本发明涉及盐水精制的工艺，具体是一种利用芒硝精制盐水并副产二水石膏的生产装置及生产方法。
背景技术：
氨碱法纯碱生产过程中，需利用淡水对固体原盐进行溶解，并除去其中的ca2+、mg2+，制备成精盐水。采用传统的“石灰-纯碱法”盐水精制工艺，需要消耗大量灰乳、纯碱，成本极高，且副产大量含碳酸钙、氢氧化镁及二水石膏的盐泥。行业中对盐泥的处置基本上是盐泥进入压滤机进行挤压成饼，挤压出水再进入化盐系统制备一次粗盐水，滤饼堆存处理。
专利号201210517699.x，名称：制备精盐水及其副产品的方法；公开了一种“三次精制、二次化盐、一步脱硝”精制盐水的方法，该方法能够实现副产盐泥中碳酸钙与其他杂质的分离，利用废弃盐泥生产出高品质碳酸钙产品，实现了固体废弃物减量化，为浓海水、苦咸水化盐精制提供了技术支撑。但，应用该技术仍存在灰乳、纯碱消耗量大，成本高的问题，且副产盐泥量消减有限。
专利号201410147395.8，名称：盐水精制工艺；公开了一种“石灰—芒硝—纯碱”盐水精制新工艺，利用价格低廉的芒硝、元明粉代替部分纯碱进行盐水精制除钙，有效减少了纯碱消耗量，降低了盐水精制费用。但采用该技术进行盐水精制，大量ca2+与so42-结合形成二水石膏并进入一次盐泥中，副产盐泥大幅增加。
技术实现要素：
本发明旨在解决背景技术存在的问题，而提供一种盐水中钙、镁分步去除并制备二水石膏产品的生产装置和生产方法。
本发明解决所述问题采用的技术方案是：
一种利用芒硝精制盐水并副产二水石膏的生产装置，包括除镁反应器，折流槽，除镁澄清桶，除钙反应器，除钙澄清桶，除镁反应器通过管路与折流槽ⅰ连接，折流槽ⅰ与除镁澄清桶连接，除镁反应器和除镁澄清桶底部分别通过管路与一次盐泥缓冲桶连接，除镁澄清桶的溢流口通过管路与除镁粗盐水缓冲桶连接；除镁粗盐水缓冲桶通过管路以及除镁粗盐水泵与除钙反应器连接，除钙反应器通过管路分别与折流槽ⅱ和二水石膏料浆缓冲桶连接，折流槽ⅱ与除钙澄清桶连接，除钙澄清桶通过管路分别与一次盐水缓冲桶和二水石膏料浆缓冲桶连接，二水石膏料浆缓冲桶通过管路以及二水石膏料浆泵与带滤机连接，带滤机通过管路与一次盐水缓冲桶连接。
生产方法所采用的技术方案是：
按如下步骤进行：
a、向除镁反应器内加入粗盐水，根据进入除镁反应器的粗盐水中镁离子的量，按mg2+：oh-摩尔比1：2.06～2.16向除镁反应器内加入石灰乳，利用石灰乳中ca(oh)2与粗盐水中mg2+反应形成mg(oh)2；反应液经折流槽ⅰ进入除镁澄清桶进行澄清处理，从除镁澄清桶底部和除镁反应器底部流出的一次盐泥浆进入一次盐泥缓冲桶，送往原盐泥处理工序，经处理后进行资源化利用；除镁后的高钙清液作为除镁粗盐水自除镁澄清桶上部溢流至除镁粗盐水缓冲桶，实现粗盐水除镁；
b、来自除镁粗盐水缓冲桶的除镁粗盐水经除镁粗盐水泵送入除钙反应器，根据除镁粗盐水中钙离子的总量，按1：0.95～1.1摩尔比向除钙反应器内加入硫酸钠溶液；在除钙反应器内，除镁粗盐水中的ca2+有58～71%与so42-结合形成二水石膏结晶；反应液经折流槽ⅱ进入除钙澄清桶进行澄清处理，含二水石膏结晶的浓浆料从除钙反应器及除钙澄清桶底部流出，进入二水石膏料浆缓冲桶，除钙澄清桶上部溢流出的低钙清液作为一次盐水自流至一次盐水缓冲桶，实现粗盐水芒硝法除钙；
