沉淀硫酸钡生产工艺技术改造

沉淀硫酸钡生产工艺技术改造

综合利用盐泥的探讨

太原化学工业集团有限公司化工厂秦晋明

盐泥是氯碱行业原盐精制过程中所产生的废物。对于各氯碱厂选用的原盐不同，所产生的盐泥也有所不同。比如:国外的氯碱企业多选用优质盐或洗涤盐为原料，其产生的盐泥很少，一般用于钙塑材料的添加剂，也有用于水泥，钙镁肥料的生产等。而且国内的氯碱企业所用的原盐质量较差，产生的盐泥量要大得多，以年产10万t烧碱计，排放盐泥达7千余t。据调查，全国大多数氯碱企业的盐泥均为弃置堆放，不仅造成环境的污染，资源的浪费还占用大量场所，直接威胁人们的健康。以海盐为主要原料的氯碱企业所排放的盐泥主要成份是镁盐;以岩盐为主要原料的氯碱企业所排放的盐泥主要成份是钡盐。

1、基本原理

盐泥是一种颗粒细小，易于浆化，主要成分为钡、钙、镁的沉淀混合物。其化学组成见表1。

表 1

根据盐泥的化学组成，采用盐酸酸解的方法可将盐泥中的钙、镁等酸溶性沉淀与其中的硫酸钡、泥土等分开。而不同的金属离子形成的氢氧化物在水中的溶解度有较大差别;在一定的酸碱条件下，使一部分进入溶液，另一部分形成沉淀。利用这一原理，对酸解液中的钙镁等离子进行分离、Ca(OH)2、Mg(OH)2的溶度积分别为5.5×10-6、1.8×10-11，根据溶度积理论，Ca2+在较浓的OHˉ存在下才能形成Ca(OH)2沉淀，而Mg(OH)2沉淀可在较淡的OHˉ存在下形成。所以在酸碱

溶液中引进适当的OHˉ，并控制适当的酸碱度，使镁离子首先形成沉淀来达到分离钙镁等离子的目的。

2、实验部分

2.1酸解处理

根据盐泥中的钙镁等离子的含量，计算出酸解盐泥所需的盐酸总量。

将盐泥置于酸解液中，加入适量的水，搅拌成糊状，在搅拌下缓缓加入适量的工业盐酸最终控制适当的酸碱度，其主要化学反应为:

CaCO3+HCL CaCL2+CO2 +H2O

MgCO3+HCL MgCL2+ CO2 + H2O

将酸解液的乳浊液通过压滤器进行分离，清液即为含钙、镁等金属离子的液体，用做下一步的分离。滤渣用适量水进行洗涤后，经干燥即为以BaSO4为主体的重

晶石粉，可以做为生产其钡盐的原料，洗涤液返回酸解釜进行打浆配料。

2.2沉淀分离

将含钙镁的清液置入中和釜中，升到一定温度，并根据期中的含镁量，在搅拌中缓缓加入

定量的石灰石乳，并控制适当的酸碱度，使Mg(OH)2沉淀出来，其反

应式为:

MgCL2+Ca(OH)2 Mg(OH)2+CaCL2

沉淀经过滤，洗涤后在700?下煅烧，即得轻度氧化镁。沉淀较难过滤时可采用适当的方法进行处理，滤液与洗涤液混合后，返回酸解釜中打浆配料，当滤液中CaCL2的含量达到一定浓度时可回收其中的氯化钙。

2.3回收氯化钙

将回收的氯化钙液体浓缩到一定浓度时，除去其中NaCL，得到的原盐可回用生产。氯化钙母液可继续浓缩到CaCL2含量达到70%左右时，即得二水氯化钙，再经270?左右的温度脱水干燥即得工业无水氯化钙。

整个工艺流程图见图1。

图1 工艺流程图

3、试验结果的讨论

3.1打浆浓度的选择

盐泥是颗粒细小的沉淀物，易于打浆。但浆液过稠，酸解后的乳浊液难于过滤;而浆液太稀，酸解后滤液中钙镁离子相对较少，不利于经济操作。通过实验，酸解后的乳浊液中固体含量以20-30%为佳，故盐泥与水相对比例应选1:0.5-1(重量比)之间。

3.2酸解终点的控制

酸解终点的控制，直接影响回收重晶石的质量和盐泥治理的经济效益。pH值控制过高，会使盐泥中钙镁等金属离子的沉淀部分分解不完全，造成回收重晶石粉质量不合格;pH值控制过低会过多的耗费酸，造成不必要的浪费，不同pH值控制的

实验结果见表2，故酸解终点应控制在pH值为3-4之间，得到的重晶石粉质量含BaSO4大于93%，完全适用于生产其它钡盐。

表2 重晶石粉中钙镁的含量(%)

3.3沉淀分离时pH值的控制

沉淀分离时主要是分离酸解盐泥后得到过滤清液中的钙镁离子。较高的pH值时，镁的收率较高，但得到的氧化镁含钙高，质量较差;反之得到的氧化镁质量较好而收率低，所以pH值的高低对钙镁离子的分离相当重要，实验结果见表3、表4。故沉淀分离时的pH值应控制在8.5-9.0之间，此时，沉淀液中的镁离子相对过

剩，有利于氧化镁质量的提高，镁的收率可达90%以上，最后回收的氯化钙也为合格品。

3.4氢氧化镁沉淀的洗涤与处理

表3 不同pH值情况下镁的收率及氧化镁中钙含量(%)

表4 成品氯化钙的测定结果

氢氧化镁沉淀难以过滤，而沉淀处理的好坏直接影响产品氧化镁的质量。通过多次实验Mg(OH)2沉淀可加入适当的絮凝剂，进行沉降、增稠、漂洗等，控制液体中的氯根含量。然后利用酸解放出的CO2气体进行碳化处理，即可用压滤器过滤，得到的滤解液饼经洗涤烘干，煅烧即为成品氧化镁，得到的成品氧化镁测定其主要指标与国际GB9004-88比较结果见表5。

表5 MgO成品测定结果

4、经济分析

4.1投资估算(以5000t/a计)见表6

表6 5000t/a盐泥处理总投资结算

(单位:万元)

4.2盐泥治理成本及费用估算见表7(5000t/a计)

表7 单位治理成本费用估算

注:1=(1)+(2)+(3)+(4) 5=1+2+3+4 4.3主要经济指标见表8

表8 主要经济指标

4.4效益分析

由表6、表7、表8可见，5000t/a的盐泥治理装置有较好的经济效益，按表8中产品现行价格估算，年终销售额可达叁佰余万元，年利润为109.15万元。投资利率和投资回收期分别为38.98%和1.78年，可见5000t/a的盐泥治理项目从经济分析角度是可行的。