浅析优化纯碱产品质量的途径

陆颖

（天津渤化永利化工股份有限公司，天津300452）

随着纯碱市场竞争的日趋激烈，纯碱质量的优劣将起着决定性作用。由于联碱法的产品质量与氨碱法的产品质量相比，不论是白度、水不溶物、铁含量等理化参数，联碱法纯碱质量都有待进一步的提高。笔者根据本公司联碱生产现状及客户反馈的问题，归纳总结了当前提高产品质量的途径。

1 纯碱在包装前检验出现的问题

近期公司的纯碱出厂前检验浊度为130，但是测得其水不溶物含量为0.022～0.025%，明显高于以前相同浊度产品的水不溶物0.012～0.015%；测得铁0.0020～0.0025%，明显高于以前相同浊度产品的铁0.0010～0.0015%。

1.1 水不溶物问题的原因分析

针对纯碱水不溶物的现象，公司立刻组织进行技术查定，结果系洗盐工序在进料过程中出现操作失误，导致的成品洗盐钙、镁含量上升所致。

1.1.1 生产过程中Ca2+、Mg2+的物料衡算

1.1.1.1 物料衡算原则(见表1)

1)衡算过程中视系统母液Ca2+、Mg2+不随加盐或NH4Cl 产品带出的变化而变化。

2)按1.2 成品洗盐生产1t 纯碱，同步生产1.06t氯化铵（干品）进行计算。

3)纯碱循环当量按9.3m3进行计算。4)按每生产1t 纯碱排出氨Ⅱ泥约30kg。

1.1.1.2 系统中的Ca2+、Mg2+平衡测算

1.2t 成品洗盐中的 Ca2+含量为：1200×0.03%=0.36 kg

表1 Ca2+、Mg2+的含量分析

1t 纯碱带出 Ca2+含量为：1000×0.01%=0.1 kg

1.06t 氯化铵 Ca2+含量为：1060×0.012%=0.127kg

30kg 氨Ⅱ泥带出 Ca2+含量为：30×0.13%=0.039 kg

1t 碱循环母液中的Ca2+补入量为：0.010×9.3=0.093 kg

Ca2+在母液中的累积量为：0.36-0.359=0.001 kg

1.2t 成品洗盐中的 Mg2+含量为：1200×0.011%=0.132 kg

1t 纯碱带出 Mg2+含量为：1000×0.0045%=0.045 kg

1.06t 氯 化 铵 Mg2+含 量 为 ：1060 ×0.002 =0.0212kg

30kg 氨Ⅱ泥带出 Mg2+含量为：30×0.06%=0.018 kg

1t 碱循环母液中的 Mg2+补入量为：0.003×9.3=0.027 kg

Mg2+在母液中的累积量为：0.32-0.0.126=0.002kg

通过以上钙、镁离子的平衡计算，考虑设备管道结垢、器壁沉积、分析误差等，钙镁物料基本能够平衡。

1.1.2 测算结论

1)系统中钙、镁杂质含量随成品洗盐带有的钙、镁杂质含量的增加而增加；2)成品洗盐的钙、镁可以直接影响到纯碱和氯化铵的钙镁含量。

1.1.3 解决水不溶物问题方法探讨

1）原盐质量对纯碱和氯化铵两种产品的质量有较大影响，因此，要提高联碱系统的产品质量,必须首先从原盐质量入手，使用低钙镁的原盐，以降低原盐中水溶性杂质为主。特别是原盐中含Mg2+可溶性杂质越高，氨母液Ⅱ的浊度越大。

2）加强操作管理与设备管理，严格控制球磨机的产出物料粒径。要求＞20 网目的不能＞3%，因为原盐粉碎得越细，就有越多的夹杂在氯化钠晶体内部的可溶性杂质被除掉。

3）进一步提高洗盐工序除钙镁杂质的能力,是提高产品质量的一个有效办法,开启钙镁反应器以降低洗涤卤水中的钙镁杂质含量，严格控制Ca2+≤5mg/L、Mg2+≤15mg/L、反应器卤水 pH≥12。