c、二水石膏料浆缓冲桶内的二水石膏浓浆料，用二水石膏料浆泵送至带滤机，经固液分离、洗涤降氯，产出二水石膏产品，带滤机滤液与除钙粗盐水一道进入一次盐水缓冲桶，通过一次盐水泵输送进入下一道工序进行深度除钙；降氯洗涤水再循环进入纯碱生产系统。
本发明与现有技术相比：石灰除镁、芒硝除钙的分步处理技术，并将二水石膏固液分离技术融入其中，利用芒硝精制盐水同时副产二水石膏的一体化生产工艺，实现盐水精制过程中副产盐泥的进一步减量化，并从废弃盐泥中获取有附加值的二水石膏产品，实现变废为宝。形成的二水石膏结晶颗粒均匀、利于改性，白度达到92%以上，纯度在96%以上，长径比5～10，产品品位高、质量稳定、性能优异，可通过工艺控制制备出晶型、粒度符合生产α型高强石膏、β型石膏，应用于陶瓷、精密铸造、医用、航空、船舶、汽车、塑料、建筑及工艺美术等领域；本发明提供了一种氨碱法纯碱生产排废盐泥的资源化利用新途径，为氨碱企业的可持续发展提供了技术支撑。
生产方法的优选方案：
步骤a中一次盐泥成分中mg(oh)2占质量比16～16.5%，caso4.2h2o占14.5～15%，粗盐水中的生物黏泥以及石灰乳中的水不溶物占16.5～17.5%，含水率48～52%；一次盐泥沉降至除镁反应器及除镁澄清桶底部，并以一次盐泥浆形式排至一次盐泥缓冲桶，一次盐泥占除镁反应器内反应液总质量的1/50～1/60。
步骤b中物料在除钙反应器中反应生成结晶以及结晶长大的总时间控制在100分钟左右，反应温度控制在40～45℃，搅拌转速控制在18r/min。
步骤b中，除钙反应器中生成的caso4.2h2o占进入除钙反应器内的物料反应液总质量的0.4%～0.6%。
步骤b中，除钙澄清桶内的二水石膏结晶的浓浆料占进入除镁反应器和除钙反应器两者之内的物料反应液总质量的3.5%～5%。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例述本发明：
实施例一：
一种利用芒硝精制盐水并副产二水石膏的生产装置，参见附图，图中：1-除镁反应器，2-折流槽ⅰ，3-除镁澄清桶，4-除钙反应器，5-折流槽ⅱ，6-除钙澄清桶，7-一次盐水缓冲桶，8-一次盐水泵，9-带滤机，10-二水石膏料浆泵，11-二水石膏料浆缓冲桶，12-除镁粗盐水泵，13-除镁粗盐水缓冲桶，14-一次盐泥缓冲桶，15-一次盐泥泵。
除镁反应器1通过管路与折流槽ⅰ2连接，折流槽ⅰ2与除镁澄清桶3连接，除镁反应器1和除镁澄清桶3底部分别通过管路与一次盐泥缓冲桶14连接，一次盐泥缓冲桶14通过管路与一次盐泥泵15连接。
除镁澄清桶3的溢流口通过管路与除镁粗盐水缓冲桶13连接；除镁粗盐水缓冲桶13通过管路以及除镁粗盐水泵12与除钙反应器4连接，除钙反应器4通过管路分别与折流槽ⅱ5和二水石膏料浆缓冲桶11连接，折流槽ⅱ5与除钙澄清桶6连接，除钙澄清桶6通过管路分别与一次盐水缓冲桶14和二水石膏料浆缓冲桶11连接，二水石膏料浆缓冲桶11通过管路以及二水石膏料浆泵10与带滤机9连接，带滤机9通过管路与一次盐水缓冲桶7连接。
