付碧華,田時(shí)兵

(四川省化工設(shè)計(jì)院，四川 成都 610015)

“硅磷晶”水處理技術(shù)與其他水處理藥劑和設(shè)備相比，其優(yōu)勢(shì)在于既能防止水質(zhì)的二次污染，又能保護(hù)用水設(shè)備，該技術(shù)不但能解決水質(zhì)問(wèn)題，還可保護(hù)設(shè)備管道，防止腐蝕。

硅磷晶由聚磷酸鹽及聚硅酸鹽等主要成分組成，在水處理時(shí)采用控制釋放技術(shù)。對(duì)特定的用水系統(tǒng)，將填滿(mǎn)"硅磷晶"的加藥罐安裝在主管線(xiàn)上，當(dāng)系統(tǒng)中水流動(dòng)時(shí)，"硅磷晶"自動(dòng)釋放進(jìn)入用水系統(tǒng)，并開(kāi)始起作用。

“硅磷晶”水處理技術(shù)使用時(shí)不需要專(zhuān)人維護(hù)，不會(huì)增加水系統(tǒng)阻力，沒(méi)有動(dòng)力消耗，且因其具有定量微溶性，用戶(hù)根據(jù)水量選用加藥罐接在管道上即可，加藥過(guò)程簡(jiǎn)單易行，使用極其方便。

1 產(chǎn)品簡(jiǎn)介

1.1 產(chǎn)品及用途

硅磷晶(NIPHOS)又名硅麗精、歸麗晶、超粒晶，其化學(xué)學(xué)名為復(fù)磷酸鹽(聚磷酸鈣鈉)，是一種用于水處理的化學(xué)藥劑。硅磷晶能有效防止供水系統(tǒng)的結(jié)垢和腐蝕，經(jīng)濟(jì)有效，使用廣泛。主要用于生活和工業(yè)供水系統(tǒng)領(lǐng)域，如工業(yè)水處理、熱水鍋爐(賓館、社區(qū)等)、飲用水、太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)等。

硅磷晶的化學(xué)成分符合PAO/WHO(聯(lián)合國(guó)食品和農(nóng)業(yè)組織/世界衛(wèi)生組織)的標(biāo)準(zhǔn)，這種水處理藥劑可安全的用于飲用水系統(tǒng)，其適用的水質(zhì)條件為：水溫小于80℃、硬度范圍為50～450mg/L(以CaCO3計(jì))、含鐵量大于0.3mg/L。

1.2 硅磷晶除水垢原理

硅磷晶除水垢的原理分為抑制水垢的形成和分離已形成的水垢。硅磷晶加入水中，能有效地抑制和干擾其中碳酸鈣晶體的正常生長(zhǎng)，從而達(dá)到控制晶核成長(zhǎng)速度的目的，使之無(wú)法沉積形成水垢；另外，對(duì)于已經(jīng)形成并附著在管壁上的鈣、鎂、鐵離子，遇到硅磷晶后，即與之發(fā)生絡(luò)合或螯合反應(yīng)，生成可溶性絡(luò)合物，再借助水流作用或分子布朗運(yùn)動(dòng)，就可以達(dá)到阻垢的目的和效果。硅磷晶中含有P-P成分，這種成分可以隔絕水中的溶解氧，防止其與金屬離子接觸，這樣氫氧化亞鐵無(wú)法發(fā)生反應(yīng)生成氫氧化鐵，從而實(shí)現(xiàn)了鈍化作用，抑制了水中溶解氧的腐蝕作用。

硅磷晶與鈣鎂等金屬離子反應(yīng)生成可溶性絡(luò)合物，并與水中氧化亞鐵反應(yīng)生成一種難溶性膜，這樣既達(dá)到了阻止水垢的作用，同時(shí)也防止了腐蝕的發(fā)生。其具體化學(xué)反應(yīng)式如下：

(式中CaX為鈣酸鹽類(lèi))

2 硅磷晶與六偏磷酸鈉的比較

硅磷晶與六偏磷酸鈉生產(chǎn)用原料、生產(chǎn)方法、產(chǎn)品相似，有企業(yè)直接使用六偏磷酸鈉的生產(chǎn)裝置生產(chǎn)硅磷晶產(chǎn)品，以下將二者的主要原料、生產(chǎn)工藝、產(chǎn)品用途等進(jìn)行比較，詳見(jiàn)表1。

