鉀肥生產(chǎn)中尾鹽水的有效利用

郭亮(青海鹽湖工業(yè)股份有限公司，青海 格爾木 816000)

0 引言

鉀肥生產(chǎn)出現(xiàn)的尾鹽水將會(huì)對(duì)環(huán)境帶來(lái)極為嚴(yán)重的污染，通過(guò)針對(duì)尾鹽水進(jìn)行回收利用，不僅能夠降低尾鹽水處理時(shí)對(duì)環(huán)境帶來(lái)的影響，還能夠通過(guò)提取尾鹽水中的鉀元素，來(lái)為化肥生產(chǎn)行業(yè)的持續(xù)發(fā)展提供幫助，因此，有必要對(duì)鉀肥生產(chǎn)過(guò)程中的尾鹽水回收利用進(jìn)行研究。

1 尾鹽水回收中的兌鹵技術(shù)

1.1 兌鹵工藝流程

某公司在開(kāi)展尾鹽水的回收時(shí)，其所采用的主要處理方案，就是利用兌鹵法來(lái)完成尾鹽水的回收處理，以此來(lái)提高尾鹽水中鉀元素的二次利用率，并降低尾鹽水的處理難度。該公司在回收尾鹽水的過(guò)程中，需要優(yōu)先針對(duì)生產(chǎn)期間出現(xiàn)的尾鹽水來(lái)進(jìn)行采樣與化驗(yàn)，然后結(jié)合溫度相圖做出合理分析，以此來(lái)掌握尾鹽水與鹵水之間的兌鹵比例，然后結(jié)合比例進(jìn)行混合液的摻兌處理。在兌鹵完成后，則需要進(jìn)行灘曬處理。在灘曬階段中，為了避免鉀元素出現(xiàn)嚴(yán)重?fù)p失，可以結(jié)合實(shí)際情況將成礦鹵水點(diǎn)適當(dāng)提前。灘曬完畢后則要在光鹵石池中進(jìn)行曬制，以此來(lái)形成光鹵石[1]。

1.2 兌鹵的目的

通常情況下，在外界條件達(dá)到一定程度后，兌鹵完成液將會(huì)發(fā)生反應(yīng)，此時(shí)結(jié)晶路線將會(huì)產(chǎn)生變化，離析出的光鹵石性質(zhì)將會(huì)隨著外界條件的變化而出現(xiàn)改變。在保證兌鹵完成液的組成、性質(zhì)不會(huì)發(fā)生改變時(shí)，外界條件如溫度條件發(fā)生改變后，就會(huì)導(dǎo)致鹵水中各種不同成分的相對(duì)含量出現(xiàn)改變，此時(shí)將會(huì)對(duì)溶解度造成非常大的影響，然后就會(huì)促使各個(gè)階段所析出的鹽礦物種類、數(shù)量隨之出現(xiàn)改變，從而影響到處于鹽田之中的光鹵石成分與性質(zhì)。所以為了提高效率與質(zhì)量，就需要針對(duì)鹵水蒸發(fā)期間能夠析出鉀石鹽的階段進(jìn)行兌鹵作業(yè)，以此來(lái)保證成分的穩(wěn)定性。

1.3 兌鹵的原理

通過(guò)在鹵水中兌入一定含量具有高氯化鎂的光鹵石母液之后，就會(huì)因?yàn)槁入x子自身具備的同離子效應(yīng)，而導(dǎo)致氯化鈉因?yàn)槿芙舛鹊南陆刀龀?，此時(shí)因?yàn)槁然V的溶解度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于氯化鈉，所以在兌鹵完成后，即便氯離子的濃度出現(xiàn)了提升，但是此時(shí)的氯化鎂并不會(huì)出現(xiàn)飽和狀態(tài)，所以氯化鎂不會(huì)被析出。經(jīng)過(guò)兌鹵處理后的鹵水，其中的成分發(fā)生了非常大的改變，此時(shí)便會(huì)導(dǎo)致氯化鎂與氯化鉀的占比出現(xiàn)大幅增加，避免鉀石鹽成分的析出。

