第三节 饱和食盐水的精制

复习

⏹石灰石煅烧时，为什么要将温度控制在900-1200℃？

⏹石灰窑窑身分几层，各用什么材料制成？

石灰窑是怎样分区的？

⏹石灰的消化流程？

窑身圆筒形外层普通砖或钢板

内层耐火砖

层间为绝热材料

预热区位于窑的上部约占总高的四分之一

作用:利用煅烧区上升热气将炉料预热、干燥

煅烧区位于窑的中部约占总高的二分之一

主要进行石灰石的分解

为了防止石灰石过烧结，该区温度不应超过

1350℃

冷却区位于窑的下部，约占总高的四分之一

预热进窑空气，同时使热石灰冷却，有利于保护炉箅

消化机，又称化灰机，是一卧式回转圆筒向出口一段倾斜约0.5度，石灰与水从一段加入，互相混合反应。圆筒内装有角铁围成的螺旋线，在转动时即将水好石灰向前推动，在出口处有一筛分筒将未消化的石灰石和杂石分出，石灰乳的浓度以石灰和水的配合比例调节之。石灰乳经振动筛进入灰乳桶，剩下的生烧或过烧石灰由筛子内流出，大块生烧者可以送入石灰窑中从先使用，称为返石，而从振动筛出来的小块即为废石，予以排弃。

讲授新课

第三节饱和食盐水的精制

上节课我们讲的是石灰石煅烧和石灰乳的制备，本节课我们来讲饱和食盐水的精制。那么饱和的食盐水为什么要进行精制呢？

由原盐在化盐桶中所制得粗盐水后，其中含有

①钙盐和镁盐等杂质，含量虽然不大，但在后续盐水吸氨及碳酸化过程中能和NH 3及CO 2作用生成沉淀或复盐[Mg(OH)2 、NaCl ·MgCO 3·Na 2CO 3、MgCO 3·Na 2CO 3等]，不仅会使设备和管道结垢甚至堵塞，同时还会造成氨及食盐的损失。在碳化之前若不将这些杂质除去，便会影响纯碱的质量。

②若采用含SO 42- 较高的地下卤水制碱，硫酸根虽然不会进入纯碱之中，但会在蒸馏塔中与氯化钙反应生成石膏沉淀，使蒸馏塔严重结疤，缩短塔的生产周期。

因此，粗盐水必须经过精制才能用于制碱。那么我们用什么方法来除去Ca 2+、Mg 2+呢？（提问）

除去粗盐水中的Ca 2+、Mg 2+可以添加沉淀剂使之沉淀除去。加入什么沉淀剂最好呢？（提问）提示：我们加入的沉淀剂最好是氨碱法过程中用到的或产生的，这样可以不引人其他离子。

由于CaCO 3和Mg(OH)2的溶解度都很小，因此氨碱厂都使之生成这两种沉淀物来精制盐水。镁离子的沉淀剂可以用NH 3、Ca(OH)2等碱性物质，但用NH 3时生成的Mg(OH)2不易沉降，最便宜的沉降剂是Ca(OH)2，它是氨碱厂中自己生产的。（请同学们写出反应方程式）

用石灰乳除Mg 2+反应为：Mg 2++Ca(OH)2→Mg(OH)2↓+Ca 2+（1-2-12）

Ca 2+的沉淀剂有(NH 4)2CO 3和Na 2CO 3，也是氨碱厂自身生产的：

Ca 2++Na 2CO 3→CaCO 3↓+2Na +（1-2-13）

Ca 2++(NH 4)2CO 3→CaCO 3↓+2NH 4+（1-2-14）

我们根据除钙方法的不同将盐水精制的方法分为两种：石灰一纯碱法和石灰一氨一二氧化碳法

(一)石灰一纯碱法

用石灰乳先除去粗盐水中的镁盐，而后再用纯碱除去一次盐水中的钙盐，其反应式为：

Mg 2++Ca(OH)2→Mg(OH)2↓+Ca 2+ (17)

Ca 2++Na 2CO 3→CaCO 3↓+2Na + (18)

在化工生产中，钙镁沉淀、加入、脱除可以一次完成。我们设一苛化桶先将纯碱部分苛化：Ca(OH)2+Na 2CO 3→CaCO 3+ 2NaOH

CaCO 3和Mg(OH)2都容易形成过饱和溶液，尤以CaCO 3更甚。它的饱和浓度可高达百倍，甚至千倍。正由于此，所以很容易形成细晶CaCO 3，难以过滤和沉降。此外盐水、纯碱和石灰乳在反应桶内必须停留半小时以上，才能较完全地消除过饱和度。

加速沉淀的方法之一，是使沉淀粒子形成聚集体。因为悬浮液中的CaCO 3和Mg(OH)2是带异性电荷的胶体，这就相互促使对方絮凝。

两种晶体的沉淀速度取决于Ca 2+/Mg 2+的比例，在比例3-9的范围内，沉淀的速度最快。用海盐化成的盐水，也正好落在这一范围内。

随着温度的升高，液相粘度下降，有利于沉淀，但是温度太高时，会妨碍粒子的聚集。因此，一般保持在12-22℃的范围。溶液的搅拌，能加快晶核的生产速度。但是当生成絮凝物以后就起反作用了，他会破坏絮凝体，使之分散。所以应该停止搅拌。另外，在CaCO 3和Mg(OH)2结晶时，可以加入新沉析的CaCO 3和Mg(OH)2晶体做晶种。

为了使除Ca 2+、Mg 2+反应完全，沉淀剂加入必须适当过量。OH -要过量0.05tt ， CO 32-过量0.25tt.但过量不宜太多尤其是OH -太多时，Mg(OH)2会浮在液面上，影

响沉降。

为了使沉淀剂的加入量能够准确控制，要将沉淀剂预先稀释，石灰乳可用盐水稀释至含活性CaO45-50tt ，纯碱可用精制盐水稀释到25-30tt 。当粗盐水中，NaSO 4含量超过2 g/L 时，也与Ca(OH)2反应生成石膏沉淀。

Ca(OH)2+ NaSO 4→2 NaOH+ Ca SO 4·2H 2O （1-2-16）

如果不想回收NaSO 4，这是一个有利的反应，可以利用生成的NaOH 除Mg 2+，又可以石膏形式沉淀去一部分SO 42-。但如果要想从高浓度的NaSO 4溶液中将它以芒硝的形式回收，则上式就变成有害的了，因为SO 42-遭到损失。

工艺流程图如下：

稀释后的石灰乳和纯碱液进入苛化桶在30-40℃进行苛化生成NaOH 和CaCO 3，苛化桶底部放出的部分苛化泥就直接排入洗泥桶内，而小部分苛化泥随悬浮液自苛化桶的顶部溢出进入反应桶，其中的NaOH 和NaCO 3与粗盐水中的Ca 2+、Mg 2+进行反应，生成CaCO 3和Mg(OH)2，而苛化泥作为助沉剂，与反应桶出来的悬浮液同时进入澄清桶。粗盐水和苛化液在反应桶内停留30分钟左右。