雅布赖盐湖再生盐母液析硝规律研究

ｌ８　盐科学与化工　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｓａｌｔ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｉｎｄｕｓｔｒｙ　第４６卷第７期　２０１７年７月　

雅布赖盐湖再生盐母液析硝规律研究　

赵建国　，华欣欣　，刘建卫　，唐娜　（１．中国盐业总公司，北京　１０００５５；２．天津科技大学化工与材料学院，天津３００４５７）　

摘　要：　依据Ｎａ　、Ｍｇ　∥ｃｌ一、ｓ０　—Ｈ：０四元水盐体系相图，模拟雅布赖盐湖区当　地气候条件对冻硝池卤水析硝规律进行研究，发现温度对芒硝的析出率影响显著。恒温条件　下．温度越低，越有利于芒硝析出。对析盐母液添加适量的水可以有效的防止卤水中ＮａＣ１的　析出。当温度在一２０℃至５℃之间变化时，控制加水率为１５％，析硝母液中ＳＯｊ一浓度随着　温度的升高而升高。当温度升至一１０℃时，冰和芒硝同时析出，析硝母液中ＳＯｊ一浓度达到　

０．１２　ｍｏｔ／Ｌ，芒硝析出率约为８５．６６％。　关键词：　雅布赖盐湖；芒硝；相图　中图分类号：ＴＳ３９６．１文献标识码：Ａ文章编号：２０９６—３４０８（２０１７）０７—００１８—０４　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　Ｇｌａｕｂｅｒ’ｓａｌｔ　ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ　ｒｕｌｅｓ　ｏｆ　Ｙａｂｕｌａｉ　

ｓａｌｔ　ｌａｋｅ　ｒｅｃｙｃｌｅｄ　Ｓａｌｔ　ｍｏｔｈｅｒ　ｌｉｑｕｏｒ　

ＺＨＡＯ　Ｊｉａｎ—ｇｕｏ　，ＨＵＡ　Ｘｉｎ—ｘｉｎ　，ＬＩＵ　Ｊｉａｎ—ｗｅｉ　，ＴＡＮＧ　Ｎａ　

（１．Ｃｈｉｎａ　Ｎａｔｉｏｎａｌ　Ｓａｌｔ　Ｉｎｄｕｓｔ￣Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１　０００７　１，Ｃｈｉｎａ；２．Ｃｏｌｌｅｇｅ　

ｏｆ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ａｎｄ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｔｉａｎｊｉｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　

ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ　３００４５７，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｒｕｌｅｓ　ｏｆ　ｇｌａｕｂｅｒ＇ｓ　ｓａｌｔ　ｐｒｅｅｉｐｉｔａｔｉｏｎｗａｓ　ｓｔｕｄｉｅｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｌｏｃａｌ　ｃｌｉｍａｔｅ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｈｅｌｐ　ｏｆ　ｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍ　ｐｈａｓｅ　ｄｉａｇｒａｍ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｑｕａｔｅｒｎａｒｙ　ｓｙｓｔｅｍ（Ｎａ　．Ｍｇ“　∥ｃｌ，ＳＯｊ一一Ｈ２　０）．Ｉｔ　ｗａｓ　ｓｈｏｗｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｈａｔ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｈａｄ　ａ　ｇｒｅａｔ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉ—　ｏｎ　ｒａｔｅ　ｏｆ　ｇｌａｕｂｅｒ’Ｓ　ｓａｌｔ　ｂｒｉｎｅ．Ｔｈｅ　ｌｏｗ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｉｓ　ａｄｖａｎｔａｇｅｏｕｓ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｇｌａｕｂｅｒ’　ｓ　ｓａｈｕｎｄｅｒ　ｔｈｅ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ　ｏｆ　ｃｏｎｓｔａｎｔ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ．Ｗｈｅｎ　ｔｈｅ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｖａｒｉｅｄ　ｆｒｏｍ一２０℃ａｎｄ　５℃．ｔｈｅ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓｏ：一ｇｏｔ　ｈｉｇｈｅｒ　ｕｎｄｅｒ　１５％ｗａｔｅｒ　ａｄｄｉｔｉｏｎ　ｒａｔｉｏ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｉｎ—　ｃｒｅａｓｉｎｇ．Ｔｈｅ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ＳＯ：一ｒｅａｃｈｅｄ　０．１２　ｍｏｌ／Ｌ　ａｎｄ　ｇｌａｕｂｅｒ’Ｓ　ｓａｌｔ　ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ　ｒａｔｅ　ｗａｓ　８５．６６％ａｔ一１０　ｏＣ．ａｎｄ　ｇｌａｕｂｅｒ’Ｓ　ｓａｌｔｓｅｐａｒａｔｅｄ　ｏｕｔ　ｔｏｇｅｔｈｅｒ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：　Ｙａｂｕｌａｉ　ｓａｌｔ　ｌａｋｅ；ｇｌａｕｂｅｒ；ｐｈａｓｅ　ｄｉａｇｒａｍ　

