浅析影响我矿卤水净化絮凝剂效果的因素

浅析影响卤水净化絮凝沉降效果的因素

荀春

（云南盐化股份有限公司650011）

摘要：通过对昆明盐矿卤水净化澄清效果进行实验研究，从理论和实际分析总结影响卤水净化澄清效果的内外部因素,为今后解决类似问题提供一定的理论和实际依据。

关键词：卤水净化絮凝沉降因素

卤水净化是真空制盐工艺过程中的关键工序之一。其目的和意义在于除去或降低卤水中的杂质，提高制盐设备的生产能力，保证产品的质量，为化工生产和综合利用提供优质合格的原料。

昆明盐矿20万吨制盐装臵系引进瑞士苏尔寿.埃塞维舍公司的先进生产工艺及关键设备，是现代化制盐企业之一。原料卤水属于芒硝型岩盐卤水。在真空蒸发制盐工艺中，对卤水质量要求极高，生产的精卤中Ca2++Mg2+控制在10PPm以下。如果卤水净化效果不佳，将直接影响生产的正常进行，会导致加热室管壁形成硬质垢层，甚至堵管，传热效率降低，洗刷罐频率增加，制盐设备寿命缩短等危害，从而影响产品的质量和产量，将导致整个企业的经济效益受到严重影响。

昆明盐矿自93年6月试车投产以来，曾经几度出现卤水澄清效果不佳的问题，尤其在98年下半年出现的情况最为严重，持续周期长达半年左右，净化后的卤水在罐内透光率极低，以反应罐内楼梯台数观察，总楼梯台数20台，效果最差时几乎一台都看不到，最好时也只能看到10台左右，与净化效果正常时的清可见底形成极大的反差。当时好在卤水净化过滤装臵已建好使用，才勉强得以维持生产的顺利进行。公司对此情况非常重视，成立了卤水净化澄清效果项目攻关小组。通过努力，基本找到了可能影响卤水澄清效果的因素。现将之归纳总结如下，与同行们进行探讨，并为今后出现类似的情况提供一定的理论依据。

1、昆明盐矿卤水净化的基本情况：

1.1卤水中的杂质存在形式：

昆明盐矿卤水属于芒硝型卤水，卤水中主要含Ca2+ 、Mg2+ 、AL、P、有机物、少量粘土等杂质。

1.2卤水净化的方法：

采用石灰—纯碱一步法。

1.3卤水净化反应的基本原理：

Mg2++CaO+H2O→Mg（OH）2↓+Ca2+

Ca2++Na2Co3→CaC03↓+2Na+

1.4絮凝剂的选择使用：

絮凝剂类型对絮凝沉降效果影响很大,多数情况下往往是决定因素。一般情况下,非离子型的聚丙烯酰胺（PAM）类絮凝剂适用的pH 值范围为1～6;阴离子PAM适用的pH值范围为6～10;阳离子型PAM适用的pH 值范围为0～10 ,在处理废水中作用很大,适用于极难处理的一些悬浮体系。絮凝剂类型的选择除了考虑沉降效果因素外，还要考虑沉降物的过滤性能，只有满足这两方面的要求，方能满足生产需求。

通过多次实验室小试和大生产的实验，确定使用阴离子部分水解型聚丙烯酰胺（PH-PAM）作为助沉剂，固含量为2.5%，平均分子量为1000万左右,水解度为30%。

2、卤水净化工艺流程简图见附图：

3、影响卤水净化澄清效果的因素分析

3.1卤水悬浮体系中固形物的化学组成与表面电性的改变而产生的影响。

具体描述表面电性的参数是δ-电位。δ-电位的大小直接与整个卤水悬浮体系的稳定性有直接关系（见附表）。由表一可看出，只有δ-电位介

于±20-30mv的粒子才容易凝聚。我矿采用部分水解型聚丙烯酰胺（PH-PAM）作为助沉剂，而PH-PAM通常只与δ-电位大于0的悬浮体系产生絮凝作用。高分子末端固着在颗粒表面上，伸入溶液中的链节再吸附在相邻颗粒的空白部位上，互相拉紧，形成“桥”。PH-PAM吸附在正电荷部位上，酰胺基与粒子表面上的羟基或氢原子之间形成氢键产生絮团，从而凝聚，加速固液分离速度。通过实验和查阅相关资料，导致整个卤水悬浮体系δ-电位变化的原因有以下几个方面：

