沉淀硫酸钡生产工艺技术改造.doc

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。本文探讨的是以岩盐为主要原料的氯碱企业所排放盐泥的综合利用，本文以太原化工厂所排放盐泥为对象，采用酸解法，把其中的酸溶性物质与酸不溶物分开，以达到综合利用的目的，经小试、中试得到了比较满意的效果。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项目外观CaCO3MgCO3BaSO4NaCL其它杂质水 份含量灰色饼状10-15%4-14%34-48%1.5-2.8%1-2%28-30%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5.510-6、1.810-11，根据溶度积理论，Ca2+在较浓的OH存在下才能形成Ca（OH）2沉淀，而Mg（OH）2沉淀可在较淡的OH存在下形成。所以在酸碱溶液中引进适当的OH，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（%）pHCa2+Mg2+pHCa2+Mg2+71.961.3840.330.2661.210.9430.310.2450.680.4620.280.213.3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（%）pH收率含Ca2+pH收率含Ca2+7.550.10.169.091.20.838.076.30.289.592.60.928.590.60.5710.095.81.42表4 成品氯化钙的测定结果指 标 名 称HG/T2327-92自制成品一等品合格品氯化钙（CaCL2）含量%95.090.093.2氯化物（以N aCL计）含量%2.54.03.3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成品测定结果指 标 名 称GB9004-88自制成品优等品一等品合格品氧化镁含量 %95.093.092.093.2氯化钙含量 %1.01.52.01.26盐酸不溶物含量 %0.100.150.200.14铁（Fe）含量 %0.050.060.100.07灼烧失重 %3.55.55.55.2氯化物（以CL计）含量 %0.0350.0700.100.051筛余物（孔径150m） 0.030.050.100.04堆积密度 g/ml0.450.450.500.444、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）项 目投 资 金 额设备仪器仪表及安装费120水、电、汽等公用设施费30土建工程费50建设期利息20不可预见费用22小 计242流动资金38合 计2804.2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序号项目单耗单价金额1制造成本368.70（1）直接材料副产盐酸石 灰辅助材料0.51t0.08 t310元/ t100元/ t169.60158.108.003.50（2）燃料及动力水电煤1.5 t50kWh0.8 t2.0元/ t0.53元/ t80.00元/ t93.503.0026.5064.00（3）工资及福利以20人计7000元/人a28.00（4）制造费用折旧费修理费其它费用77.6048.4024.205.002管理费用18.803财务费用7.604销售费用18.805合 计413.90元/ t注：1=（1）+（2）+（3）+（4） 5=1+2+3+44.3主要经济指标见表8表8 主要经济指标序号项 目指 标备 注1治理规模t/a50002总投资280万元（1）固定资产投资242万元（2）流动资产投资38万元3预计销售收入万元/ a316.1万元（1）氯化钙143.0万元年产1100t，售价1300元/ t（2）氧化镁120.0万元年产200 t，售价6000元/ t（3）重晶石粉51.6万元年产2150t，售价240元/ t（4）氯化钠1.5万元年产75t，售价200元/ t4预计销售成本206.95万元5销售利润109.15万元注：环保治理项目给予免税6财务评价指标（1）投资利润率38.98%（2）投资回收期1.78年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。5、结论与建议（1）通过对实验结果的讨论，笔者认为用本方法治理以岩盐为原料的氯碱企业所排放的盐泥可以得到合格的、适应市场需要的最终产品；无水氯化钙、氧化镁、重晶石粉