１　前言　芒硝通常用于洗涤、漂染、造纸、玻璃、皮革、合成　

纤维、油墨、橡胶等行业，也可用作轻质材料的掺和　剂、水泥和混凝土的添加剂、有机化工产品的催化剂　

等，是众多行业所必需的基础化工原料　。无水硫酸　钠是＿Ｔ业生产的基本化工产品之一，是一种重要的化　

工原料，广泛应用于硫化碱、造纸、合成洗涤剂、玻璃、　纺织等行业　ｊ。硫酸钠用途广泛，但是从长远来看，　

随着洗涤剂、造纸等行业对硫酸钠消耗量的减少，必　将导致世界范围的硫酸钠需求量的下降，只有不断开　

拓芒硝的新用途，才能改变这种趋势　。　雅布赖盐湖是以开挖氯化钠为主的盐湖。经过　

多年的采挖，湖盐资源日趋匮乏，盐湖矿床品味下　降，芒硝富集，卤水老化严重，致使再生盐结晶质量　

不稳定，不同程度地对集团公司盐产品的生产和销　售产生了影响　。近年来，对盐湖改造治理做了大　

量工作，取得了明显的效果，但对于目前盐湖状况，　

为进一步提高再生盐的质量和产量，开发和利用盐　

收稿日期：２０１７—０５—２３　作者简介：赵建国（１９５８一），男，北京人，高级工程师，主要从事科技、标准化管理］二作。　通讯作者；唐娜，１３８２０５０１　１　１３，ｔｊｔａｎｇｎａ＠ｔｕｓｔ

