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。

水质

真实矿井水A

模拟矿井水SA

真实矿井水B

模拟矿井水SB

K⁺/(mg·L^-1)

6.86

6.50

12.8

Ca²⁺/(mg·L^-1)

283

293

89.1

89.0

Na⁺/(mg·L^-1)

1150

1329

627

Mg²⁺/(mg·L^-1)

48.8

25.2

氨氮/(mg·L^-1)

0.166

—

2.11

—

Mn²⁺/(mg·L^-1)

0.139

—

0.06

—

Ba²⁺/(mg·L^-1)

<0.01

—

0.04

—

Fe²⁺/(mg·L^-1)

<0.03

—

0.08

—

Al³⁺/(mg·L^-1)

<0.07

—

0.014

—

镧/(mg·L^-1)

<0.04

—

锌/(mg·L^-1)

<0.009

—

0.127

—

S O 4 2 -

/(mg·L^-1)

3580

3500

975

Cl^-/(mg·L^-1)

434

612

H C O 3 -

/(mg·L^-1)

—

C O 3 2 -

/(mg·L^-1)

—

F^-/(mg·L^-1)

0.208

—

0.384

—

磷酸根/(mg·L^-1)

<0.051

—

N O 3 -

/(mg·L^-1)

<0.016

—

COD/(mg·L^-1)

0.6

—

总碱度/(mg·L^-1)

—

401

—

悬浮物/(mg·L^-1)

—

总有机碳/(mg·L^-1)

<0.1

—

8.42

7.7

含盐量/(mg·L^-1)

4010

5457

2397