二、潍坊實驗結果與討論

1、地区地下氫氧化鎂、卤水硫酸鈣、中硫碳酸鈣粗品與精製鹽水的酸根製備

以地下鹵水與原鹽為原料製備氫氧化鎂、硫酸鈣、和钙碳酸鈣粗品和精製鹽水的镁离流程示意圖見圖1。精製鹽水製備工藝過程中Ca²⁺、脱除Mg²⁺、技术SO^2-₄含量變化見表1。应用研究

2、潍坊高濃度地下海水二價離子分離的地区地下生產性實驗工藝流程分析

生產性實驗中，將以地下鹵水與原鹽為原料製備氫氧化鎂、卤水硫酸鈣、中硫碳酸鈣粗品和精製鹽水的酸根流程。精製鹽水製備工藝過程中Ca²⁺、Mg²⁺、SO_2-⁴含量變化。氫氧化鎂、硫酸鈣、碳酸鈣粗品與精製鹽水的製備方案應用於生產性流程見圖2。

在將實驗方案應用於生產性實驗時進行了改進，通過在體係中通入石灰燒製和發電廠產生的二氧化碳，即石灰—純堿—硫酸鈉—煙道氣(二氧化碳)法，減少了純堿的用量，使地下高濃度海水脫鈣鎂和硫酸根成本大大降低。

石灰—純堿—硫酸鈉—二氧化碳法工藝原理:首先，石灰與水反應生成氫氧化鈣，氫氧化鈣與鹵水中的Mg²⁺反應生成氫氧化鎂沉澱除鎂;鹵水中大量的鈣離子與硫酸根反應生成硫酸鈣沉澱除去硫酸根離子。鹵水中OH^-與CO₂反應生成CO_2-³;CO_2-³與鹵水中的Ca²⁺反應生成CaCO₃沉澱除鈣，從而實現除去鹵水中Ca²⁺、Mg²⁺的目的。

目前，國內采用較多的脫除鹵水中鈣鎂硫工藝技術有三種:石灰—純堿法、燒堿—純堿法(兩堿法)和石灰—硫酸鈉—煙道氣法。前兩者的工藝較為簡單、一次性投資較小、淨化時間短，但淨化成本較高;後者的工藝相對較複雜、一次性投資較大、淨化時間長，但淨化成本較低。生產實踐表明，采用了石灰—硫酸鈉—煙道氣法淨化鹵水，企業各種消耗指標顯著降低，且減少了CO₂向大氣中的排放量。

生產性實驗中采用了逆流化鹽法，原鹽經裝載機送入化鹽桶，經噴水口均勻噴射。原鹽與地下鹵水逆流接觸，地下鹵水穿過鹽層上升，鹽不斷被溶解，上升的鹽水濃度越來越大，逐漸達到飽和狀態。飽和鹽水經溢流堰進入混料槽。

在保證硫酸根去除效果的前提下，向反應體係中加入聚丙烯酰胺作為助沉劑，有效地提高了硫酸鈣的沉降速度。圖2中，將車間所產石灰乳過0.074mm篩，調製成一定濃度的Ca(OH)₂乳液。過濾除去大部分固體雜質;在攪拌下加入到鹵水中，在緩慢沉降過程中加入適量助沉劑聚丙烯酰胺出現大量絮狀沉澱，經壓濾濃縮製取氫氧化鎂粗產物。聚丙烯酰胺是一種具有極性基團的有機大分子，不僅可以吸附沉澱物而且借助大分子的分子鏈，在顆粒之間能夠“架橋”，形成空間網狀結構、大小均勻的絮狀物，雖然對沉澱的壓縮沒有作用，但沉降速度大為提高，有效地縮短了生產流程。另外，在脫硫過程中產生硫酸鈣沉澱後，適當的延長陳化時間對產物結晶有一定作用。

3、產品質量分析結果

（1）精製鹽水的分析結果

目前，國內製堿用液體鹽執行標準為《中華人民共和國輕工行業標準液體鹽》QB/T1879-2001，液體鹽質量控製指標與所製得的精鹽水質量如表2。從表2可知，製堿用液體鹽受控指標主要為氯化鈉、硫酸根離子、鎂離子和鈣離子。製堿企業生產用精製鹽水工藝指標要求含SO_2-⁴＜5g/L。鈣離子和鎂離子易於脫除，鹵水中的硫酸根離子比較困難。目前常用的脫除SO_2-⁴方法主要有離子交換法、膜分離法、化學沉澱法(包括BaCl₂法、鈣法、BaCO₃法)、冷凍法和吸附法。化學沉澱法是最常用的方法，利用比較廉價的物質與SO_2-⁴反應生成硫酸鹽沉澱，從而達到去除硫酸根的目的。石灰乳法去除硫酸根投資少，且Ca(OH)₂價格相對便宜，雖然硫酸鈣的溶度積較大，但處理後的鹽水中SO_2-⁴的質量濃度可達7g/L以下的要求。表2可以看到，通過二次脫鈣後的精鹽水已經達到製堿用液體鹽的優質行業標準。

（2）氫氧化鎂、硫酸鈣和碳酸鈣的質量分析

Mg(OH)₂、CaSO₄和CaCO₃的質量分析結果見表3。

從表3可以看到，經過初步純化碳酸鈣和硫酸鈣的純度都達到96%以上，有害微量元素砷、鉛、鎘、汞等均遠低於相應的國家食品級指標。經過進一步純化，碳酸鈣和硫酸鈣產品的純度均可達到國家食品添加劑的標準。

三、結論

（1）該工藝能夠將高鹽度地下海水中的鈣、鎂離子除去，硫酸根離子濃度能夠降低到不影響純堿生產的水平，製得的精鹽水可以滿足純堿生產的要求，同時還製得氫氧化鎂、硫酸鈣、碳酸鈣等產品。在降低製堿成本的同時，製得的新產品還可以提高產品效益。另外，在生產性實驗中利用鍋爐廢氣(二氧化碳氣體)，變廢為寶，既節約了原料成本，又降低了碳排放，保護了環境。

（2)高濃度地下海水綜合利用生產工藝可帶動地下鹵水直接利用，使海洋鹽化工各產業形成從低技術含量到高技術含量、從低附加值到高附加值的有機產業鏈。目前已開發了碳酸鈣、硫酸鈣以及氫氧化鎂等新產品3種，精製鹽水雜質含量達到了製堿生產技術要求。若僅在年產150萬t製堿企業實施，可年減排堿渣等固體廢物(含60%左右水分)50餘萬t，節約原鹽近50萬t，節約排渣用地近10萬m²，新增產值3億元以上，對於實施可持續發展的循環經濟新工業化模式有著重要意義。

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