软水盐压片工艺研究

2021-07-22吴志康刘建平李加兴

盐科学与化工 2021年6期

吴志康，刘建平，刘凯，李加兴

(1.雪天盐业集团股份有限公司，湖南长沙 410015；2.湖南省轻工盐业集团技术中心有限公司，湖南长沙 410015；3.湖南省井矿盐工程技术研究中心，湖南长沙 410015)

软水在现代工业生产和日常生活中使用需求与日俱增，一般由软水设备通过离子交换法、膜分离法、加药法、蒸馏法、电磁法等方法直接处理或作为其前处理而来，其中，离子交换法是目前使用最多的水处理方法。离子交换法处理水质的基本原理为：含有钙、镁离子的硬水在通过钠型离子交换树脂时，原水中的钙、镁离子与树脂中的钠离子进行交换而被吸附在树脂中，从而降低水质的硬度达到软化作用。但树脂对钙、镁离子的吸附能力有一定的限度，当设备运行一段时间后，树脂的吸附能力达到饱和，不再具备软化硬水的能力，这时需要对树脂进行还原再生，以恢复其交换性能。

通常采用酸碱、专用还原剂及盐水等再生剂对树脂吸附能力进行还原再生，其中，软水盐是最常用、最经济的再生剂，其主要成分是高纯度的氯化钠，能高效交换出饱和树脂中的钙、镁离子而使树脂再生，保证软水设备高效稳定运行。

目前，国内市场上的软水盐产品大多为球形，也有块状和颗粒状，质量参差不齐，主要表现在[1-2]：(1)产品硬度不够，运输过程中极易破碎，同时在使用过程中容易出现吸水结块、结坨的现象；(2)产品原料选择不当，产品在盐箱浸泡过程中容易出现松散、崩解的现象，堵塞盐箱出水口，影响离子交换树脂的再生过程，严重时会造成软水机的损坏；(3)产品纯度不高，置换效率低。因此，市面上迫切需要高效、安全、不结块、不崩解的软水盐产品。为此，文章从这几个方面对软水盐产品压片工艺进行了研究。

1 实验部分

1.1 实验仪器与试剂

实验仪器。实验室小型压片机，型号JDP-20S(上海精胜科学仪器有限公司)，压力可控范围0 MPa～40 MPa；自动电位滴定仪(瑞士万通)；恒温磁力搅拌器；恒温恒湿箱(上海一恒)。

实验试剂及原料。精制井矿盐(湖南省湘衡盐化有限责任公司，颗粒度：0.15 mm～0.85 mm范围内的占比≥75%)；粉盐(湖南省湘衡盐化有限责任公司，为精制井矿盐筛下物，颗粒度≤0.4 mm的占比≥70%)。

1.2 试验方法

1.2.1 压片压力对软水盐产品性能的影响

在2 MPa、4 MPa、6 MPa、8 MPa、10 MPa、12 MPa等不同压力条件下进行压片，根据硬度、高空掉落试验和崩解试验结果，探讨压片过程中的压力大小对软水盐产品性能的影响。

1.2.2 盐的种类对软水盐产品性能的影响

分别对粉盐加湿(向粉盐中加入2%的水，混合搅拌均匀)以及向精制盐中分别加入10%、20%、30%、40%、50%的粉盐并充分混合搅拌均匀，在不同压力条件下，对不同类型的盐进行压片，根据硬度测试、高空掉落试验和崩解试验结果，探讨盐的种类对软水盐产品性能的影响。

1.2.3 温湿度对软水盐产品性能的影响

先将精制盐(不加抗结剂、不加碘)在6 MPa、8 MPa压力条件下压片，随后用包装袋包好敞口放入恒温恒湿箱中(温度设置为25 ℃，湿度设置为80%)6 h，取出进行硬度测试、高空掉落破碎试验和崩解试验，以探讨温湿度对软水盐产品性能的影响。

