王緒前
(連云港工投集團(tuán) 日曬制鹽有限公司,江蘇 連云港 222227)
連云港工投集團(tuán)日曬制鹽有限公司(以下簡(jiǎn)稱“公司”)以淮陰地區(qū)地下礦鹵為原料,采用上卡下撤分段結(jié)晶工藝灘曬工業(yè)鹽,產(chǎn)品質(zhì)量為優(yōu)、一級(jí)。結(jié)合氣象、鹵水、生產(chǎn)設(shè)備、操作方法等,力求礦鹵資源、塑苫結(jié)晶池利用率,及經(jīng)濟(jì)效益最大化,探討結(jié)晶鹵水深度對(duì)優(yōu)級(jí)工業(yè)鹽生產(chǎn)的影響,以利優(yōu)化工藝,進(jìn)一步提高優(yōu)級(jí)工業(yè)鹽產(chǎn)出率。
太陽(yáng)能以輻射光線的形式通過大氣層,照射到鹽田鹵水表面,小部分被反射回空氣,大部分折射進(jìn)入水體,被吸收一部分;透過水體到達(dá)池底,又被池底吸收一部分;反射回水體,又被鹵水吸收一部分。水體由于吸收了大量的太陽(yáng)輻射能,溫度升高,鹵水飽和蒸氣壓隨之升高,蒸發(fā)過程得以進(jìn)行。
(1)陽(yáng)光入射、反射,通過鹵水的光路長(zhǎng),吸收熱量多;散熱慢,鹵水日平均液溫高,晝夜溫差小,熱能和外界熱交換少,利于蒸發(fā);在相同風(fēng)力的作用下,波浪大,相比之下蒸發(fā)面積大,鹵水流動(dòng)也快,有利于水分子逸出水面。鹵水越深,則對(duì)太陽(yáng)能吸收的效率越高,但隨鹵水深度增加,鹵水蒸發(fā)量增大的幅度變小,原鹽產(chǎn)量增大的幅度也減小。
(2)水體熱容量大,鹵溫、過飽和度、蒸發(fā)速度變化幅度小,有效克服一些結(jié)晶過程中的結(jié)晶速度忽快忽慢、時(shí)而結(jié)晶時(shí)而停止結(jié)晶等不穩(wěn)定不均衡現(xiàn)象;鹵水體積大,懸在鹵水的晶核與小晶體數(shù)目相對(duì)增多,懸浮時(shí)間也相對(duì)延長(zhǎng),從而擴(kuò)大了與鹵水的接觸面,使晶體生長(zhǎng)速度由于晶體表面積的增大而相應(yīng)減慢;在相同風(fēng)力情況下,鹵深波浪大,上下層鹵水交換進(jìn)行得快,避免表面形成晶核,從而減少粉鹽、片鹽形成。在自然條件下,適當(dāng)深鹵結(jié)晶,控制鹵水過飽和度,降低結(jié)晶速率,提高鹽質(zhì)。
鹵水深度增加,水體增大,太陽(yáng)能吸收率得到提高,但相對(duì)的單位體積水體內(nèi)獲得的能量減小,整個(gè)水體所得到的溫度增加值減少,鹵水與大氣之間的溫度差減小,蒸發(fā)速率下降,或蒸發(fā)量低,結(jié)晶池鹵水過深,濃縮太慢,在一定條件下,較長(zhǎng)時(shí)間不能達(dá)到并超過一定的過飽和度時(shí),晶體生長(zhǎng)速度等于零,影響正常生產(chǎn)。
相同地質(zhì)條件下,增加鹵水深度,水力梯度增加,土壤滲透增加,結(jié)晶鹵水因滲透造成的損失大。
過度增加鹵水深度,要求鹵庫(kù)、塑苫池等設(shè)備設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)高,或要求生產(chǎn)過程中設(shè)備完好率更高,將增加鹽田建造、維修費(fèi)用。結(jié)晶鹵水過深,活碴等操作難,且風(fēng)大浪高時(shí)易側(cè)翻浮板,增加鹵水跑、冒、滴、漏;損壞塑布;沖塌池埝,撞起渾水等。
生產(chǎn)中應(yīng)尋求一定氣象條件下最佳鹵水深度,既充分吸收太陽(yáng)輻射能,又能保持最高蒸發(fā)速率,更好降低滲透、降水等損失,以提高制鹵、結(jié)晶效果。
不同季節(jié)應(yīng)掌握不同結(jié)晶鹵水深度;不同質(zhì)量的鹵水,或產(chǎn)不同質(zhì)量的鹽應(yīng)掌握不同結(jié)晶鹵水深度;結(jié)晶鹵水應(yīng)保證塑苫池簿膜收放的深度(一般高于0.15 m)。
