年4月19日淺談鹽湖資源開(kāi)發(fā)過(guò)程的膜分離工藝技術(shù)楊紅梅宋維君（青海模板資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)或者侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系改正或者刪除。淺談鹽湖資源開(kāi)發(fā)過(guò)程的膜分離工藝技術(shù)楊紅梅宋維君(青海大學(xué)鹽湖系,青海西寧810016)摘要簡(jiǎn)要介紹氯堿行業(yè)鹽水精制的兩種工藝及膜分離技術(shù)在鹽水生產(chǎn)中的應(yīng)用與發(fā)展。并分別對(duì)膜過(guò)濾脫除SO2–SO4技術(shù)和HVMTM膜過(guò)濾鹽水精制技術(shù)進(jìn)行了綜述。關(guān)鍵詞鹽水精制氯堿戈?duì)柲P膜BriefDiscussiononApplicationofMembranceSeparationTechnologyintheRefiningProcessofSaltLakeYANGHong-meiSONGWei-jun(DepartmentofSaltLake,QinghaiUniversity,XiningQinghai810016,China)Abstract:Inthisarticle.Tworefiningprocessofbrineandtheapplicationanddevelopmentofmembrancesparationtechnologyinchlor-alkailindustrywereintroduced.ThetechniceaboutSO2–SO4filtedoutwithmembranceandrefiningbrinewithHVMTMwereexpaitiatedrespectively.Keywords:Chlor-alkalRefinementofbrine;gorememhrance;HVMTM0引言青海省鹽湖資源極其豐富,已探明NaCl儲(chǔ)量達(dá)3262.85億t,占全國(guó)保有儲(chǔ)量的85%,其中茶卡、柯柯鹽湖為其主要鹽湖,兩鹽湖NaCl資源礦的開(kāi)發(fā)已有40多年的歷史,形成了一定的生產(chǎn)規(guī)模。茶卡鹽湖位于青海省烏蘭縣茶卡鎮(zhèn),交通便利,青藏公路由湖的北邊經(jīng)過(guò),青藏鐵路從察漢諾站有43km專線通往湖區(qū)鹽湖面積105km2為固液相伴并存鹽湖,石鹽呈層狀,平均厚度4.9m,最厚處達(dá)15m,總儲(chǔ)量4.8億t(其中固相45958萬(wàn)t)。氯堿工業(yè)作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè),具有較高的經(jīng)濟(jì)延伸價(jià)值,其發(fā)展速度與國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展息息相關(guān)。進(jìn)入21世紀(jì)后,中國(guó)氯堿行業(yè)總的產(chǎn)能、產(chǎn)量迅猛增長(zhǎng),生產(chǎn)能力為8844.4kt/a,產(chǎn)量為7135.2kt/a;產(chǎn)量突8000kt為8230kt/a;產(chǎn)能達(dá)11000kt/a,產(chǎn)量為9399kt;產(chǎn)能為11960kt/a,產(chǎn)量為10500kt/a[2]。隨著燒堿生產(chǎn)能力、產(chǎn)量的不斷增長(zhǎng);電解技術(shù)的不斷進(jìn)步,特別是離子膜電解槽的應(yīng)用,對(duì)鹽水的質(zhì)量要求越來(lái)越高,從而使膜分離技術(shù)在氯堿鹽水生產(chǎn)中得到較大的應(yīng)用與發(fā)展。