4）必须加强公司AⅡ澄清桶的操作与管理，控制澄清桶内温差波动不＞3℃、保持搅拌器正常运行、做到设备与负荷相匹配，至少可以大幅度地降低产品含钙量。减少碳酸钙和碳酸镁及碱式碳酸盐沉淀，进入纯碱成品中，引起水不溶物增大。

5）建议定期排出部分碳化塔塔顶卤，碳化脏卤禁止回系统，可有效降低因塔压波动而带进重碱的杂质。

1.2 纯碱铁含量问题的原因分析

纯碱产品中的铁含量在相同浊度下突然增高，引起公司高度重视，组织相关人员查定。经调查，Na2S 添加未间断，而AII 的铁在近30d 的时间内保持在10～12mg/L，没有下降趋势。通过对查定分析：成品铁含量增高是添加Na2S 的同时，系统的氧含量超标且澄清桶排泥不畅，产生大量FeS积累进母液所致。

1.2.1 Na2S 在系统反应过程

1.2.1.1 Na2S 与铁反应生成FeS(部分FeS 在澄清桶中沉淀与AII 母液分离)

S2-+Fe2+=FeS ↓(黑色)

1.2.1.2 由于碳化溶液中有CO2的存在,将发生以下反应：

FeS+CO2+H2O=FeCO3+H2S

2FeS+3CO2-3=Fe2(CO3)3+2S

1.2.1.3 由于溶液中S2-的存在,将发生以下反应：

1.2.1.4 由于下段气和母液储桶中有O2的存在,也存在以下反应：

1.2.1.5 以上反应将循环进行; 待碳化塔内硫离子消耗完后,溶液中将发生以下反应：

1.2.2 分析总结

出碱液将铁化合物全部带走，如澄清桶排泥效果不好，铁在系统中已经蓄存，将直接影响到后续产品的铁含量。

1.2.3 解决纯碱铁含量问题方法探讨

1）必须加强A Ⅱ澄清桶的操作与管理,控制澄清桶内温差波动不＞3℃、保持搅拌器正常运行、做到设备与负荷相匹配，确保FeS 在澄清桶内大部分沉淀，及时排出系统。

2）控制系统Na2S 的量，应与生产符合相匹配。但避免因加入过量Na2S 而产生灰碱。当AII 的铁含量≤10Mg/L，重碱铁含量≤0.0015%，工铵铁含量≤0.0005%时，建议间断性加过量。

3）提高系统运行的稳定性，即提高和稳定下段气气浓度，降低其含氧量。加强碳化工序的操作控制，防止碳化塔内温度、液面、压力等参数较大波动，而引起塔壁内层沉积物脱落，造成短时间成品铁的起伏。

4）建议在出碱槽、结晶器和稠厚器安装磁铁收集器，并及时清理。

2 其他质量问题分析

近期还出现过纯碱的总碱量低于国家标准。从产品的分析数据得出，系烧失量超标，引起总碱量不合格。烧失量定义为：试料在250～270 ℃下加热至恒重，加热时失去游离水和碳酸氢钠分解出的水和二氧化碳占纯碱试样的百分比。由此得出是纯碱中碳酸氢钠含量超标，经查DCS 显示是煅烧炉炉温在此期间出现过波动，导致重碱在煅烧炉内反应不够完全，出碱温度偏低。建议：1)加强煅烧炉的运行管理，做到投量与设备相匹配，加强设备的维护与维修。2）加强凉碱机的巡检积正常维护，避免内部泄露事件发生。

3 结论

纯碱质量决定其市场的生存能力，我们只有在生产过程中学会总结和发现自己的问题，才能不断改善产品质量。通过上述质量改进途径，我公司的产品已经恢复正常状态。但在今后生产中还应注意：确保原料盐质量,特别是尽最大可能地减少原料盐中水溶性杂质含量,对联碱生产提高产量、降低消耗以及减轻设备负荷是至关重要的。Na2S 的加入，一定要与生产符合相匹配，除必要的监测项目，还需要定期监测相对应的影响点，如炉气含硫、冷凝液含硫、洗水含硫等，以免适得其反。