1.4 兌鹵原則

在兌鹵法的使用過(guò)程中，為了保證質(zhì)量，需要遵循以下兌鹵原則：第一，在氯化鎂與氯化鉀的占比量低于相應(yīng)溫度E 點(diǎn)時(shí)，需要開(kāi)展兌鹵作業(yè)，但是在兌鹵作業(yè)正式開(kāi)始前，應(yīng)該針對(duì)鹵水組分做出細(xì)致分析，然后確定尾鹽水與鹵水的兌鹵比例[2]。通常情況下，在兌鹵過(guò)程中應(yīng)該將相應(yīng)溫度E 點(diǎn)當(dāng)作兌鹵點(diǎn)，然后利用兌鹵，在保證不會(huì)析出鉀石鹽的條件下，降低老鹵水的兌鹵比例，這樣能夠有效減輕設(shè)備在空運(yùn)轉(zhuǎn)情況下所造成的損耗，達(dá)到節(jié)約能源的效果。而且還能夠有效降低因?yàn)槔消u兌入過(guò)多造成的蒸發(fā)量降低的問(wèn)題，曬礦時(shí)間將會(huì)因此而縮短。第二，在鹵水中氯化鎂以及氯化鉀的比例大于相應(yīng)溫度E 點(diǎn)值后，則不需要開(kāi)展兌鹵作業(yè)，因?yàn)樵谶@種先決條件下，氯化鎂與氯化鉀的比值相對(duì)較高，因此無(wú)需開(kāi)展兌鹵作業(yè)。

2 案例分析

在某鹽湖鉀肥公司中，其規(guī)模為20 萬(wàn)t/a 的生產(chǎn)車間，排出的尾鹽水?dāng)?shù)量將達(dá)到700～800 m3/h，經(jīng)過(guò)澄清之后的尾鹽水，其波美度將會(huì)在28～30°Bé。氯化鉀的質(zhì)量能夠達(dá)到3%，所以為了增加公司中鉀資源的利用率，就需要適當(dāng)提高尾鹽水中氯化鉀的回收率。因?yàn)槲阐}水中的鉀含量相對(duì)較高，所以在蒸發(fā)階段中將會(huì)出現(xiàn)析出鉀石鹽的情況。若將尾鹽水送入光鹵石池中進(jìn)行曬礦，則光鹵石中的氯化鈉將會(huì)有所提升，從而對(duì)光鹵石的品質(zhì)造成影響。而在尾鹽水按照常規(guī)處理方式進(jìn)行操作，即灘曬到E 點(diǎn)后在進(jìn)行曬礦，則會(huì)導(dǎo)致氯化鉀出現(xiàn)浪費(fèi)的現(xiàn)象，所以需要利用兌鹵的方式來(lái)開(kāi)展尾鹽水的鉀資源回收工作，以此來(lái)提高鉀資源的回收效率。