近幾年,隨著氯堿行業(yè)總產(chǎn)能、產(chǎn)量的迅猛增長(zhǎng),氯堿生產(chǎn)中鹽水精制工藝也獲得不斷發(fā)展,一些新技術(shù)越來(lái)越多地被應(yīng)用于鹽水精制工藝中。其中膜分離技術(shù)以其能耗低、分離效率高、過(guò)程簡(jiǎn)單、不污染等特點(diǎn),已成為行業(yè)技術(shù)進(jìn)步的亮點(diǎn)[1]。本文就鹽湖資源之一的氯堿鹽水生產(chǎn)中膜分離技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展作一個(gè)簡(jiǎn)單論述。1鹽水生產(chǎn)中兩種工藝的說(shuō)明及比較當(dāng)前鹽水精制工藝有傳統(tǒng)的澄清桶工藝與薄膜液體過(guò)濾工藝兩種。1.1傳統(tǒng)的澄清桶工藝由其它工段來(lái)的淡鹽水、堿鹽水進(jìn)入化鹽水貯槽,經(jīng)化鹽水泵進(jìn)入化鹽桶;化鹽水溶解原鹽后成為飽和粗鹽水從化鹽桶上部溢出,計(jì)量加入精制劑NaOH后,飽和粗鹽水進(jìn)入中間槽,再進(jìn)入反應(yīng)器,加入精制劑Na2CO3、凝聚助沉劑(聚丙烯酸鈉)后,自流入澄清桶;澄清桶出來(lái)的清液進(jìn)入砂濾器,經(jīng)砂濾器過(guò)濾后進(jìn)入砂濾精鹽水貯槽、泵加壓后進(jìn)入PE(聚乙烯)管過(guò)濾器過(guò)濾,清液進(jìn)入一次精鹽水貯槽,經(jīng)泵加壓后進(jìn)入碳素管過(guò)濾器;最后進(jìn)入樹(shù)脂塔,經(jīng)離子交換塔精制后進(jìn)入陽(yáng)極液循環(huán)槽供電解用。膜液體過(guò)濾工藝由其它工段來(lái)的淡鹽水、堿鹽水進(jìn)入化鹽水貯槽,配水合格后泵入化鹽桶;化鹽水溶解原鹽后成為飽和粗鹽水從化鹽桶上部溢出進(jìn)入折流槽,計(jì)量加入精制劑NaOH及未脫氯淡鹽水(含NaClO)。在前反應(yīng)罐內(nèi),粗鹽水中的鎂離子與精制劑NaOH反應(yīng)生成Mg(OH)2,菌藻類、腐殖酸等有機(jī)物則被次氯酸鈉氧化分解為小分子有機(jī)物;然后用加壓泵將粗鹽水送入預(yù)處理器,經(jīng)過(guò)預(yù)處理的鹽水進(jìn)入后反應(yīng)罐,鹽水中的鈣離子與加入的碳酸鈉反應(yīng)形成碳酸鈣沉淀;充分反應(yīng)后的鹽水進(jìn)入中間槽,加入亞硫酸鈉溶液除去鹽水中游離氯后,經(jīng)泵入膜過(guò)濾器過(guò)濾;過(guò)濾后的精鹽水進(jìn)入一次精鹽水貯槽,經(jīng)精鹽水泵送入樹(shù)脂塔,經(jīng)離子交換塔精制后進(jìn)入陽(yáng)極循環(huán)槽供電解用。如圖1所示:原鹽NaClNaClO化鹽水貯槽化鹽水貯槽化鹽桶折流槽反應(yīng)罐預(yù)處理器后反應(yīng)罐中間槽鹽泥壓濾貯槽膜分離過(guò)濾器一次精鹽水貯槽樹(shù)脂交換塔至電解FeCl3圖1膜分離鹽水精制工藝流程簡(jiǎn)圖膜分離鹽水精制工藝流程較傳統(tǒng)工藝簡(jiǎn)單,去除碳素管過(guò)濾器等工藝環(huán)節(jié),不需大型的澄清桶、砂濾器等設(shè)備,占地面積小,投資少、運(yùn)行費(fèi)用較低[3]。2.鹽水生產(chǎn)中兩種膜的特點(diǎn)及應(yīng)用2.1戈?duì)柲し蛛x技術(shù)特點(diǎn)戈?duì)柲ぽ^凱膜早應(yīng)用于鹽水精制工藝中,戈?duì)柲な且砸环N厚度為微米級(jí)、孔徑為0.5μm的膨體聚四氟乙烯薄膜與2～3mm厚的聚丙烯、聚脂無(wú)紡布(外形如羊毛氈)復(fù)合而成濾袋,然后套在剛性支撐體上作為膜過(guò)濾元件。