．ｅｄｕ．ｃｎ　赵建国，等：雅布赖盐湖再生盐母液析硝规律研究　１９　

湖中富集的芒硝，有效保证资源的可持续利用，仍有　待改造。　２实验部分　

２．１　实验试剂及仪器　硝酸银、铬酸钾、氯化钡、氯化钠、铬黑Ｔ、氢氧　

化钠，均为分析纯，天津市化学试剂一厂；浓盐酸、乙　二胺四乙酸二钠、氧化锌基准试剂、２５％氨水、盐酸　

羟胺、钙指示剂，均为分析纯，天津市文达稀贵试剂　

化工厂。　实验仪器为ＡＬ一２０４型电子天平（梅特勒一托　

利多仪器有限公司）；ＢＣ／ＢＤ一２１７ＨＦＡ型冰柜（澳　柯玛股份公司）；Ｘ—ｒａｙ射线衍射仪（北京普析通用　

仪器有限责任公司）；ＤＦＹ一１０／４０型低温恒温反应　浴（巩义市予华仪器有限公司）；ＯＬＹＭＰＵＳ　ＢＸ５１型　

偏光显微镜（奥林巴斯，Ｅｔ本）。　２．２分析方法　固相和液相化学组成分析方法均采用国家标　

准。ｃｌ一分析采用银量法（ＧＢ／Ｔ１３０２５．５—９１）；　

Ｍｇ　分析采用容量法（ＧＢ／Ｔ１３０２５．６—９１）；ＳＯ：一分　

析采用重量法（ＧＢ／Ｔ１３０２５．８—９１）；Ｃａ　分析采用　

容量法（ＧＢ／Ｔ　１３０２５．６—９１）；Ｎａ　分析采用差减　

法；固体晶型鉴定采用偏光显微镜油浸法和Ｘ—Ｒａｙ　粉晶衍射法。　

３结果与讨论　原料卤水在一２０℃恒温冷冻４８　ｈ之后，冻硝母　

液化学组成及其相关参数见表１。　

表１雅布赖盐湖卤水一２Ｏ℃恒温冷冻条件下的液相组成　Ｔａｂ．１　Ｌｉｑｕｉｄ　ｐｈａｓｅ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｙａｂｕｌａｉ　ｓａｌｔ—ｌａｋｅ　ｂｒｉｎｅ　ｉｎ　ｌｏｗ　ｆｒｅｅｚｉｎｇ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ａｔ一２０℃　

将一２０℃冻硝母液组成标绘至一２０℃下Ｎａ　、　Ｍｇ“∥Ｃ１一、ＳＯｊ一一Ｈ　０四元水盐体系干基图上（图　

１）。０点为原料起点，点１—８为实验点。由图中可　以看出，点１～４与芒硝，系统点共处于一条直线，从　

第五个点开始，液相线开始沿着ＮａＣ１・２Ｈ，Ｏ与芒　硝的共饱线开始移动，证明卤水对ＮａＣ１・２Ｈ，０也　

达到饱和，卤水含水量如果继续减少将会对芒硝的　质量产生影响，同时会造成盐产品的浪费。因此，建　

图１　雅布赖盐湖卤水在一２０℃恒温冷冻条件下的芒硝析出规律　Ｆｉｇ．１　Ｌａｗｓ　ｏｆ　ｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｙａｂｕｌａｉ　ｓａｌｔ—ｌａｋｅ　ｂｒｉｎｅ　ｉｎ　ｌｏｗ　ｆｒｅｅｚｉｎｇ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ａｔ一２Ｏ℃　议在９月份添加水量控制在１５．９２％，此时原料卤　

水密度（室温）为１．２２４　１　ｇ／ａｍ　，当温度在一２０℃时　

控制冻硝母液密度为１．１９３　６　ｇ／ｃｍ　。　冻硝母液中四种离子浓度随原料卤水添加水率　

的变化趋势见图２，ＳＯ　一离子浓度变化不大，浓度　

较小。随着添加水率的增大，ｃ１一浓度减小，在添加　水率为１５．９２％处出现奇异点，减小趋势变大。　

基　

榀　

图２添加水率与液相离子组成的关系　Ｆｉｇ．２　Ｗａｔｅｒ—ａｄｄｉｎｇ　ｒａｔｉｏ　ＶＳ．ｉｏｎ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｌｉｑｕｉ

ｄ　ｐｈａｓｅ　２０　盐科学与化工　第４６卷第８期　２０１７年８月　

一２０℃冻硝固相组成以及芒硝的析出率见表　

２，通过相图理论计算，含水量在冰盐合晶界限点　（加水率１５．９２％）之上时，芒硝析出率在９５％左　右，实际析出率由于实验过程中的损失和实验误差，　

芒硝析出率略小于理论计算值。含水率低于该界限　

点时，固相中开始出现Ｃ１一（点５～８），且随着卤水　含水量的减少，Ｃｌ一质量百分含量变大。　表２雅布赖盐湖卤水一２（１　ｑＣ恒温冷冻条件下固相组成　Ｔａｂ．２　Ｓｏｌｉｄ　ｐｈａｓｅ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｙａｂｕｌａｉ　ｓａｌｔ—ｌａｋｅ　ｂｒｉｎｅ　ｉｎ　ｌｏｗ　ｆｒｅｅｚｉｎｇ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ａｔ一２０℃　