控制結(jié)晶鹵水深度,提高生產(chǎn)年度優(yōu)級(jí)工業(yè)鹽產(chǎn)出率效果的比較,旺產(chǎn)高溫季節(jié)明顯優(yōu)于淡季低溫季節(jié):冬季、春初氣溫較低,蒸發(fā)量比較小,結(jié)晶鹵水濃縮慢,過飽和度小,利于氯化鈉均衡成長(zhǎng),在做好鹽池板、控制鹵水質(zhì)量、塑苫結(jié)晶等條件下,灌池深淺對(duì)鹽產(chǎn)量、質(zhì)量引起的差別很小;高溫季節(jié),氣溫高,蒸發(fā)量大,結(jié)晶鹵水過飽和度大,結(jié)晶速度快,適當(dāng)增加結(jié)晶鹵水深度,控制鹵水過飽和度,減少成核速度,顯著提高鹽質(zhì);旺季蒸發(fā)量數(shù)倍于淡季,產(chǎn)鹽量數(shù)倍于淡季。
目前海鹽生產(chǎn)實(shí)踐證明,常溫下0.3 m范圍內(nèi),結(jié)晶鹵水越深,越有利于優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn),江蘇鹽區(qū)根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂虻茸匀粭l件,結(jié)晶鹵水終止鈉鎂比值不低于3的一級(jí)池,生產(chǎn)優(yōu)級(jí)工業(yè)鹽掌握的鹵水深度(鹽層上)是:灌池(加鹵),低溫季節(jié)0.2 m~0.3 m,高溫季節(jié)0.3 m~0.4 m;結(jié)晶終止,低溫季節(jié)高于0.15 m,高溫季節(jié)高于0.2 m;年平均0.25 m,高溫季節(jié)平均高于0.25 m。
飽和原料礦鹵灌池、結(jié)晶終止(老鹵)的質(zhì)量,與一級(jí)池飽和海水鹵(未攙兌老鹵)結(jié)晶初始、終止質(zhì)量對(duì)比見表1。由表1可知,結(jié)晶鹵水初始、終止及整過程質(zhì)量綜合對(duì)比,礦鹵優(yōu)于海水鹵,而且礦鹵結(jié)晶終止時(shí)氯化鈉含量為290.24 g/L、鎂離子含量為0.26 g/L,分別大于、小于海水鹵相對(duì)應(yīng)的結(jié)晶初始值264 g/L、12.46 g/L,故其它結(jié)晶條件同等,一般灘曬同質(zhì)量?jī)?yōu)級(jí)工業(yè)鹽要求的鹵水深度,礦鹵應(yīng)低于海水鹵。
表1 結(jié)晶鹵水質(zhì)量比較Tab.1 Comparison of quality of crytal brine
礦鹵各月供給量相對(duì)均衡,而灘曬制鹽是露天式季節(jié)性生產(chǎn),各月需求量差距大,各月供需不平衡,受此因素的制約,蒸發(fā)量高的旺季結(jié)晶鹵水深度,成為影響產(chǎn)量、質(zhì)量的重要因素。
公司近2 a礦鹵鹽分月質(zhì)量:一到五月份、十一月份、十二月份質(zhì)量較高,平均氯化鈉含量96.30%,其中優(yōu)級(jí)工業(yè)鹽占期間總產(chǎn)量70.11%(產(chǎn)出率),過去認(rèn)為是期間氣溫低、結(jié)晶速率慢原因,但以五月份而論,蒸發(fā)量、產(chǎn)量是全年最高,同時(shí)質(zhì)量也是較好的,其實(shí)另一原因是期間原料礦鹵供給大于結(jié)晶需求,結(jié)晶鹵水質(zhì)量好、深度足;六月份到十月份質(zhì)量相對(duì)差,平均氯化鈉含量95.94%,其中優(yōu)級(jí)工業(yè)鹽產(chǎn)出率38.42%,既是期間氣溫高、結(jié)晶速率快原因,又是期間原料礦鹵供給小于結(jié)晶需求,結(jié)晶鹵水質(zhì)量差、深度淺原因。
對(duì)公司近2 a六月份到十月份,產(chǎn)出平均氯化鈉含量96.20%以上礦鹵鹽的生產(chǎn)單元進(jìn)行生產(chǎn)調(diào)查,80%以上的生產(chǎn)單元期間結(jié)晶鹵水深度為:灌池0.25 m~0.3 m;結(jié)晶終止0.15 m~0.2 m;各月單池平均0.17 m~0.22 m。借鑒海鹽工藝實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),結(jié)合礦鹵灘曬其它條件,擬定旺產(chǎn)高溫季節(jié)灘曬優(yōu)級(jí)工業(yè)鹽礦鹵深度是:灌池0.25 m~0.3 m;結(jié)晶終止高于0.15 m;平均高于0.20 m。當(dāng)然,擬定的鹵水深度也可應(yīng)用于全年。