1.3 分析方法

1.3.1 硬度测试

用大拇指、食指中指轻掰软水盐片，记录产品掰开难易程度。

1.3.2 崩解试验

烧杯中加入配制好的溶液(纯水、15%的氯化钠溶液、饱和食盐水)，放入一定数量的软水盐，进行崩解实验，记录产品状态。

1.3.3 高空掉落试验

将压制好的软水盐分别从1.2 m、1.5 m高度掉落，记录产品外形状态。

2 结果与讨论

2.1 压片机压力大小对软水盐产品性能的影响

压力的大小对软水盐产品的性能有很大影响。压片机压力过小，产品不紧实硬度不够，运输过程中极易摔碎，影响客户使用；同时在溶解过程中也容易出现崩解、结坨的现象，堵塞进水管道，甚至损坏软水机；压片机压力过大，产品溶解速度过慢，浓度达不到使用要求，且对压片机配件有较大损耗。压片压力的大小对软水盐产品性能的影响试验结果见表1、表2。

表1 不同压力压片对软水盐产品硬度和高空掉落后的外形状态影响Tab.1 Effect of different pressure tabletting on hardness and sharp of soft water salt products after falling from high altitude

表2 不同压力压片的软水盐在不同液体介质中的崩解试验Tab.2 Disintegration test results of soft water salt with different pressure in different liquid media

从表1中可以看出，压力为2 MPa、4 MPa时，产品硬度不够，容易掰开，分别从1.2 m、1.5 m高度掉落均出现破碎现象；当压片压力达到6 MPa以上时，产品硬度合适，不能掰开，分别从1.2 m、1.5 m高度掉落，均不出现破碎现象，产品表面光滑、外形完整。从表2中可以看出，采用2 MPa、4 MPa、6 MPa、8 MPa、10 MPa、12 MPa压力压片的产品，在不同溶液中浸泡均不出现结坨；当压力达到10 MPa、12 MPa以上时，产品在15%氯化钠溶液中溶解时间要超过7 d，溶解时间过长。综合考虑产品硬度、外观、崩解结坨、运输、设备损耗等情况，建议采用8 MPa压力进行产品的压片生产。

2.2 盐的种类对软水盐产品性能的影响

物料的颗粒大小对产品的压片工艺有很大影响，在一定范围内，颗粒状物料比粉末状物料更适合压片。粉末太多会导致物料中的空气太多，压出来的片子空隙过多，不紧实，用水浸泡时极易崩解、结坨[3]。抗结剂的添加能有效降低精制盐产品的结块几率，但是对于软水盐来说，反而促进软水盐在水溶液中的崩解，影响使用。盐的种类对软水盐产品性能的影响试验结果见表3～表6。

表3 不同盐种类压片对软水盐产品硬度和高空掉落后的外形状态影响Tab.3 Effect of different salt types on hardness and shape of soft water salt products after falling from high altitude

表4 粉盐、颗粒盐混合压片对软水盐产品硬度和高空掉落后的外形状态影响Tab.4 The effect of powder salt and granular salt mixed tablet on the hardness and shape of soft water salt product after falling from high altitude

表5 不同类型盐压片的软水盐在不同液体介质中的崩解试验Tab.5 Disintegration test of soft water salt of different types of salt tablet in different liquid media

表6 粉盐、颗粒盐混合压片的软水盐在不同液体介质中的崩解试验Tab.6 Disintegration test of soft water salt mixed with powdered salt and granular salt in different liquid media

从表3～表6可以看出，采用粉盐压片，外观比较美观，硬度合适，高空掉落实验没有出现破碎现象，但是粉盐压片后，放在溶液中浸泡极易崩解、结坨，因而堵塞出水管，影响使用。采用粉盐加湿压片，产品硬度不够，极易掰开，不利于运输保存，同时产品置于溶液中极易崩解、结坨，影响使用。采用精制盐添加粉盐进行混合压片，产品硬度合适，外观比较美观，高空掉落实验有出现边角破碎现象；加10%和20%的粉盐，崩解实验均出现了粘连、有盐颗粒散落现象，加30%、40%和50%的粉盐，产品置于溶液中极易崩解、结坨，影响使用。采用添加了抗结剂的颗粒盐压片，产品表面光滑、外表美观，6 MPa压力时，产品硬度不够，高空掉落实验过程有出现边角破碎现象，且可以掰开；8 MPa压力时，产品硬度合适，未出现破碎现象；崩解实验过程中，不同压力下得到的软水盐均出现有粘连现象，周边有盐颗粒散落，有崩解的趋势。综合考虑产品的硬度、外观、崩解结坨情况，不能用粉盐和添加了抗结剂的颗粒盐进行软水盐的压片生产。