戈?duì)柲ぽ^薄,過(guò)濾速度快,經(jīng)過(guò)戈?duì)柲み^(guò)濾后的鹽水質(zhì)量好,完全能滿足離子膜電解對(duì)鹽水精度的指標(biāo)要求,可是由于膜薄加上作為底襯的聚丙烯容易受到鹽水中游離氯的腐蝕,使用壽命較短,由于膜更換頻繁,在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中操作不方便,且膜消耗快造成運(yùn)行費(fèi)用增高,可是其過(guò)濾后的鹽水質(zhì)量是老生產(chǎn)工藝無(wú)法比擬的,故國(guó)內(nèi)已有部分氯堿企業(yè)正在使用戈?duì)柲み^(guò)濾器。其特點(diǎn)為:第一,戈?duì)柲し蛛x技術(shù)在鹽水精制中的應(yīng)用是一套全新的鹽水精制工藝。第二,由于該新工藝技術(shù)進(jìn)行先除鎂后除鈣的工藝路線,精制過(guò)濾后的精鹽水中鈣鎂及懸浮物雜質(zhì)具有很好的濾除效果,使精鹽水質(zhì)量穩(wěn)定,并使鹽水質(zhì)量有了很大的提高。第三,新工藝精制過(guò)濾后的鹽水可直接去離子膜電槽要求的鰲合樹(shù)脂塔。由于鈣、鎂較低,樹(shù)脂塔能力可提高,取代了纖維素炭素管過(guò)濾器,簡(jiǎn)化了二次鹽水的工藝流程。第四,含鎂量高的原鹽也能使用,對(duì)于鹽水精制講,不受原鹽中鈣、鎂比的限制,由于高鎂原鹽價(jià)格低,能夠降低燒堿的生產(chǎn)成本。第五,戈?duì)柲み^(guò)濾部分實(shí)現(xiàn)了電腦控制,白動(dòng)化程度高。第六,鹽水溫度的變化對(duì)鹽水質(zhì)量影響不大。由于精鹽水質(zhì)量高,而且穩(wěn)定性好,可使電解槽的運(yùn)行性能得到較大改進(jìn),收到良好的經(jīng)濟(jì)效益。如表1:表1采用凱爾膜后鹽水中控指標(biāo)數(shù)據(jù)預(yù)處理器出口過(guò)濾器進(jìn)口過(guò)濾器出口(精鹽水)Mg2+NaOHNa2C03Ca2++Mg2+SS值總鐵<20mg/L0.1一0.4g/L0.4一0.6g/L<2mg/L<1x10-5<0.05mg/L從表1能夠看出,應(yīng)用戈?duì)柲し蛛x技術(shù)進(jìn)行鹽水精制,完全能夠提高鹽水質(zhì)量和簡(jiǎn)化鹽水精制工藝流程,徹底解決了氯堿行業(yè)精鹽水長(zhǎng)期質(zhì)量不穩(wěn)定的問(wèn)題,對(duì)提高隔膜電槽的運(yùn)行周期起到了重要的作用。2.2凱膜(HVMTM膜)凱膜是純聚四氟乙烯管式多孔膜。它是以薄膜濾料達(dá)到真正的表面過(guò)濾效果,其好處是:使液體中的懸浮物被全部截留在薄膜的表面,由于薄膜具有極佳的不粘性和非常小的摩擦系數(shù),因而薄膜濾料不易產(chǎn)生堵塞的現(xiàn)象。這樣在不增加運(yùn)行負(fù)荷的情況下既保證了液體的最大通量,同時(shí)也有效地收集了液體中的固體顆粒。質(zhì)密、多孔、光滑的聚四氟乙烯(PTFE)薄膜使固體顆粒的穿透接近零。它的低摩擦系數(shù),化學(xué)穩(wěn)定性和表面光滑的特點(diǎn)使過(guò)濾壓力僅0.05～011MPa,而且薄膜的表面極為容易清理。聚四氟乙烯又是一種強(qiáng)度很高的材料,使濾料壽命大大高于常規(guī)濾料。聚四氟乙烯管一次成型,減少了鹽水對(duì)焊縫侵蝕造成膜脫落的可能性,使用壽命較長(zhǎng)。