唐元晖, 柏元吉, 郭强, 何晓磊, 余立新, 林亚凯, 王晓琳

化工学报 2025, 76 (1): 81-92. DOI:10.11949/0438-1157.20240417

摘要（149）

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高矿化度矿井水具有成分复杂、含盐量高、硬度大的特点，在热法脱盐过程中会产生以CaSO₄为主的无机垢。根据高矿化度矿井水的典型组成，配制含有Ca²⁺-Mg²⁺-Na⁺-Cl^-- $S O 4 2 -$ 的模拟原料液，首先采用恒温溶解法，考察温度为40、50、60、70℃时CaSO₄在Ca²⁺-Mg²⁺-Na⁺-Cl^-- $S O 4 2 -$ 体系的溶解度。结果表明：在40~70℃的范围内，CaSO₄的溶解度随温度的升高而减小，随MgCl₂浓度的增加而增大，随Na₂SO₄浓度的增加而减小。采用Oddo-Tomson饱和指数法，对CaSO₄在热法脱盐过程的结垢趋势进行预测，得到修正的饱和指数（SI）方程，该方程预测结果与65℃下CaSO₄在不锈钢管表面的结垢实验相吻合。且当饱和指数大于0.2时，Ca²⁺-Mg²⁺-Na⁺-Cl^-- $S O 4 2 -$ 体系中的CaSO₄晶体开始在不锈钢管表面析出，最后采用模拟高矿化度矿井水SA和SB的结垢实验说明本方法在实际矿井水应用的可行性和局限性。

序号

S O 4 2 -

/(mg·L^-1)

Cl^-/(mg·L^-1)

Ca²⁺/(mg·L^-1)

Mg²⁺/(mg·L^-1)

Na⁺/(mg·L^-1)

温度/℃

离子强度/(mol·L^-1)

3409

1477

672.0

316.0

1126

0.17

0.002

4961

2946

735.0

664.0

2245

0.29

0.006

4961

2946

735.0

664.0

2946

0.31

-0.010

6424

3432

647.0

450.0

3432

0.32

0.009

6424

3432

647.0

450.0

3713

0.33

0.001

2953

2759

1078.0

292.0

1855

0.22

0.010

2953

2759

1078.0

292.0

2759

0.24

0.030

6191

3335

553.0

450.0

3335

0.31

-0.010

6191

3335

553.0

450.0

3713

0.32

-0.020

8124

2950

587.4

467.0

4331

0.37

0.050

3488

2069

571.0

467.0

1466

0.20

-0.003

3488

2069

571.0

467.0

2069

0.21

-0.030

6093

3392

510.0

450.0

3713

0.32

-0.020

6866

3123

599.9

456.3

3859

0.34

-0.020

7480

3463

537.0

800.0

3713

0.38

0.007