金屬鈉專用鹽制造方式研討

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本文作者：邢亞慧、郝曉宇、焦海振 單位：中鹽皓龍鹽化有限責任公司

為了實現石膏型鹵水生產金屬鈉用鹽的低成本化，我們作了大量的實驗，嘗試立足于現有成熟的石膏晶種法生產工藝系統，在盡量少投資的情況下生產出滿足市場需求的產品，提高市場競爭力。

在做其它實驗時發現，發現用清水淘洗過的成品鹽，可以大幅度降低產品的雜質含量，只是淘洗時溶解損失較多，不利于批量生產;但說明產品中雜質主要附著在鹽顆粒表面。受洗衣機漂洗衣服表面的殘留洗衣液原理啟發，用淘洗的方法洗掉石膏晶種法工藝生產出的工業鹽，洗去鹽顆粒表面沾附的SO2－4等雜質，達到提高純度的目的。

依據結晶理論，晶體在雜質較大環境中生長同時形成晶體內雜質包裹體的理論基礎，其成形時晶體內必然包裹有其它離子，這種現象叫包晶。由于鹵水未凈化，鹽晶體在蒸發罐內結晶時，料液中Ca2+、Mg2+及SO2－4蒸發富集量較大，結晶環境差，從理論上可斷定必有包晶狀況存在。若晶體內部包晶嚴重，即使把表面淘洗干凈可能還是達不到要求，所以包晶量到底是多少特別關鍵，因此，實驗分析了鹽晶體中SO2－4離子的含量。

為了比較實驗成本，試驗用樣品材料選了兩種，一種是干燥后的成品工業鹽(以下統稱干工業鹽)，一種是生產中期離心分離后含水量為2．5%左右的半成品工業鹽(以下統稱濕工業鹽)，兩種鹽相差干燥成本15．4元/t。

為了得到鹽晶體中包裹的SO2－4含量，將其作為淘洗法去除SO2－4實驗的依據，用100g樣品∶400mL的蒸餾水充分淘洗后離心分離，三次淘洗分離后烘干，得到高純度鹽樣，對其各組分進行全分析，得到數據見表1、表2。由此可知，用蒸餾水淘洗后其雜質組分含量均降低，而NaCl主含升高，淘洗較完全，初步說明:在不計生產成本情況下，淘洗方法可以得到滿足金屬鈉生產用標準的精制鹽，其各組分含量可以作為下一步淘洗工藝可行性實驗的標準;也說明產品在結晶成形時，包晶現象較輕，能制出金屬鈉生產用鹽。由于對用蒸餾水洗后的樣品用熱吹風機進行烘干除水的操作，故洗后樣水份與生產實際烘干水平基本相同，數據應相對合理。

雖然知道白水淘洗要溶化掉許多鹽，但還是作了一個鹽與白水100g∶200mL的實驗，看最終成比例淘洗后處于什么水平狀態。選用100g∶200mL比例的原因是鹽與水100g∶100mL混合后基本處于固液比100%的糊狀，流動性很差，根本無法攪拌，再加100mL水后形成45%固液比的液固混合狀態，利于充分攪拌和脫水分離，實驗數據相對準確極有代表性。數據見表3、表4。由此可知，淘洗前后成品鹽溶解損失，干工業鹽損失約36．21%，濕工業鹽損失約39．88%，但洗后參數不理想，與大量用白水淘洗差距較大。其原因有二:一是白水并不是在理想狀態下完全溶解了鹽及所含雜質，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，遠低于其在鹵水中的溶解度4．85g/L;若再增加白水量損失將更大，且這部分淘洗后的不飽和鹽水生產使用難度很大，所以白水淘洗實際生產運營意義不大。

因未凈化鹵水原料充分，選用鹽與白水100g∶400mL比例的實驗，充分淘洗。數據見表5、表6。由此可知，淘洗后只有10%左右的減小，對數據影響很小，后又增加淘洗鹵水比例，數據變化不大，沒有實際意義。這是未經凈化鹵水內各雜質成分基本飽和，它對鹽粒表面的雜質只有沖刷淘洗作用，沒有溶解能力;試驗用鹽表面粘附的雜質已經經過洗鹽器等設備的淘洗，附著力差的雜質基本被洗去，留在鹽表面的雜質一般結合比較牢固，所以未凈化鹵水淘洗后，鹽粒表面粘附的雜質顆粒脫落不明顯。

依據CaSO4在鹵水中的溶解度比在淡水中大的理論，應使用不含SO2－4的鹵水淘洗樣品，它對鹽的溶解能力很小，對SO2－4雜質的溶解力較高。采用BaCl2凈化法對生產用鹵水去除SO2－4后作為試驗用凈化鹵水。初步試驗按樣品與凈化鹵水100g∶200mL比例進行，效果很好，數據如表7、表8。無論干鹽或是濕鹽做樣品，在淘洗比例100g∶400mL時SO2－4就能達到0．070%以下的水平，達到客戶要求。

根據實驗結果，比較淘洗效果，得到如下結論:(1)利用凈化鹵水除去濕鹽中的SO2－4雖然達不到蒸餾水淘洗效果，但可以達到預期的效果;(2)通過相關實驗，找到了鹵水除濕鹽中SO2－4的較佳條件，即:濕鹽質量為100g時，所需鹵水為400mL，可以按此比例投入到生產中進行試生產，使其廣泛的得到應用。

依據公司金屬鈉用鹽的設計生產量，按100g鹽∶400mL凈化去除SO2－4鹵水量計算出所需鹵水凈化設備的大小，此凈化設備至少需四個底部呈錐形的儲桶(錐形設計是為了定期排沉淀)，一個儲存凈化后鹵水使用，第二個儲存淘洗原鹽后的含SO2－4的老鹵，第三個是根據其儲存含SO2－4的老鹵的SO2－4含量加入相應比例BaCl2的反應桶，視其底部的BaSO4沉淀定期排出分離，第四個桶與前三個桶配合，理論上這四個桶循環使用。其它轉料泵及BaCl2配藥桶不再贅述。生產初期先凈化一桶去除SO2－4原鹵，用這桶鹵水淘洗生產線上輸送過來的原鹽，淘洗后的鹽經離心脫水分離及干燥設備制成產品，淘洗后的含SO2－4鹵水泵入儲桶，待達到一定量后化驗其SO2－4并加入相應比例的BaCl2反應待用。這樣消耗的BaCl2量只是原鹽中所含的SO2－4量，凈化成本大大降低。

每生產1t金屬鈉用鹽，BaCl2•2H2O的理論消耗量為0．0057t，市場上每噸純度98%BaCl2•2H2O價格為3050元，所以每噸凈化成本為17．74元(設備運行費用每噸不超過2元，暫不作為比較內容)。依據干工業鹽凈化成本算法，濕鹽凈化成本為20．86元。3．2．3鹵水全部凈化生產金屬鈉鹽費用原鹵中含SO2－43．2g/L，NaCl300g/L，每噸鹽鹵耗10．8m3，全部去除SO2－4費用92．95元/t鹽。因干工業鹽比濕工業鹽多15．4元/t的干燥費用，綜合費用濕工業鹽要低12．28元/t，所以用濕工業鹽比較好。其凈化成本比鹵水全部凈化低(92．95－20．86)÷92．95×100%=77．6%;比石灰煙道氣法鹵水凈化成本低(25－20．86)÷25×100%=16．6%。4結論這種方法不但可以針對除SO2－4品種鹽生產，還可生產其它類似品種鹽，是企業應對市場的靈活技術。