沉降离心机法分离并利用高温盐的试验研究

　　利用不同温度下Na+、Mg2+//Cl-、SO42--H2O四元体系相图,对用沉降离心机分离高温盐制取一水硫酸镁和精制盐的工艺条件进行了理论分析。通过工业性试验验证,得出用沉降离心机分离高温盐是可行的,整个

　　工艺过程形成闭路循环,为高温盐的综合利用提供了一条合理的路线。

　　关键词:沉降离心机;高温盐;一水硫酸镁;精制盐。

　　中图分类号:TQ131.1　　文献标识码:A　　文章编号:1006-4990(2003)04-0038-02

　　1　用沉降离心机分离高温盐的原理

　　根据高温盐中氯化钠和一水硫酸镁粒度不同、密度不同的特点,并依靠离心力场的作用,使二者分离。将高温盐分散在一定的介质中,并送入做高速圆周运动的沉降离心机转鼓内,在离心力场的作用下,氯化钠由于离心力大率先被甩到转鼓内壁,通过螺旋与转鼓的差速作用被输送到转鼓的小端,并从转鼓小端的出料孔喷出转鼓;而一水硫酸镁由于离心力小,由液相助带通过转鼓大端的溢流孔溢出转鼓,从而实现二者分离。

　　2　理论分析

　　由于高温盐中带有质量分数为10%~30%的母液而呈饼状,其中的一水硫酸镁和氯化钠颗粒相互粘结在一起,无法以固体的形式直接分离,因此必须要用母液来分离高温盐,使其成为浆料后进行分离。然而在实际操作中,高温盐与母液混合接触后,由于条件不同,有可能发生如下化学变化:①一水硫酸镁与母液中的水转化成带2~7个结晶水的水合盐;②一水硫酸镁和氯化钠生成了钠镁矾或白钠镁矾。如果发生这两个变化,将会影响高温盐的分离效果。七水硫酸镁在分离过程中易进入盐浆中;而钠镁矾或白钠镁矾晶体粒径比一水硫酸镁粒径大,但比氯化钠粒径小,在分离过程中,部分钠镁矾或白钠镁矾可能会进入盐浆或镁乳中,这样,不但降低一水硫酸镁和氯化钠回收率,而且会严重影响产品质量。所以在整个工艺过程中,必须控制一定的工艺条件,使之既不能生成带2~7个结晶水的硫酸镁,也不能生成钠镁矾或白钠镁矾。

　　高温盐用母液分散后的相变情况可以用Na+、Mg2+//Cl-、SO42--H2O四元体系相图(见图1)

　　进行分析。从图1看出:在35℃以下,硫酸镁均不能以一水硫酸镁的形式存在;55℃时,既能以一水硫酸镁的形式存在,又能以六水硫酸镁的形式存在;75℃以上时,硫酸镁只能以一水硫酸镁形式存在。因此,必须控制高温盐浆在55℃以上。

　　高温盐的组成见表1。图1中高温盐的相点在20~100℃时均落入钠镁矾和白钠镁矾相区。高温盐中的一水硫酸镁和氯化钠转化成钠镁矾或白钠镁矾的化学反应为:

　　要阻止上述化学反应向右进行,溶液中必须保证一定的氯化镁浓度。图1中的E、F、G点为白钠镁矾(或钠镁矾)、一水硫酸镁、氯化钠在55℃、75℃、100℃时的3相共饱点,这些共饱点的化学组成见表1。从表1看出,在55℃、75℃、100℃条件下,要阻止钠镁矾的生成,其液相中氯化镁的质量分数必须分别超过23.10%、18.75%、13.86%。实际生产中,利用高温盐自身的热量,与一定量的母液混合,使高温盐浆温度保持在55℃以上,此时,要求其氯化镁质量分数达到23.10%以上。

　　镁乳的化学组成见表2,将其整理成相图指数标在图1中。从图1可以看出:镁乳在35℃以下均处在七水硫酸镁相区,为防止镁乳中的一水硫酸镁转化成七水硫酸镁,节约后步干燥工序能源,应保持镁乳温度在55℃以上。

　　3　全流程工业性试验

　　3.1　工艺流程

　　用沉降离心机分离高温盐制取一水硫酸镁和精制盐的工业性试验流程简述如下:(1)高温盐用苦卤、循环母液及精制盐分离液稀释配料,配成所需浓度的高温盐料浆;(2)用卧式螺旋卸料沉降离心机将高温盐料浆分离成镁乳和粗盐;(3)用箱式压滤机压滤镁乳,得镁饼和循环母液;(4)镁饼用旋转闪蒸干燥机干燥成一水硫酸镁产品;(5)粗盐加水洗涤,分离成精制盐产品。

　　3.2　试验过程及结果

　　根据理论分析结果,控制高温盐料浆中氯化镁质量分数不低于23.10%,镁乳在压滤之前保持温度不低于55℃,进行了多次沉降离心机不同转速及不同固液比条件下的试验,确定了 分离条件,并进行了连续生产测试,测试期间各种物料的平均化学组成见表3。测试结果表明,一水硫酸镁含MgO质量分数25.76%,含S量18.16%,达国外用户要求(MgO含量≥25%,S含量≥18%)。精制盐含NaCl质量分数91.28%,达到国家工业盐三级品标准(NaCl含量≥89.5%)。

　　4　结论

　　通过理论分析和工业性试验表明,用沉降离心机分离高温盐制取一水硫酸镁和精制盐是可行的。其设备结构紧凑,占地面积小,便于操作,生产效率高。该工艺过程简单,各种物料形成闭路循环,不产生污染源。若应用该技术,将中国沿海苦卤化工厂每年排放的几十万吨高温盐进行利用,将产生良好的经济效益,同时,将从根本上解决高温盐排放污染环境的问题,具有显著的社会效益。