纯碱水不溶物与系统中Ca2＋、Mg2＋关系分析

杜德海

（金昌化工集团有限公司，甘肃金昌 737000）

纯碱水不溶物与系统中Ca2＋、Mg2＋关系分析

杜德海

（金昌化工集团有限公司，甘肃金昌 737000）

分析纯碱水不溶物与系统母液中Ca2＋、Mg2＋关系及影响因素。

Ca2＋、Mg2＋离子；水不溶物；改进措施

随着纯碱市场竞争的日趋激烈，纯碱质量的优劣将起着决定性作用，联碱法生产纯碱质量的提高将显得更加重要。多年来联碱企业在降低纯碱盐分、水不溶物等方面做了大量而卓有成效的工作，先后通过添加絮凝剂、母Ⅱ澄清过滤、沙滤净化及原盐洗涤等技术，使联碱生产的纯碱质量能够与氨碱法相媲美。近几年，我公司也通过改善原盐质量、新增澄清设备、添加絮凝剂及氨Ⅱ泥板框过滤等技术措施，使纯碱水不溶物逐年下降，产品质量及市场占有率明显提高，但受地域环境的影响，我公司纯碱水不溶物指标与氨碱法相比还是有一定差距，为了更有效的抓好纯碱水不溶物的控制，我们组织人员对形成和影响纯碱水不溶物的因素进行了全面系统的分析，现总结整理出来，为下一步开展工作提供借鉴，同时，也请同行业专家学者提供技术支持，解决一些深层次问题，合理控制纯碱水不溶物。

1 生产过程中Ca2＋、Mg2＋的物料衡算

1.1 物料衡算原则

1）衡算过程中视系统母液Ca2＋、Mg2＋不随加盐或NH4Cl产品带出的变化而变化。

2）按1.2t原盐生产1t纯碱，同步生产1.06t氯化铵（干品）进行计算。

3）吨碱循环当量按10m3进行计算。

4）按每生产1t纯碱排出氨Ⅱ泥约30kg。

1.2 钙镁离子含量计算

表1为固相中的Ca2＋、Mg2＋含量分析。

表1 固相中的Ca2＋、Mg2＋含量

表2为各种母液中的Ca2＋、Mg2＋含量分析。

表2 各种母液中的Ca2＋、Mg2＋含量分析（单位g／L）

从系统母液中氨母液Ⅱ至氨母液Ⅰ的Ca2＋、Mg2＋浓度下降值分别为0.013、0.015g／L。

表3为AⅡ泥全分析。

表3 AⅡ泥全分析 （%）

从AⅡ泥分析看，纯碱水不溶物中主要是CaCO3、MgCO3，其余杂质所占比重很小。

2 系统中的Ca2＋、Mg2＋平衡测算

1.2t原盐中有Ca2＋含量为：

1 200×0.000 6＝0.72kg

1.06tNH4Cl中Ca2＋含量为：

1 060×0.000 5＝0.53kg

30kg氨Ⅱ泥中带出Ca2＋含量为：

30×0.001＝0.03kg

1tNa2CO3中Ca2＋含量为：

1 000×0.000 02＝0.02kg

吨碱循环母液中的Ca2＋补入量为：

0.013×10＝0.13kg

Ca2＋在母液中的累积量为：

0.72－0.71＝0.01kg

1.2t原盐中Mg2＋的含量为：

1 200×0.000 2＝0.24kg

1.06tNH4Cl中Mg2＋的含量为：

1 060×0.000 1＝0.106kg。

1tNa2CO3中Mg2＋的含量为：

1 000×0.000 01＝0.01kg

30kg氨Ⅱ泥中带出Mg2＋含量为：

30×0.012＝0.036kg

吨碱循环母液中的Mg2＋补入量为：

0.008×10＝0.08kg

Mg2＋母液中的累积量为：

0.24－0.232＝0.008kg

通过以上钙、镁离子的平衡计算，考虑设备管道结垢、器壁沉积、分析误差等，钙镁物料基本能够平衡。

3 循环母液中Ca2＋、Mg2＋降低量及成品纯碱中CaCO3、MgCO3含量折算

1）循环母液中Ca2＋浓度平均降低量：

（0.01＋0.02＋0.01）／3＝0.013g／L

进入1t纯碱中的Ca2＋为0.013kg／m3×10＝0.13kg，折成CaCO3的量为0.325kg。

2）系统母液中Mg2＋浓度的平均降低量：

（0.010＋0.011＋0.023）／3＝0.015g／L

进入1t纯碱中Mg2＋的量为0.015×10＝0.15 kg，折成MgCO3的量为0.525kg。

3）成品中CaCO3、MgCO3的含量为：

CaCO3%＝0.325／1 000×100%＝0.032 5%

MgCO3%＝0.525／1 000×100%＝0.052 5%

4）成品中CaCO3、MgCO3的总含量为：

0.0325＋0.052 5＝0.085%

4 成品中水不溶物（0.04%）与CaCO3、MgCO3总量不符原因分析

根据CaCO3（2.9×10－9）、MgCO3（1.0×10－5）的溶度积常数，CaCO3为难溶物，测定水不溶物时不会产生损失，而MgCO3溶度积常数较高，在测定水不溶物时前期有大量CO2－3的存在，不会产生损失，但到后期当Na2CO3全部溶解洗涤干净后，MgCO3开始溶解，加之溶解时用50℃左右的热水，导致部分MgCO3损失，使水不溶物偏低至0.04%。且在分析过程中，洗涤次数越多，MgCO3损失越多，分析误差就越大，这也是各厂分析人员在测定水不溶物时存在误差的主要原因。另外，在联碱生产过程中只考虑增大澄清面积，加大絮凝剂的添加量是不够的，因为在絮凝剂添加过量时，细小的CaCO3、MgCO3在母液密度较高时无法沉积，反而会形成泥团飘浮在溶液顶部溢流至氨Ⅱ桶，进而影响碳化结晶及成品水不溶物。因此，为了更好的降低成品水不溶物，一方面要精选原料，降低原料盐中的水不溶物，更要降低水溶性杂质，以保证进入系统的杂质量得到合理控制，另一方面要合理添加絮凝剂，保证澄清桶运行合理，澄清效率充分发挥，保证纯碱中的水不溶物达到较好的控制水平。

［1］ 中国纯碱工业协会.纯碱工学［M］.北京：化学工业出版社，1990

［2］ 李国瑞.纯碱生产分析［M］.沈阳：辽宁科学技术出版社，1989

［3］ 杭州大学化学系.分析化学手册［M］.北京：化学工业出版社，1983

TQ 114.162

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1005－8370（2010）06－20－02

2010－07－23

杜德海（1969—），工程师。现任金昌化学工业集团有限公司生产调度部部长。