本实施例中，按粗盐水中mg2+：石灰乳中oh-1：2.06的摩尔比向除镁反应器1中加入粗盐水、石灰乳，在搅拌条件下进行除镁反应，粗盐水中的mg2+全部与石灰乳中的oh-结合成mg(oh)2，同时，反应液中的ca2+有5～15%（摩尔比）与so42-结合成caso4.2h2o。在除镁反应器1中形成的mg(oh)2、caso4.2h2o、粗盐水中的生物黏泥以及石灰乳中的水不溶物等物质。一次盐泥成分中mg(oh)2占质量比16.5%，caso4.2h2o占15%，粗盐水中的生物黏泥以及石灰乳中的水不溶物占17.5%，含水率51%。
一次盐泥除一小部分沉降至除镁反应器1底部与反应后溶液一并以一次盐泥浆形式（其中，一次盐泥约占反应液总质量的1/50）排至一次盐泥缓冲桶14外，其余大部分随反应后溶液经折流槽ⅰ2进入除镁澄清桶3进行澄清处理，在除镁澄清桶3中，反应后溶液中夹带的mg(oh)2、caso4.2h2o、粗盐水中的生物黏泥以及石灰乳中的水不溶物沉降至底部，以一次盐泥浆的形式（一次盐泥浆约占除镁反应器1内反应液总质量的8%，）排至一次盐泥缓冲桶14，经一次盐泥泵送往盐泥压滤工序，清液作为除镁粗盐水自除镁澄清桶3上部溢流至除镁粗盐水缓冲桶13中。
除镁粗盐水缓冲桶13中的除镁粗盐水经除镁粗盐水泵12送入除钙反应器4，同时向除钙反应器4中加入硫酸钠溶液（进入除钙反应器4的硫酸钠溶液中so42-摩尔量与进入除钙反应器4的除镁粗盐水中ca2+摩尔量比例为1：1.1）。除镁粗盐水中的ca2+有58～71%（摩尔比）与so42-结合形成二水石膏结晶。
除钙反应器4中，物料反应生成结晶以及结晶长大的总时间控制在100分钟左右，反应温度控制在40～45℃，搅拌转速控制在18r/min。
在除钙反应器4中，少量caso4.2h2o（约占除钙反应器4中反应液总质量的1/200）沉降至底部以二水石膏料浆形式排至二水石膏料浆缓冲桶11；其余大部分反应液经折流槽ⅱ5进入除钙澄清桶6的中心套筒，在除钙澄清桶6内进行固液沉降分离，含二水石膏结晶的浓浆料（约占除镁反应器1和除钙反应器4两者反应液总质量的4%左右）从除钙澄清桶6底部流出，进入二水石膏料浆缓冲桶11，除钙澄清桶6上部溢流出的低钙清液作为一次盐水自流至一次盐水缓冲桶7，再经一次盐水泵8送至纯碱生产装置区的一次盐水纯碱除钙工序，进行深度除钙，实现除镁粗盐水芒硝法除钙。
二水石膏料浆缓冲桶11中的二水石膏料浆经二水石膏料浆泵10送至带滤机9中进行固液分离、洗涤降氯，完成二水石膏制备过程。二水石膏料浆固液分离形成的滤液与除钙澄清桶6上部溢流的清液一道进入一次盐水缓冲桶7。二水石膏料浆固液分离形成的二水石膏滤饼可经转晶、改性、脱水等深加工工艺处理，生产出附加值极高的α型高强石膏、β型石膏。二水石膏滤饼洗涤降氯过程产生的洗涤水再循环进入纯碱生产系统。
实施例二：