４模拟盐湖冬季气候特征析硝规律研究　阿拉善右旗位于内蒙古自治区西部，龙首山与　

合黎山褶皱带北麓。该地区属于温带干旱沙漠气　候，冬季寒冷，雨雪较少，而且昼夜温差较大。　

雅布赖盐湖位于阿拉善镇西南缘，最冷月在　

１２月份至２月份之间，昼夜温差较大，根据盐湖实　地监测，夜间温度平均为一２０　ｃｃ，午后温度能够回　

升至５℃，根据最近两年监测数据，ｌ２月份至２月份　极低温度为一３０　，极高为ｌ０℃。　

现对盐湖平常气候和极端气候进行模拟，研究　在上述条件下冻硝池卤水冷冻析硝规律，为盐湖生　产提供参考性数据。原料卤水组成见表３，因为温　

度变化范围为一２０　Ｃｃ～５℃，因此确定添加水量为　

１５％。将配置好的卤水置于冰柜中，２１：００至次日　０７：００在一２０℃下恒温冷冻，从０７：ｏ０起让卤水恒　

定升温（控制升温速率６￣Ｃ／２　ｈ），１５时开始降温，　降温速率８℃／２　ｈ。如此循环，７２　ｈ后开始取样，冻　

硝母液中各离子浓度随温度变化情况见表３。　表３冻硝母液在一２０℃一５℃变温条件下的液相组成　Ｔａｂ．３　Ｌｉｑｕｉｄ　ｐｈａｓｅ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ　ｏｆｆｒｏｚｉｎｇｍｉｒａｂｉｌｉｔｅｍｏｔｈｅｒ　ｌｉｑｕｏｒ　ｕｎｄｅｒ　ｔｈｅ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ　ｏｆ　ｖａｒｉａｂｌｅ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｆｒｏｍ一２０℃ｔｏ　５　ｏＣ　续表３（Ｃｏｎｔｉｎｕｅ）　

冻硝母液各离子浓度随温度变化情况见图３和　图４，图３为升温过程，图４为降温过程。　

二、　二　吕　

褪　

图３再生盐母液在升温过程中液相离子浓度变化趋势　Ｆｉｇ．３　Ｔｔ￣ｅｎｄｓ　ｏｆ　ｉｏｎ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｐｕｒｉｆｉｅｄ　ｓａｌｔ　ｍｏｔｈｅｒ　ｌｉｑｕｏｒ　ｉｎ　ｌｉｑｕｉｄ　ｐｈａｓｅ　ｉｎ　ｈｅｍｉｎｇ　ｐｒｏｃｅｓｓ　

二　吕　

褪　

燃　

图４再生盐母液在降温过程中液相离子浓度变化趋势　ｎｇ．４　Ｔｒｅｎｄｓ　ｏｆ　ｉｏｎ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｐｕｒｉｆｉｅｄ　ｓａｌｔ　ｍｏｔｈｅｒ　ｌｉｑｕｏｒ　ｉｎ　ｌｉｑｕｉｄ　ｐｈａｓｅ　ｉｎ　ｃｏｏｌｉｎｇ　ｐｒｏｃｅｓｓ　图３可知，早上０７：ｏ０时，卤水温度为一２０℃　

时，冻硝母液ＳＯ　一离子浓度只有０．０５　ｍｏｌ／Ｉ　，该浓　度能够满足盐湖要求，但是随着温度的回升，液相中　

ｓ０　离子浓度缓慢回升，当温度达到一ｌ０℃，ｓ０ｊ一　离子浓度达到０．１２　ｍｏｌ／Ｌ，且随着温度的升高，硫酸