利用反滲透濃排水代替深井水制取液體氯化鋇的實驗研究

王春紅，王會昌

（河北盛華化工有限公司，河北 張家口 075000）

利用反滲透濃排水代替深井水制取液體氯化鋇的實驗研究

王春紅，王會昌

（河北盛華化工有限公司，河北 張家口 075000）

介紹了用反滲透濃排水代替深井水制備氯化鋇的實驗情況。實驗結(jié)果表明，用反滲透濃排水制備氯化鋇是可行的。

低品位毒重石；多級除雜；氯化鋇；反滲透濃排水；食鹽水物料

1 項目的意義

目前，中國離子膜燒堿能力逐年遞增，在離子膜燒堿生產(chǎn)中，需將鹽水中的硫酸根離子的質(zhì)量濃度降至5 g/L以下才能保證生產(chǎn)正常進行。大部分企業(yè)采用在鹽水中加入氯化鋇形成硫酸鋇沉淀的方法來除去硫酸根離子。生產(chǎn)氯化鋇的原料為毒重石礦粉、鹽酸和水，生產(chǎn)1 t氯化鋇需消耗5 t水。中國是人均水資源匱乏的國家，節(jié)約水資源已成為生存和發(fā)展的主題。采用反滲透濃排水代替深井水生產(chǎn)氯化鋇，一方面可以節(jié)約水資源；另一方面可減少濃排水外排造成的土地鹽堿化，同時還可將濃排水中的氯化鈉帶入食鹽水中加以資源化利用。

2 實驗方案及原理

毒重石礦粉的主要成分為碳酸鋇，含量為70%左右，雜質(zhì)主要為鈣、鎂、鍶等金屬的碳酸鹽以及鐵、鋁等金屬的氧化物。采用普通工藝很難將鈣、鎂、鍶雜質(zhì)去除，河北盛華化工有限公司開發(fā)出多級加堿除雜工藝，加入了氫氧化鈉生成鈣、鎂、鍶的氫氧化物沉淀，調(diào)整反應(yīng)液pH值，控制反應(yīng)深度，然后過濾、洗滌、壓濾，將不溶物雜質(zhì)留在濾渣中，清夜即為BaCl2溶液。

化學反應(yīng)方程式如下：

水處理車間有一部分反滲透濃排水直接外排，將這些反滲透濃排水代替深井水開展對比實驗。采用濃排水的關(guān)鍵問題是其中的雜質(zhì)是否影響生產(chǎn)及產(chǎn)品質(zhì)量，經(jīng)理論分析，濃排水中主要雜質(zhì)為氯根、鈣離子、鎂離子、鈉離子，氯根和鈉離子可形成氯化鈉進入鹽水可重復(fù)利用，而鎂離子、鈣離子可通過后續(xù)加堿工藝除掉，不會影響產(chǎn)品質(zhì)量。

3 實驗原料和儀器

低品位毒重石礦粉400 g，分成4份，每份100 g，購于四川北部地區(qū)；碳酸鋇質(zhì)量分數(shù)為70%，CaCO3質(zhì)量分數(shù)為10.8%；SrCO3質(zhì)量分數(shù)為0.7%；Fe2O3質(zhì)量分數(shù)為0.5%；酸不溶物含量為18%，外觀為灰色粉末；

副產(chǎn)31%鹽酸 5 000 ml；32%燒堿1 000 mL；深井水1 000 mL；濃排水1 000 mL；分析天平1臺；玻璃器皿若干。

4 制備氯化鋇的對比

4.1 用深井水制備實驗

用深井水制備氯化鋇工藝流程圖見圖1。

在燒杯中加入一定量的毒重石礦粉，再將稀釋至所需濃度的鹽酸，在攪拌下緩慢滴入。毒重石礦粉和鹽酸的反應(yīng)過程雖然比較簡單，但由于毒重石成分復(fù)雜，不僅含有易酸解的碳酸鹽，也含有在一定溫度下可以酸解的氧化物，為避免氧化物雜質(zhì)進入溶液中，應(yīng)控制加酸速度使反應(yīng)體系溫度控制為40℃以下，用流量計嚴格控制鹽酸流量。采用鹽酸在攪拌下向礦粉漿液滴加，可以保證不產(chǎn)生大量的二氧化碳，避免暴沸跑料，同時維持較低的反應(yīng)溫度。為了保證反應(yīng)速度，需要維持反應(yīng)體系的pH值為3.0~4.0，使碳酸鋇順利轉(zhuǎn)化為氯化鋇，而氧化物雜質(zhì)留在固相中。反應(yīng)完成后，調(diào)pH值至2.0～3.0，加入定量深井水稀釋，攪拌1 h，分級加入32%氫氧化鈉，控制pH值為12~14，除去雜質(zhì)，攪拌一定時間后，加入定量深井水，過濾后，清液即為氯化鋇溶液。

用深井水制備氯化鋇實驗結(jié)果見表1。

4.2 用濃排水制備實驗

制備工藝與使用深井水相同，采用已稀釋的反滲透濃排水。

用濃排水制備氯化鋇實驗結(jié)果見表2。

4.3 實驗結(jié)果分析

氯化鋇產(chǎn)品質(zhì)量采用企業(yè)標準Q/HSHJ02.04-2009測定，其質(zhì)量指標為：BaCl2質(zhì)量濃度≥180 g/L；Ca2＋＋Mg2＋質(zhì)量濃度≤12g/L； Sr2＋質(zhì)量濃度≤1.5g/L。

從表1和表2數(shù)據(jù)可以看出，用濃排水代替深井水生產(chǎn)氯化鋇，不僅減少了外排，減少了污染，節(jié)約了用水，而且所得氯化鋇產(chǎn)品質(zhì)量完全符合企業(yè)標準。

深井水與濃排水成分對照情況見表3。

表1 深井水實驗數(shù)據(jù)

表2 濃排水實驗數(shù)據(jù)

表3 深井水與濃排水成分對照

從表3中可以看出，反滲透濃排水中雜質(zhì)含量是深井水中雜質(zhì)含量的3~5倍。對比實驗結(jié)果顯示，通過后道工序完全可以除去反參透濃排水所含雜質(zhì)而不會影響產(chǎn)品質(zhì)量。

5 預(yù)計經(jīng)濟效益

采用濃排水制備氯化鋇，不僅節(jié)約了水資源，而且實現(xiàn)了對于濃排水中主要成分食鹽的綜合利用。以濃排水代替深井水生產(chǎn)液體氯化鋇，假設(shè)每月生產(chǎn)200 t氯化鋇，用水1 000 t，每年按11個月生產(chǎn)計算，可節(jié)水11 000 t，按每噸水4元價格計算，預(yù)計每年可節(jié)約成本4.4萬元。

Experimental study of using of reverse osmosis concentrated drainage insteading of deep well water preparing liquid barium chloride

WANG Chun-hong，WANG Hui-chang
(Hebei Shenghua Chemical Industry Co.,Ltd.Zhangjiakou 075000,China)

The experimental condition of using reverse osmosis concentrated drainage insteading of deep well water preparing barium chloride was introduced.The results show that using reverse osmosis concentrated drainage preparing barium chloride was feasible.

low-grade witherite;hydrochloric acid;multi-stage cleaning;chloride barium;reverse osmosis water concentration;salt water materials

TQ114.26+1

B

1009－1785(2011)09-0039-02

2011-04-03