2.3鹽水生產(chǎn)工藝的發(fā)展趨勢(shì)膜技術(shù)在氯堿行業(yè)應(yīng)用非常廣泛,氯堿行業(yè)工藝技術(shù)的發(fā)展常常伴隨膜技術(shù)的應(yīng)用推廣。比如電解槽從最先的隔膜槽到現(xiàn)在的離子膜槽的應(yīng)用,大大提高了產(chǎn)品質(zhì)量,減少了運(yùn)行成本;一些氯堿廠PVC離心母液回收處理用的微米膜、納米膜、滲透膜的應(yīng)用,使母液循環(huán)利用,不但解決了環(huán)保問(wèn)題還節(jié)約了水資源;再就是鹽水精制中膜過(guò)濾器的應(yīng)用,有著投資少、占地小,操作方便等優(yōu)點(diǎn)。2.4膜分離技術(shù)在鹽水精制中的原理鹽水精制是氯堿生產(chǎn)的第一道工序,其主要任務(wù)是去除鹽水中的Ca2+、Mg2+、SO2-SO4、有機(jī)物、水不溶物及其它懸浮物等雜質(zhì),制成精鹽水供燒堿生產(chǎn)使用。鹽水的質(zhì)量直接關(guān)系到后續(xù)工段的安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行,也影響著產(chǎn)品質(zhì)量。一般氯堿企業(yè)采用化學(xué)和物理相結(jié)合的方法去除上述雜質(zhì)。其主要過(guò)程為一些化學(xué)品與鹽水中的Ca2+、Mg2+、SO2-SO4等發(fā)生反應(yīng),生成沉淀沉降后排出,少量沒(méi)有沉降的部分和其它懸浮物再利用過(guò)濾法去除。3.鹽水生產(chǎn)工藝的發(fā)展趨勢(shì)膜技術(shù)在氯堿行業(yè)應(yīng)用非常廣泛,氯堿行業(yè)工藝技術(shù)的發(fā)展常常伴隨膜技術(shù)的應(yīng)用推廣。比如電解槽從最先的隔膜槽到現(xiàn)在的離子膜槽的應(yīng)用,大大提高了產(chǎn)品質(zhì)量,減少了運(yùn)行成本;一些氯堿廠PVC離心母液回收處理用的微米膜、納米膜、滲透膜的應(yīng)用,使母液循環(huán)利用,不但解決了環(huán)保問(wèn)題還節(jié)約了水資源;再就是鹽水精制中膜過(guò)濾器的應(yīng)用,有著投資少、占地小,操作方便等優(yōu)點(diǎn)。綜上可見(jiàn),隨著氯堿生產(chǎn)技術(shù)飛速發(fā)展,特別是離子膜電解槽的廣泛應(yīng)用,精制鹽水的質(zhì)量越來(lái)越被重視,”預(yù)處理+膜分離”的鹽水精制新工藝替代”道爾澄清桶+砂濾器+碳素管精密過(guò)濾器”的傳統(tǒng)鹽水精制工藝成為氯堿行業(yè)鹽水精制的發(fā)展方向。4.結(jié)語(yǔ)青海鹽湖資源豐富,氯堿行業(yè)已進(jìn)入一新的發(fā)展時(shí)期,特別是膜技術(shù),是當(dāng)代新型高效分離技術(shù),是多學(xué)科交叉的產(chǎn)物,與傳統(tǒng)的分離技術(shù)比較,它具有高效、節(jié)能、過(guò)程易控制、操作方便、環(huán)境友好、便于放大、容易與其它技術(shù)集成等優(yōu)點(diǎn)。隨著認(rèn)識(shí)的不斷深入,膜技術(shù)的優(yōu)越性倍受矚目,越來(lái)越多的工業(yè)化應(yīng)用付諸實(shí)施[4]。采用膜分離技術(shù)精制鹽水能夠擺脫傳統(tǒng)物理和化學(xué)處理工序的繁瑣,節(jié)省人、財(cái)、物力,降低運(yùn)行成本,且易于管理,為氯堿行業(yè)提升鹽水質(zhì)量開(kāi)辟了嶄新的道路,將為企業(yè)帶來(lái)良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。參考文獻(xiàn)[1]劉茉娥