劉 歡,王 遠(yuǎn)

(中鹽鎮(zhèn)江鹽化有限公司,江蘇 鎮(zhèn)江 212114)

1 前言

隨著我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展,氯堿行業(yè)產(chǎn)能迅猛增長,氯化鈉產(chǎn)量逐年上升。制鹽企業(yè)鹵水凈化過程中產(chǎn)生的鹽泥固廢產(chǎn)量大,處理難度大,目前國內(nèi)鹽泥處理方式均以注井回填為主。以中鹽鎮(zhèn)江鹽化有限公司(以下簡稱“公司”)為例,2022年產(chǎn)鹽量150萬t、鹽泥量1.3萬t、鹽泥運輸、注井費用達(dá)50萬元。因此,將鹽泥中碳酸鈣資源進(jìn)行有效利用將是制鹽企業(yè)亟待解決的問題。

2 項目背景

2.1 鹵水凈化的基本原理

鹵水凈化是制鹽生產(chǎn)中非常重要的一個工序, 也稱為鹵水的預(yù)處理,目的是將原鹵中的Ca2+、Mg2+在進(jìn)入加熱室前分離出來,以免其在加熱管中結(jié)垢而影響傳熱。經(jīng)過凈化處理后的鹵水用于真空制鹽, 可提高產(chǎn)品質(zhì)量,提高設(shè)備生產(chǎn)能力以及延長生產(chǎn)周期。

真空制鹽工藝中根據(jù)鹵水成分的不同,有多種鹵水凈化方法,以芒硝型鹵水為例, 比較常用的凈化方法有:燒堿—純堿法、石灰—煙道氣法。公司現(xiàn)有兩套生產(chǎn)裝置,一套為80萬t/a鹽硝聯(lián)產(chǎn),另一套為100萬t/a精制鹽水生產(chǎn)裝置。兩套裝置鹵水凈化工藝均采用燒堿—純堿法。

兩套生產(chǎn)裝置鹵水凈化過程中產(chǎn)生的鈣鎂泥(碳酸鈣和氫氧化鎂)在鹵水凈化車間集中脫水處理后排放。

2.2 鹽泥脫水設(shè)備

公司現(xiàn)有鹽泥脫水設(shè)備是板框壓濾機(jī)。板框壓濾機(jī)工作原理是由隔膜濾板和廂式配板排列組成濾室(濾板兩側(cè)凹進(jìn),每兩塊濾板組合成一廂形濾室)。濾板的表面有麻點和凸臺,用以支撐濾布。濾板兩側(cè)各有把手支托在橫梁上,濾板中心有進(jìn)料孔,邊角上有濾液孔,濾板排列后由壓緊裝置壓緊,壓緊后構(gòu)成一個完整的通道。在進(jìn)料泵的作用下,將需要過濾的物料液體送進(jìn)各濾室,固體被截留至濾室,濾液穿過濾布沿濾板溝槽流至濾液孔通道,排至集液桶。進(jìn)料完成后通過壓榨泵向隔膜濾板注水,濾板膨脹后擠壓濾室中鹽泥,鹽泥被擠壓脫水后形成濾餅。壓榨完成后依次打開濾板卸除濾餅,排至泥渣間,重新壓緊濾板可以開始下一工作循環(huán)。

板框壓濾機(jī)通過強(qiáng)制過濾形成濾餅,濾餅易成型,操作方便,工作效率高。

2.3 鹽泥處理工藝

鹵水反應(yīng)合格后上層清液轉(zhuǎn)入精鹵桶,下層沉淀的泥漿由泥漿泵轉(zhuǎn)入鹽泥桶(T151),再由P153轉(zhuǎn)入沉降桶(T152),清液溢流至母液桶(T153),底部濃縮泥漿則由進(jìn)料泵(P155)泵入壓濾機(jī),濾液流至集液桶(T161)鹽泥濾餅排至泥渣間。具體流程見圖1。

我個人不喜歡汽車廠商通過高調(diào)的設(shè)計來吸引眼球，那些只顧及性能而忽視設(shè)計的做法我也不贊成，此外，符合日常使用習(xí)慣的操作方式同樣不可或缺。那些顛簸得過分的懸架設(shè)定？絕不會得到我的支持。聲浪過于高調(diào)的發(fā)動機(jī)？同樣令我難以接受。因此，奧迪R8 RWS才是我的最佳之選，無論白天還是黑夜，我始終希望與這輛奧迪為伴。