調(diào)節(jié)生產(chǎn)年度礦鹵供需平衡。是既能及時(shí)納取淮陰地區(qū)正常供給的礦鹵,又不過量窩存鹵水,既能提高塑苫池利用率,又能確保結(jié)晶工藝條件不降低的主要途徑。
設(shè)淮陰地區(qū)年最多供鹵270萬m3,各月供給量均等,公司年最多產(chǎn)鹽64萬t,根據(jù)公司原鹽生產(chǎn)噸鹽耗鹵量、結(jié)晶單產(chǎn)等預(yù)測(cè)各月份礦鹵需求的盈虧,調(diào)節(jié)全年礦鹵的供需平衡,見表2。由表2知,鹽田結(jié)存鹵水量三月份達(dá)最大值170.22萬m3,每100 m2塑苫池面積占高級(jí)鹵水30.51 m3,十月份達(dá)最低值122.19萬m3,每100 m2塑苫池面積占高級(jí)鹵水21.90 m3,因從四月到十月份制鹽需鹵占全年的76.07%,礦鹵供給量?jī)H占全年的58.33%,綜上,四到十月份礦鹵供給量與制鹽需求量存在17.74%(48.02萬m3)的差距,而冬季、春初儲(chǔ)鹵,四月份到十月份以儲(chǔ)補(bǔ)欠,實(shí)現(xiàn)全年鹵水的供需平衡。
表2 礦鹵結(jié)晶供需平衡預(yù)測(cè)Tab.2 Prediction of supply and demand balance of ore brine crystallization
利用結(jié)晶區(qū)因降水產(chǎn)生的低濃度鹵水或納取海水,在調(diào)節(jié)池、副廳基等蒸發(fā)制鹵,利用管道水輸收鹽產(chǎn)生的粉鹽化鹵及爭(zhēng)取淮陰地區(qū)增加供鹵量,也是補(bǔ)充旺季供鹵能力虧欠,滿足結(jié)晶需求的重要措施。
嚴(yán)格執(zhí)行分曬操作。遵循全年物料平衡原則,量鹵灌池;實(shí)行二級(jí)分曬,第二段鹵水質(zhì)量較低,應(yīng)較前段加深0.03 m~0.05 m,或更深些,控制鹵溫及結(jié)晶速度;結(jié)晶鹵水淺且老,排老鹵條件暫不具備,可通過“串”、“并”結(jié)晶池鹵水方法,降低鹵水濃度,或增加鹵水深度,控制鹵水過飽和度,延長(zhǎng)換鹵周期;一個(gè)換鹵周期內(nèi),達(dá)終止?jié)舛鹊慕Y(jié)晶鹵水一次排除,結(jié)晶過程應(yīng)灌進(jìn)的鹵水一次灌進(jìn)去,或一次加鹵用鹵量較大,也可采用中間描池1次,以增加結(jié)晶過程平均鹵水深度、避免中間零散加鹵造成結(jié)晶鹵水濃度差加大。
完善鹽田設(shè)備完好率。為滿足鹵水儲(chǔ)備、結(jié)晶要求:鹽田技改,增加儲(chǔ)鹵設(shè)備;定期清除土塘、深洼淤泥等,并加固配套的涵閘;塑苫池埝高、寬、坡按工藝標(biāo)準(zhǔn)修復(fù),夯實(shí)拍打,堅(jiān)實(shí)平直,用優(yōu)質(zhì)材料護(hù)坡,并設(shè)置防滲膜;塑苫池進(jìn)鹵、排鹵、排淡口門加高筑實(shí);塑苫池木質(zhì)浮板兩側(cè)捆綁硬塑泡沫板,或配置防浮板下沉支架,增強(qiáng)浮板的漂浮力,及在風(fēng)雨中平穩(wěn)性;維修生產(chǎn)單元內(nèi)調(diào)節(jié)池到各步結(jié)晶池加鹵天溝,其固化或斷面尺寸等,滿足加鹵對(duì)流量、高程的要求;及時(shí)維修好塑布及收放裝置等。
礦鹵灘曬制鹽包括曬制、管道輸洗、堆存控淋工藝流程,產(chǎn)出的優(yōu)級(jí)工業(yè)鹽是“新、深、長(zhǎng)、凈、洗、堆”等工藝環(huán)節(jié),嚴(yán)格控制,精細(xì)管理的綜合結(jié)果,而結(jié)晶鹵水深度在旺產(chǎn)高溫季節(jié)對(duì)鹽產(chǎn)量、質(zhì)量影響明顯,宜灌池0.25 m~0.3 m、結(jié)晶終止高于0.15 m、平均高于0.2 m。