陳 劭，鞏 煒

(榆林匯森煤礦建設(shè)運(yùn)營有限責(zé)任公司，陜西 榆林 719000)

0 引言

礦井水常規(guī)處理一般包含調(diào)節(jié)預(yù)沉、混凝沉淀和濾池過濾等工藝，能夠去除水中大部分懸浮物和降低水的硬度；深度處理環(huán)節(jié)主要在于脫鹽，通過生物半透膜進(jìn)行過濾，降低水中鹽分，由于是膜過濾因此會(huì)截留產(chǎn)生濃鹽水，尤其對(duì)于高礦化度的礦井水經(jīng)過反滲透處理后形成的濃水鹽分更高。根據(jù)礦井水水質(zhì)的不同，處理后產(chǎn)生的濃鹽水成分略有差異，由于預(yù)處理階段為了去除水中硬度，會(huì)在水中投加碳酸鈉和氫氧化鈣去除水中硬度，經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)后水中的硫酸根離子、氯離子就會(huì)形成硫酸鈉、氯化鈉及其他一些雜鹽，由于不同地區(qū)硫酸根離子和氯離子含量差異較大，因此最終濃鹽水中的硫酸鈉和氯化鈉差異也比較大。濃鹽水一直是礦井水處理系統(tǒng)面對(duì)的一大難題，蒸發(fā)結(jié)晶鹽類提取是一種資源利用最大化的濃鹽水處理工藝。

1 濃鹽水蒸發(fā)結(jié)晶工藝

目前的蒸發(fā)結(jié)晶工藝按照分鹽方式劃分主要有兩種，一種是將濃鹽水先通過納濾進(jìn)行分鹽處理，分別形成含雜質(zhì)的硫酸鈉、氯化鈉濃鹽水，再分別對(duì)這兩種鹽進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶—分鹽后結(jié)晶工藝；另一種是根據(jù)硫酸鈉和氯化鈉結(jié)晶溫度的不同，首先蒸發(fā)結(jié)晶提取出硫酸鈉，再繼續(xù)對(duì)母液進(jìn)行進(jìn)一步蒸發(fā)結(jié)晶提取出氯化鈉，然后對(duì)雜鹽進(jìn)行提取—逐步結(jié)晶工藝。

1.1 分鹽后結(jié)晶工藝

分鹽后再結(jié)晶工藝主要包含分鹽環(huán)節(jié)、工業(yè)鹽結(jié)晶環(huán)節(jié)和雜鹽提取環(huán)節(jié)。具體各環(huán)節(jié)工藝下面分別敘述。

納濾分鹽環(huán)節(jié)：如圖1所示，經(jīng)反滲透軟化處理后的濃鹽水首先進(jìn)入納濾分鹽處理環(huán)節(jié)，分鹽處理后分別形成一定純度的氯化鈉和硫酸鈉濃鹽水，再分別經(jīng)過高壓反滲透系統(tǒng)對(duì)濃鹽水進(jìn)行進(jìn)一步濃縮，分別形成高濃度氯化鈉和硫酸鈉濃鹽水，為蒸發(fā)結(jié)晶做準(zhǔn)備。

圖1 納濾分鹽環(huán)節(jié)流程圖

氯化鈉蒸發(fā)結(jié)晶工藝：本單元采用“MVR降膜蒸發(fā)+強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)”處理工藝，氯化鈉濃縮液通過預(yù)熱器加熱，再經(jīng)過脫氣器去除水中的CO2和O2等不凝氣，蒸發(fā)器出來的蒸汽或者廠用蒸汽將水中不可凝結(jié)的氣體脫出。通過脫氣器后廢水進(jìn)入蒸發(fā)器的鹽水槽。經(jīng)預(yù)處理后的濃縮液進(jìn)入MVR蒸發(fā)單元進(jìn)一步濃縮，濃縮后將TDS≥200 000 mg/L的濃縮液送入氯化鈉結(jié)晶單元進(jìn)行氯化鈉的結(jié)晶，結(jié)晶鹽經(jīng)離心分離、干燥工序?qū)⒙然c予以回收，具體工藝如圖2所示。

