)與SO_2-⁴反應(yīng)生成硫酸鹽沉淀，從而達到去除硫酸根的目的。石灰乳法去除硫酸根投資少，且Ca(OH)₂價格相對便宜，雖然硫酸鈣的溶度積較大，但處理后的鹽水中SO_2-⁴的質(zhì)量濃度可達7g/L以下的要求。表2可以看到，通過二次脫鈣后的精鹽水已經(jīng)達到制堿用液體鹽的優(yōu)質(zhì)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

（2）氫氧化鎂、硫酸鈣和碳酸鈣的質(zhì)量分析

Mg(OH)₂、CaSO₄和CaCO₃的質(zhì)量分析結(jié)果見表3。

從表3可以看到，經(jīng)過初步純化碳酸鈣和硫酸鈣的純度都達到96%以上，有害微量元素砷、鉛、鎘、汞等均遠低于相應(yīng)的國家食品級指標(biāo)。經(jīng)過進一步純化，碳酸鈣和硫酸鈣產(chǎn)品的純度均可達到國家食品添加劑的標(biāo)準(zhǔn)。

三、結(jié)論

（1）該工藝能夠?qū)⒏啕}度地下海水中的鈣、鎂離子除去，硫酸根離子濃度能夠降低到不影響純堿生產(chǎn)的水平，制得的精鹽水可以滿足純堿生產(chǎn)的要求，同時還制得氫氧化鎂、硫酸鈣、碳酸鈣等產(chǎn)品。在降低制堿成本的同時，制得的新產(chǎn)品還可以提高產(chǎn)品效益。另外，在生產(chǎn)性實驗中利用鍋爐廢氣(二氧化碳氣體)，變廢為寶，既節(jié)約了原料成本，又降低了碳排放，保護了環(huán)境。

（2)高濃度地下海水綜合利用生產(chǎn)工藝可帶動地下鹵水直接利用，使海洋鹽化工各產(chǎn)業(yè)形成從低技術(shù)含量到高技術(shù)含量、從低附加值到高附加值的有機產(chǎn)業(yè)鏈。目前已開發(fā)了碳酸鈣、硫酸鈣以及氫氧化鎂等新產(chǎn)品3種，精制鹽水雜質(zhì)含量達到了制堿生產(chǎn)技術(shù)要求。若僅在年產(chǎn)150萬t制堿企業(yè)實施，可年減排堿渣等固體廢物(含60%左右水分)50余萬t，節(jié)約原鹽近50萬t，節(jié)約排渣用地近10萬m²，新增產(chǎn)值3億元以上，對于實施可持續(xù)發(fā)展的循環(huán)經(jīng)濟新工業(yè)化模式有著重要意義。

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