在開(kāi)展試驗(yàn)的過(guò)程中，該公司一共收集了三種不同波美度的尾鹽水作為原材料。在開(kāi)展兌鹵操作時(shí)，三種尾鹽水在經(jīng)過(guò)攪拌之后，均產(chǎn)生了部分少量晶體，攪拌階段出現(xiàn)晶體數(shù)量小于兌鹵完成之后，總鹵水量的1%，經(jīng)過(guò)分析可以得出，該晶體的主要成分為氯化鈉，并在其中摻雜了數(shù)量較少的光鹵石與高鎂母液。試驗(yàn)過(guò)程中，鹵水溫度將會(huì)全程控制在25 ℃左右，用以防止溫度變化所帶來(lái)的影響。在試驗(yàn)階段發(fā)現(xiàn)，當(dāng)尾鹽水的波美度≤30°Bé 時(shí)，在兌鹵完成后的攪拌階段將會(huì)出現(xiàn)少量氯化鈉晶體，在溫度25 ℃時(shí)，結(jié)合相圖與E 點(diǎn)比值，其最終兌鹵數(shù)量可以控制在8∶1，但是由于晝夜交替將會(huì)促使鹵水的溫度發(fā)生微小的變化，所以在兌鹵過(guò)程中需要將鎂鉀比值適量提高，例如，在兌鹵時(shí)將比例控制在7∶1。因?yàn)樵趦尔u期間存在氯化鈉晶體少量析出的情況，所以兌鹵完成之后的鹵水，其氯化鈉的實(shí)際含量將會(huì)略微小于理論數(shù)據(jù)。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)后，得出了以下結(jié)論：第一，通過(guò)利用的兌鹵的方式來(lái)完成尾鹽水的處理，能夠有效避免出現(xiàn)鉀石鹽的情況，增加尾鹽水中鉀資源的回收利用效率[3]。第二，在高溫季節(jié)時(shí)，可以按照7∶1～8∶1 的比例進(jìn)行兌鹵，此時(shí)便可以基本滿足尾鹽水回收利用的實(shí)際需求。而在低溫季節(jié)中則需要結(jié)合溫度相圖合理添加老鹵，以此來(lái)提升鎂鉀之間的比值。第三，尾鹽水在外界溫度達(dá)到25 ℃左右時(shí)，作為不飽和鹵水在與老鹵進(jìn)行摻兌后并不會(huì)以結(jié)晶的方式形成光鹵石，而是只會(huì)有少量的氯化鈉晶體因?yàn)轱柡投冗^(guò)高而析出。所以經(jīng)過(guò)摻兌處理之后的鹵水，在正式進(jìn)入光鹵石池之前，并不會(huì)發(fā)生光鹵石結(jié)晶損失的問(wèn)題，即便是在低溫季節(jié)，同樣應(yīng)該在尾鹽水中光鹵石并沒(méi)有徹底飽和之前完成兌鹵作業(yè)。第四，尾鹽水在波美度相對(duì)較低時(shí)，其最終獲得的兌鹵效果將會(huì)達(dá)到最佳，即在氯化鉀沒(méi)有析出之前進(jìn)行兌鹵能夠提升尾鹽水中鉀資源的回收利用質(zhì)量。

3 尾鹽水利用存在的問(wèn)題與解決措施

氯化鉀與氯化鎂的混合物質(zhì)屬于鹽田中光鹵石在淡水分解時(shí)出現(xiàn)的物質(zhì)。通常情況下，飽和鹵水能夠在光鹵石分解期間，發(fā)揮出母液分級(jí)的效果，在利用尾鹽水生產(chǎn)氯化鉀時(shí)，通常尾鹽水中氯化鈉的實(shí)際數(shù)量會(huì)大于理論數(shù)量，而淡水資源的大規(guī)模消耗則是導(dǎo)致氯化鈉實(shí)際占比過(guò)高的主要原因。在生產(chǎn)階段，淡水資源的大規(guī)模使用將會(huì)導(dǎo)致部分氯化鉀在溶解之后重新進(jìn)入鹽田，這種情況將會(huì)對(duì)氯化鉀的最終產(chǎn)能造成一定影響，降低回收尾鹽水時(shí)的氯化鉀產(chǎn)量。在部分氯化鉀重新進(jìn)入鹽田后，需要重新開(kāi)展曬礦作業(yè)，然而在經(jīng)歷過(guò)二次曬礦以及二次拉運(yùn)后，氯化鉀的生產(chǎn)成本將會(huì)大幅提高，從而對(duì)經(jīng)濟(jì)效益帶來(lái)影響。在氯化鉀的生產(chǎn)階段，如果尾鹽水屬于飽和鹵水，則可以選擇在鹽田內(nèi)部直接開(kāi)展兌鹵操作，但是在大量使用淡水資源時(shí)，則會(huì)因?yàn)槲阐}水存在不飽和問(wèn)題而導(dǎo)致氯化鉀的產(chǎn)量降低，所以應(yīng)該適當(dāng)降低對(duì)于淡水資源的利用，找出淡水資源與兌鹵作業(yè)之間的平衡點(diǎn)，以此來(lái)提高尾鹽水的利用率。