硫酸鈉蒸發(fā)結(jié)晶工藝：此環(huán)節(jié)采用了“冷凍結(jié)晶+熔融結(jié)晶+MVR強(qiáng)制循環(huán)結(jié)晶”的處理工藝，由于硫酸鈉對(duì)溫度的敏感性，可先通過冷凍結(jié)晶法析出芒硝(Na2SO4·10H2O)，芒硝經(jīng)過離心后進(jìn)入熔融結(jié)晶，熔融結(jié)晶產(chǎn)生的硫酸鈉漿液進(jìn)入MVR強(qiáng)制循環(huán)結(jié)晶器，進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶得到無水硫酸鈉晶體，再經(jīng)風(fēng)干后裝袋銷售，如圖3所示。

圖2 氯化鈉蒸發(fā)結(jié)晶工藝流程圖

圖3 硫酸鈉蒸發(fā)結(jié)晶工藝流程圖

雜鹽回收工藝：母液包括氯化鈉結(jié)晶部分以及硫酸鈉結(jié)晶部分的母液，進(jìn)入雜鹽結(jié)晶器進(jìn)水罐中儲(chǔ)存，并不斷攪拌均勻。通過結(jié)晶器進(jìn)水泵的提升直接進(jìn)入閃蒸罐中，閃蒸罐中濃鹽水在結(jié)晶器循環(huán)泵的提升作用下，進(jìn)入強(qiáng)制循環(huán)換熱器的管程，同時(shí)殼程中通入升溫后蒸汽，對(duì)管程中的濃鹽水加熱，濃鹽水在被加熱至沸點(diǎn)以上的溫度后，這種過熱的鹽水送入閃蒸罐中部分水會(huì)汽化形成蒸汽，這樣不斷循環(huán)濃縮后雜鹽析出，再經(jīng)離心分離工序?qū)㈦s鹽回收處理，如圖4所示。

圖4 雜鹽回收工藝流程圖

1.2 逐步結(jié)晶工藝

逐步蒸發(fā)結(jié)晶工藝與分鹽后結(jié)晶工藝主要區(qū)別在于分鹽的先后次序上，針對(duì)煤電一體化熱源可直接來源于鍋爐蒸汽，沒有鍋爐蒸汽的企業(yè)可通過MVR蒸發(fā)器代替熱源，但是處理流程大體相同，具體工藝如圖5所示。首先通過兩級(jí)反滲透對(duì)濃鹽水進(jìn)行濃縮，然后通過脫氣器去除水中的CO2和O2等不凝氣，再通過三效蒸發(fā)器蒸發(fā)后由旋流器、離心機(jī)將硫酸鈉分離，然后采用冷凍結(jié)晶進(jìn)一步提取硫酸鈉，硫酸鈉提取后的濃鹽水進(jìn)入2#結(jié)晶器，進(jìn)而再提取出氯化鈉和雜鹽。

2 工藝對(duì)比及效果分析

以上所提出的兩種蒸發(fā)結(jié)晶工藝均可滿足濃鹽水處理的要求，能夠提取出濃鹽水中的工業(yè)鹽，是目前處理濃鹽水較好的工藝，且兩者的熱源均可靈活設(shè)計(jì)，結(jié)合企業(yè)規(guī)模及產(chǎn)業(yè)布局，合理選擇熱源，降低成本，但從產(chǎn)品純度方面先分鹽后結(jié)晶工藝提取的工業(yè)鹽純度更高，因?yàn)檫@種工藝充分利用了硫酸鈉和氯化鈉結(jié)晶時(shí)對(duì)溫度要求不同的特點(diǎn)進(jìn)行處理，兩個(gè)工藝段彼此獨(dú)立，而逐步結(jié)晶工藝在結(jié)晶時(shí)，成分較為復(fù)雜，不利于工業(yè)鹽分類提取最佳結(jié)晶點(diǎn)的控制。

圖5 逐步結(jié)晶工藝流程圖

3 結(jié)語

礦井水處理是礦井水處理生產(chǎn)過程必須完成的一道環(huán)節(jié)，處理質(zhì)量的好壞直接關(guān)乎礦井的生產(chǎn)成本及礦井環(huán)保驗(yàn)收的達(dá)標(biāo)，選擇合理可靠的處理工藝能夠最大限度地降低環(huán)境污染，履行社會(huì)責(zé)任，也是資源最大化利用的有效途徑。本文提出的濃鹽水處理工藝能夠滿足高礦化度反滲透處理后濃鹽水處理要求，供廣大技術(shù)人員參考。