表1 硅磷晶與六偏磷酸鈉的比較

由表1可知，硅磷晶與六偏磷酸鈉的生產(chǎn)雖有某些相似之處，但應(yīng)注意區(qū)分和借鑒，不能采用六偏磷酸鈉的生產(chǎn)裝置(包括設(shè)備材質(zhì))來(lái)生產(chǎn)硅磷晶，其基本建設(shè)程序(如環(huán)評(píng)、安評(píng)等)的標(biāo)準(zhǔn)要求也不盡相同。

硅磷晶的主要成分是聚合磷酸鹽CaO-(NaPO3)n，其生產(chǎn)所屬行業(yè)為化工行業(yè)。硅磷晶生產(chǎn)企業(yè)除應(yīng)按化工項(xiàng)目基本建設(shè)程序報(bào)批和建設(shè)外，產(chǎn)品還要經(jīng)過(guò)衛(wèi)生主管部門(mén)(中國(guó)疾病預(yù)防控制中心等)的安全性檢驗(yàn)，頒發(fā)衛(wèi)生許可證批件。其產(chǎn)品質(zhì)量應(yīng)滿(mǎn)足《生活飲用水化學(xué)處理劑衛(wèi)生安全評(píng)價(jià)規(guī)范》的要求。

3 生產(chǎn)工藝技術(shù)

硅磷晶是在1200～1700℃高溫下燒制而成的一種玻璃狀小球，原料主要有磷酸、堿(固體純堿或液堿(燒堿))、碳酸鈣等，它的主要作用是使水在加熱狀態(tài)下保持重碳酸鹽的穩(wěn)定，從而抑制腐蝕和結(jié)垢。

硅磷晶的生產(chǎn)技術(shù)，國(guó)內(nèi)有可采用的發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)[1]：“硅磷晶成型裝置”。

本文以一套年產(chǎn)60～100噸硅磷晶生產(chǎn)裝置為例進(jìn)行介紹。

3.1 工藝流程

硅磷晶的制取是以磷酸和液堿、碳酸鈣(約占總量的2%)為原料，首先在反應(yīng)容器中進(jìn)行中和反應(yīng)，生成磷酸二氫鈉和磷酸二氫鈣混合物，再經(jīng)1200℃以上高溫聚合后得到液體六偏磷酸鈉和偏磷酸鈣混合物，后將高溫液體從聚合爐內(nèi)放出到模具中，進(jìn)行風(fēng)冷，經(jīng)脫模后得到產(chǎn)品。生產(chǎn)過(guò)程中熱源由燃燒氣體燃料(天然氣等)提供，并根據(jù)燃料情況設(shè)置尾氣凈化系統(tǒng)，以便控制燃燒尾氣的達(dá)標(biāo)排放。生產(chǎn)過(guò)程中不產(chǎn)生廢水和固廢，燃燒廢氣主要組分為水蒸汽和CO2，能實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。

其工藝流程示意圖如圖1所示。

圖1 硅磷晶生產(chǎn)工藝流程示意圖

3.2 工藝設(shè)備

硅磷晶生產(chǎn)裝置主要裝備見(jiàn)表2。

表2 主要工藝生產(chǎn)設(shè)備一覽表

3.3 環(huán)保與安全

3.3.1 環(huán)境保護(hù)

本裝置生產(chǎn)過(guò)程中不產(chǎn)生廢水和固廢，燃燒廢氣(煙氣)主要組成為水蒸汽和CO2，能實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。

3.3.2

本裝置燃料雖使用有危險(xiǎn)化學(xué)品，但不構(gòu)成重大危險(xiǎn)源；生產(chǎn)工藝過(guò)程不屬于"重點(diǎn)監(jiān)控的危險(xiǎn)化工工藝"，生產(chǎn)過(guò)程安全可控。

3.4 產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)

硅磷晶產(chǎn)品暫無(wú)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，生產(chǎn)企業(yè)一般按自己的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(或工藝控制指標(biāo))進(jìn)行產(chǎn)品的質(zhì)量控制。企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)基本要求如下：