按粗盐水中mg2+：石灰乳中oh-1：2.16的摩尔比向除镁反应器1中加入粗盐水、石灰乳，在搅拌条件下进行除镁反应，粗盐水中的mg2+全部与石灰乳中的oh-结合成mg(oh)2，同时，反应液中有10%摩尔比的ca2+与so42-结合成caso4.2h2o。在除镁反应器1中形成的mg(oh)2、caso4.2h2o、粗盐水中的生物黏泥以及石灰乳中的水不溶物等物质。一次盐泥成分中mg(oh)2占质量比16%，caso4.2h2o占14.5%，粗盐水中的生物黏泥以及石灰乳中的水不溶物等为其它杂质占16.5%，含水率52%。
一次盐泥除一小部分沉降至除镁反应器1底部与反应后溶液一并以一次盐泥浆形式（其中，一次盐泥约占反应液总质量的1/50）排至一次盐泥缓冲桶14外，其余大部分随反应后溶液经折流槽ⅰ2进入除镁澄清桶3进行澄清处理，在除镁澄清桶3中，反应后溶液中夹带的mg(oh)2、caso4.2h2o、粗盐水中的生物黏泥以及石灰乳中的水不溶物沉降至底部，以一次盐泥浆的形式（一次盐泥浆约占除镁反应器1内反应液总质量的8.1%，）排至一次盐泥缓冲桶14，经一次盐泥泵送往盐泥压滤工序，清液作为除镁粗盐水自除镁澄清桶3上部溢流至除镁粗盐水缓冲桶13中。
除镁粗盐水缓冲桶13中的除镁粗盐水经除镁粗盐水泵12送入除钙反应器4，同时向除钙反应器4中加入硫酸钠溶液（进入除钙反应器4的硫酸钠溶液中so42-摩尔量与进入除钙反应器4的除镁粗盐水中ca2+摩尔量比例为1：1.1）。除镁粗盐水中的ca2+有65%（摩尔比）与so42-结合形成二水石膏结晶。
除钙反应器4中，物料反应生成结晶以及结晶长大的总时间控制在100分钟左右，反应温度控制在40～45℃，搅拌转速控制在18r/min。
在除钙反应器4中，少量caso4.2h2o（约占除钙反应器4中反应液总质量的1/220）沉降至底部以二水石膏料浆形式排至二水石膏料浆缓冲桶11；其余大部分反应液经折流槽ⅱ5进入除钙澄清桶6的中心套筒，在除钙澄清桶6内进行固液沉降分离，含二水石膏结晶的浓浆料（约占除镁反应器1和除钙反应器4两者反应液总质量的4%左右）从除钙澄清桶6底部流出，进入二水石膏料浆缓冲桶11，除钙澄清桶6上部溢流出的低钙清液作为一次盐水自流至一次盐水缓冲桶7，再经一次盐水泵8送至纯碱生产装置区的一次盐水纯碱除钙工序，进行深度除钙，实现除镁粗盐水芒硝法除钙。
二水石膏料浆缓冲桶11中的二水石膏料浆经二水石膏料浆泵10送至带滤机9中进行固液分离、洗涤降氯，完成二水石膏制备过程。二水石膏料浆固液分离形成的滤液与除钙澄清桶6上部溢流的清液一道进入一次盐水缓冲桶7。二水石膏料浆固液分离形成的二水石膏滤饼可经转晶、改性、脱水等深加工工艺处理，生产出附加值极高的α型高强石膏、β型石膏。二水石膏滤饼洗涤降氯过程产生的洗涤水再循环进入纯碱生产系统。
与盐水精制工艺专利技术相比，应用本发明技术，将一次盐泥中的二水石膏进行了回收利用，消减了废弃一次盐泥35%左右的产生量，并大幅提升了废弃盐泥中氢氧化镁的含量，为下一步盐泥开发镁系列产品创造了更佳条件。
应用本发明技术前后一次产出盐水及排废盐泥数据对比：