朱春來(lái),陳 崢,劉素芹,李雅芙,楊樹(shù)娥

(天津長(zhǎng)蘆海晶集團(tuán)有限公司,天津 300450)

鹽化生產(chǎn)工藝中,對(duì)傳統(tǒng)的工藝技術(shù)進(jìn)行革新,開(kāi)辟一條新的苦鹵綜合利用新途徑是大勢(shì)所趨。通過(guò)向苦鹵中加入氯化鈣除硫酸根的方法對(duì)氯化鉀的生產(chǎn)工藝進(jìn)行部分調(diào)整,可降低能耗,延長(zhǎng)蒸發(fā)刷罐周期,避免濃厚鹵在體系中空運(yùn)轉(zhuǎn),同時(shí)可副產(chǎn)二水硫酸鈣,此工藝可降低氯化鉀生產(chǎn)成本。文章就是針對(duì)副產(chǎn)硫酸鈣的環(huán)節(jié)開(kāi)展工藝技術(shù)研究,使副產(chǎn)品變廢為寶,同時(shí)為下游具有高附加值產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)奠定基礎(chǔ)。

1 實(shí)驗(yàn)所需原料與儀器

實(shí)驗(yàn)所需工業(yè)氯化鈣為74.83% CaCl2·2H2O,苦鹵?？帑u成分見(jiàn)表1。

實(shí)驗(yàn)所需儀器。四口燒瓶,燒杯,量筒,電熱套,蛇管冷凝器,潛水泵,天平,水環(huán)真空泵,抽濾瓶,布氏漏斗,恒溫干燥箱,托盤(pán)及其它檢測(cè)設(shè)備等。

實(shí)驗(yàn)過(guò)程。取一定量的苦鹵,按照一定比例加入二水氯化鈣反應(yīng),過(guò)濾得濾液1和鈣餅1,鈣餅1再經(jīng)過(guò)洗滌得濕品硫酸鈣,洗水循環(huán)往復(fù)使用,濕品硫酸鈣再經(jīng)干燥得干品二水硫酸鈣。采用的工藝流程見(jiàn)圖1。

圖1 工藝流程簡(jiǎn)圖Tab.1 Process flow diagram

2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

2.1 不同洗滌工藝實(shí)驗(yàn)研究情況

2.1.1 三次洗滌、三倍水量

將反應(yīng)過(guò)濾制得的鈣餅1進(jìn)行三次洗滌,一次洗滌用上一批次的一次洗水,二次洗滌用上一批次的二次洗水,三次洗滌用鈣餅1質(zhì)量的三倍水量洗滌,如此反復(fù)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)見(jiàn)表2、表3。

表2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及檢測(cè)數(shù)據(jù)記錄表Tab.2 Table of experimental data and testing data record

表3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及檢測(cè)數(shù)據(jù)記錄表Tab.3 Table of experimental data and testing data record

2.1.2 三次洗滌、兩倍水量

將反應(yīng)過(guò)濾制得的鈣餅1進(jìn)行三次洗滌,一次洗滌用上一批次的一次洗水,二次洗滌用上一批次的二次洗水,三次洗滌用鈣餅1質(zhì)量的兩倍水量洗滌,如此反復(fù)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)見(jiàn)表4、表5。

表4 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及檢測(cè)數(shù)據(jù)記錄表Tab.4 Table of experimental data and testing data record

表5 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及檢測(cè)數(shù)據(jù)記錄表Tab.5 Table of experimental data and testing data record

2.1.3 兩次洗滌、三倍水量

將反應(yīng)過(guò)濾制得的鈣餅1進(jìn)行兩次洗滌,一次洗滌用上一批次的一次洗水,二次洗滌用鈣餅1質(zhì)量的三倍水量洗滌,如此反復(fù)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)見(jiàn)表6、表7。

表6 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及檢測(cè)數(shù)據(jù)記錄表Tab.6 Table of experimental data and testing data record

表7 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及檢測(cè)數(shù)據(jù)記錄表Tab.7 Table of experimental data and testing data record

2.1.4 兩次洗滌、兩倍水量

將反應(yīng)過(guò)濾制得的鈣餅1進(jìn)行兩次洗滌,一次洗滌用上一批次的一次洗水,二次洗滌用鈣餅1質(zhì)量的兩倍水量洗滌,如此反復(fù)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)見(jiàn)表8、表9、表10。

表8 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及檢測(cè)數(shù)據(jù)記錄表Tab.8 Table of experimental data and testing data record

表9 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及檢測(cè)數(shù)據(jù)記錄表Tab.9 Table of experimental data and testing data record

表10 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及檢測(cè)數(shù)據(jù)記錄表Tab.10 Table of experimental data and testing data record

2.2 洗滌次數(shù)和洗滌水量的確定

為了確定洗滌工藝,分別對(duì)鈣餅1開(kāi)展了三次洗滌、三倍水量;三次洗滌、兩倍水量;兩次洗滌、三倍水量和兩次洗滌、兩倍水量四種洗滌工藝的研究。通過(guò)獲得的濕品硫酸鈣和干品硫酸鈣產(chǎn)品的含純比較來(lái)確定洗滌工藝。具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表11。

表11 不同洗滌工藝產(chǎn)品對(duì)比Tab.11 Comparison of products from different washing processes

通過(guò)表11可以看出,對(duì)鈣餅1的洗滌,過(guò)多的洗滌次數(shù)和洗滌水量對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量影響不大,因此從簡(jiǎn)化操作,降低水消耗上考慮,取兩次洗滌、兩倍水量為最佳。

2.3 干燥溫度的確定

針對(duì)二水硫酸鈣化學(xué)性質(zhì)通過(guò)文獻(xiàn)搜索,只搜到128 ℃時(shí)失1.5 H2O,至于什么溫度下開(kāi)始失結(jié)晶水文獻(xiàn)上未搜到信息。通過(guò)大量查找文獻(xiàn)和各廠家質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),二水硫酸鈣的干燥實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了100、45、40 ℃分別干燥3 h的研究,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表12。

表12 不同干燥溫度對(duì)產(chǎn)品的影響Tab.12 Influence of different drying temperatures on products

通過(guò)對(duì)表12數(shù)據(jù)分析,100 ℃和45 ℃的產(chǎn)品含純幾乎都超過(guò)了100%,分析其原因?yàn)楦稍镞^(guò)程中除去游離水被干燥去除外,還有部分結(jié)晶水被干燥掉。40 ℃干燥的3 h從產(chǎn)品質(zhì)量分析上看,含純基本在95%以上,經(jīng)過(guò)分析沒(méi)有結(jié)晶水失去,因此,干燥溫度確定為40 ℃為宜。

2.4 二水硫酸鈣粒徑分析

經(jīng)檢測(cè),濕品硫酸鈣粒徑分布,檢測(cè)結(jié)果平均粒徑為17.562 μm,見(jiàn)圖2。

圖2 濕品硫酸鈣粒徑分布圖Fig.2 Particle size distribution map of wet calcium sulfate

根據(jù)各項(xiàng)研究結(jié)果,工業(yè)化生產(chǎn)時(shí),濾布孔徑不低于5 μm為宜。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

由上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析可以得出如下結(jié)論:

1)鈣餅1洗滌工藝確定為兩次洗滌、兩倍水量為宜。

2)濕品二水硫酸鈣干燥溫度為40 ℃,干燥時(shí)間3 h。

3)二水硫酸鈣平均粒徑為17.562 μm。

4)濕品中CaSO4·2H2O含量能達(dá)到85%以上。

5)干品中CaSO4·2H2O含量能達(dá)到95%以上。