3.2不同水解度絮凝剂的长期累积，导致悬浮体系δ-电位的改变。PH-PAM官能团荷负电。在改性过程中，曾经过高地提高水解度（理论计算约在50-70%），而实际改性过程并不完全，导致NaOH过量，加大了活性官能团的位阻。而NaOH本身就是一种无机阴离子混凝剂，最终使卤水悬浮体系的δ-电位向负方向移动。

3.2.1卤水净化采用石灰-纯碱法。石灰和纯碱的含量不高，极有可能带入其他电解质，影响悬浮颗粒表面电性和双电层的厚度、组成，影响絮凝剂穿透双电层在颗粒表面的吸着。此外，石灰、纯碱在某种意义上也是阴离子混凝剂，如果投加过量太多，日久天长也会产生累积，使整个悬浮体系的δ-电位发生变化，从而影响卤水的澄清效果。

3.2.2由于矿层的变化，卤水的成份也会发生变化，从而使卤水悬浮体系的δ-电位发生变化。在此方面应对不同采区的卤水进行抽样全分析、收集资料，以便将来有据可寻。附表如下：

3.3卤水悬浮体系的温度对絮凝剂效果的影响

原卤通过加入CaO、Na2CO3产生化学反应,生成CaC03、Mg（OH）2沉淀，还有极少部分生成MgCO3沉淀，而MgCO3容易沉积在CaC03表面形成[CaMg3

（CO3）4]矾花状沉淀物。当体系温度低于15℃时，随着温度升高，粘度逐渐下降，絮凝时絮团的沉降速率渐快。但温度过高时，矾花的水和作用增强，影响PH-PAM在颗粒表面的吸附，从而影响净化沉降效率；温度较低时，会减少悬浮颗粒间的碰撞机会，降低PH-PAM与颗粒间的架桥机会。所以温度过高、过低都会影响卤水净化的絮凝效果，实验证明温度在15-30℃有利于絮团的絮凝沉降。

3.4卤水悬浮体系固形物的粒度与比重对絮凝效果的影响

固形物粒度太大或太小均不利于絮凝效果。只有当固相粒度适中时，才有利于絮凝沉降。粒度太小时，不利于絮凝剂捕捉悬浮粒子；而粒子太大时，则不利于絮凝剂长链的粘接搭桥作用。所以在卤水反应时间的控制上，添加絮凝剂时机选择上应进一步摸索、实验，特别是在固形物粒度分布的定量检测上，对于卤水净化絮凝效果的因素分析很重要。

3.5卤水悬浮液固相浓度对絮凝效果的影响

悬浮体系中悬浮物的含量（固相浓度）会影响絮凝效果。过大的固含量（>30%），絮团的自由沉降受阻；过小的固含量（低于0.1%），粒子的碰撞机会会减少，影响絮团的形成。所以在卤水净化工艺过程中，在抽泥浆的次数、停产清理泥浆的数量上应进行多观察，寻找经验数据，以利于指导生产。

3.6絮凝剂分子量对絮凝效果的影响

按照絮凝剂架桥作用原理，PH-PAM必须有足够长的柔性分子链才能在粒子间架桥，其絮凝效果应随分子量的增加而递增，然而事实并非如此分子量太大（M>1X107），絮团凝聚速度太快，沉降速度也加快，会导致细小颗粒仍悬浮在上清液层中，而这些残留的细小颗粒表面形成了一层絮凝膜，因粒径太小而处于稳定状态，存在于卤水悬浮体系中，导致卤水透光率不好。所以掌握卤水中悬浮粒子的粒径范围，对选择絮凝剂分子的分子量有很大作用。

3.7反应罐搅拌时间和搅拌强度对絮凝效果的影响

PH-PAM主要借助于酰胺基与悬浮粒子吸附，其键合能仅几十千卡/克分子。作用力较弱，所以机械搅拌的强度要适中，否则絮团容易被搅碎，从而影响絮凝效果。PH-PAM与悬浮粒子的作用十分迅速，所以搅拌时间不易太长，否则絮团也容易被搅碎，从而影响卤水的澄清效果。