3.4.1 原輔料質(zhì)量要求

(1)食品添加劑磷酸應(yīng)符合GB 1886.15的規(guī)定。

(2)食品添加劑碳酸鈣應(yīng)符合GB 1886.214或HG/T 2226的規(guī)定。

(3)氫氧化鈉應(yīng)符合GB 1886.20、GB 209的規(guī)定。

(4)氫氧化鉀應(yīng)付合GB 25575的規(guī)定。

(5)二氧化硅應(yīng)符合GB 25576的規(guī)定。

(6)氧化鈣應(yīng)符合GB 30614或HG/T 4205的規(guī)定。

3.4.2 產(chǎn)品外觀

圖2 硅磷晶產(chǎn)品外觀圖

產(chǎn)品為無(wú)色透明玻璃狀球體、白色不透明玻璃狀球體或無(wú)色透明顆?；虿煌该黝w粒；無(wú)外來(lái)雜質(zhì)，無(wú)粉末。其外觀如圖2所示。

3.4.3 技術(shù)指標(biāo)

產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)應(yīng)符合表3的規(guī)定。

表3 硅磷晶的技術(shù)指標(biāo)

3.4.4 緩釋性

產(chǎn)品在常溫(20～30)℃水中具有緩慢溶解特性，每24h溶解量為0.05%～0.5%。

3.4.5 凈含量

產(chǎn)品應(yīng)符合《定量包裝商品計(jì)量監(jiān)督管理辦法》的規(guī)定。

3.5 主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

硅磷晶生產(chǎn)裝置設(shè)置1條生產(chǎn)線(xiàn)，規(guī)模60～100t/a。

硅磷晶產(chǎn)品的產(chǎn)量一般以定單式組織生產(chǎn)，根據(jù)市場(chǎng)份額，如產(chǎn)量35噸，產(chǎn)值為700萬(wàn)元。產(chǎn)品大部分銷(xiāo)往國(guó)外市場(chǎng)。定員36人。公司占地面積約16畝(1000m2)。

4 建議

(1)根據(jù)國(guó)家發(fā)展改革委《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄(2011

年本)(修改)》“第一類(lèi)鼓勵(lì)類(lèi)，十一、石化化工，14、…環(huán)保型吸水劑、水處理劑，…”條款，項(xiàng)目屬鼓勵(lì)類(lèi)。企業(yè)項(xiàng)目應(yīng)嚴(yán)格履行建設(shè)項(xiàng)目建設(shè)程序；應(yīng)在當(dāng)?shù)匾?guī)劃的指定園區(qū)內(nèi)建設(shè)，以便接受監(jiān)管和享受園區(qū)的公共資源(水、電、氣等)。

(2)工藝技術(shù)裝備

必須由有資質(zhì)的單位進(jìn)行設(shè)計(jì)、設(shè)備制造和安裝。

其主要設(shè)備高溫聚合爐必須按相關(guān)要求配置嚴(yán)格的安全設(shè)施。

(3)產(chǎn)品質(zhì)量

產(chǎn)品質(zhì)量必須符合標(biāo)準(zhǔn)要求，衛(wèi)生指標(biāo)應(yīng)符合《生活飲用水化學(xué)處理劑衛(wèi)生安全評(píng)價(jià)規(guī)范》的要求，質(zhì)量指標(biāo)應(yīng)符合本企業(yè)經(jīng)注冊(cè)的《飲用水處理劑硅磷晶》標(biāo)準(zhǔn)。

(4)硅磷晶生產(chǎn)裝置的廠房建設(shè)應(yīng)注意其衛(wèi)生等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

(5)管理上應(yīng)加強(qiáng)產(chǎn)品質(zhì)量和衛(wèi)生檢驗(yàn)，嚴(yán)控產(chǎn)品質(zhì)量；生產(chǎn)區(qū)環(huán)境保護(hù)監(jiān)測(cè)應(yīng)納入常規(guī)管理程序；設(shè)計(jì)和管理中應(yīng)注意提高生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)特別是包裝場(chǎng)地的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，必須滿(mǎn)足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。