在對(duì)尾鹽水進(jìn)行處理時(shí)，應(yīng)該著重注意以下三點(diǎn)：第一，尾鹽水的回收利用可以促使氯化鉀的使用效率得到顯著提升，所以在面對(duì)鉀肥生產(chǎn)車間大量消耗淡水的問(wèn)題時(shí)，需要合理加強(qiáng)兌鹵施工時(shí)的工藝品質(zhì)，以此來(lái)保證排放出的尾鹽水組分能夠接近光鹵石自身的飽和點(diǎn)，從而避免在浪費(fèi)淡水資源的同時(shí)降低氯化鉀的生產(chǎn)質(zhì)量。而且通過(guò)工藝、紀(jì)律的優(yōu)化還能夠在提高氯化鉀回收質(zhì)量的同時(shí)降低二次曬礦以及拉運(yùn)時(shí)的資金成本；第二，在利用鹽田進(jìn)行尾鹽水回收時(shí)，必須根據(jù)尾鹽水與老鹵之間的組分來(lái)嚴(yán)格按照兌鹵比例實(shí)現(xiàn)兌鹵作業(yè)，這樣才能夠保證曬制出的光鹵石其質(zhì)量得以滿足生產(chǎn)所需；第三，在鹽田灘曬期間應(yīng)該嚴(yán)格按照一池一鹵的方式來(lái)完成同批次灘曬，避免在灘曬期間因?yàn)轭~外摻入鹵水而導(dǎo)致灘曬質(zhì)量受到影響，若灘曬時(shí)額外摻入鹵水，便會(huì)導(dǎo)致經(jīng)過(guò)曬制的光鹵石中含有大量氯化鈉，從而降低尾鹽水的回收質(zhì)量[4]。

每個(gè)地區(qū)的鹽湖都是當(dāng)?shù)厣a(chǎn)氯化鉀的重要場(chǎng)所，因此在處理尾鹽水時(shí)，需要注意環(huán)境問(wèn)題，老鹵將會(huì)對(duì)鹽湖周邊的環(huán)境帶來(lái)影響，鹽湖作為曬制光鹵石期間留下的產(chǎn)物，其周邊環(huán)境將會(huì)在老鹵的作用下而遭到破壞，所以還應(yīng)該通過(guò)合理構(gòu)建管理機(jī)關(guān)的方式，來(lái)完成老鹵的針對(duì)性處理，從而保證鹽湖的可持續(xù)發(fā)展。在鉀肥生產(chǎn)期間，通過(guò)強(qiáng)化尾鹽水的有效利用能夠促使氯化鉀的使用率得到大幅提升，從而為公司額外增加經(jīng)濟(jì)效益，但是在回收利用的過(guò)程中，卻必須結(jié)合實(shí)際情況找出更加適合的氯化鉀生產(chǎn)方式，只有這樣才能夠有效提高尾鹽水的處理效率、回收質(zhì)量，否則就會(huì)在尾鹽水的處理過(guò)程中，因?yàn)橘Y源消耗等各種問(wèn)題而導(dǎo)致公司效益下滑。

4 結(jié)語(yǔ)

總而言之，在鉀肥生產(chǎn)過(guò)程中，尾鹽水的利用極為關(guān)鍵，通過(guò)加強(qiáng)對(duì)于尾鹽水的利用，不僅能夠有效減少尾鹽水對(duì)于周圍環(huán)境所帶來(lái)的影響，還能夠通過(guò)增加氯化鉀的使用率來(lái)提高公司的經(jīng)濟(jì)效益。相信隨著更多人了解到尾鹽水回收處理的重要性，尾鹽水的處理方式一定會(huì)變得更加完善。