圖1 鹽泥處理工藝流程圖Fig.1 Process flow diagram of salt mud treatment

2.4 鹽泥成分

經(jīng)板框壓濾機(jī)脫水后的鹽泥濾餅主要含量有碳酸鈣、氫氧化鎂以及少許不溶性物質(zhì)和氯化鈉、硫酸鈉等可溶性物質(zhì)。壓濾后的鹽泥主要成分見表1。

表1 壓濾后的鹽泥主要成分Tab.1 Main components of salt mud after pressure filtration %

由于鹽泥中氯化鈉含量高,一直未找到合適的用途,只能作為固廢處理。采用汽車運輸至礦區(qū)用水按比例稀釋后再注入到鹽穴溶腔中,溶腔回填滿了之后再尋找新的溶腔用于處置鹽泥,采用注井的處理方式不僅費用高、CaCO3資源不能得到有效利用同時還浪費鹽穴溶腔。

3 項目改造建設(shè)

3.1 改造方案

鹽泥中的NaCl主要存在于23%水分里,要脫除鹽泥中的NaCl,最簡便的方法是用水稀釋洗滌。

公司與設(shè)計單位多次溝通最終確定在現(xiàn)有鹽泥處理系統(tǒng)基礎(chǔ)上進(jìn)行改造。新建兩個帶濃密機(jī)的沉降桶,將原T152的沉降濃縮液用離心泵(P157)抽入一級混合器加水稀釋混合洗滌,進(jìn)入一級濃密機(jī)(T162)沉降,一級濃密機(jī)沉降后的濃縮液再用離心泵(P158)抽入二級混合器二次加水稀釋混合洗滌,進(jìn)入二級濃密機(jī)(T163)沉降,濃縮液通過進(jìn)料泵(P159)泵入現(xiàn)有壓濾機(jī)脫水處理,最終得到NaCl小于1%的鹽泥產(chǎn)品。二級濃密機(jī)洗滌后溢流清液作為一級洗滌水使用,一級洗滌清液溢流至廢水池回礦區(qū),二級洗滌水來自真空制鹽冷凝水。工藝流程圖見圖2。

整個鹽泥洗滌系統(tǒng)各項參數(shù)按設(shè)計要求連續(xù)運行,物料輸送準(zhǔn)確計量,泵自動連鎖控制,操作連續(xù)平穩(wěn)。利用現(xiàn)有DCS系統(tǒng)實現(xiàn)操作,不增加崗位人員額外工作量。

圖2 改造后的鹽泥處理系統(tǒng)流程圖Fig.2 Flow chart of the modified salt mud treatment system

3.2 投資費用

根據(jù)新工藝在原工藝流程基礎(chǔ)上進(jìn)行改造,利用現(xiàn)場閑置設(shè)備新增兩臺濃密機(jī)、離心泵以及相關(guān)的輔助設(shè)備設(shè)施,改造總費用約需377萬元。現(xiàn)場可用閑置設(shè)備清單見表2,新增設(shè)備清單見表3。

表2 閑置設(shè)備清單Tab.2 Idle equipment list

3.3 項目實施

公司現(xiàn)有兩個備用基礎(chǔ),直徑均為7 m。T163為立柱架空承臺結(jié)構(gòu),設(shè)計總荷載為590 t,符合新建濃密機(jī)結(jié)構(gòu)要求,T162為地面承臺結(jié)構(gòu),設(shè)計總荷載為530 t,設(shè)計單位荷載驗算后將原承臺地面部分拆除,開挖至樁頭位置破除樁頭露出鋼筋,在原樁頭基礎(chǔ)上重新綁扎鋼筋澆筑圈梁、立柱及架空承臺,新建后的結(jié)構(gòu)尺寸與T163結(jié)構(gòu)完全一致。

在架空承臺上依次安裝沉降桶底板、壁板、桶頂桁架、平臺、濃密機(jī),電纜橋架依附護(hù)欄架設(shè)支架安裝,項目于2022-09-10開工建設(shè),年底完工,整個建設(shè)周期不到4個月。

表3 新增設(shè)備清單Tab.3 Newly added equipment list

4 達(dá)到的效果及產(chǎn)生的效益

4.1 達(dá)到的效果

2023-01-04進(jìn)行單臺設(shè)備調(diào)試,2023-01-05系統(tǒng)聯(lián)動試運行,通過兩天控制參數(shù)調(diào)整,2023-01-07鹽泥氯化鈉含量已完全控制在1%以內(nèi),在滿足產(chǎn)品質(zhì)量的前提下處理能力達(dá)到60 t/d,處理能力將達(dá)到2萬t/a,完全滿足公司現(xiàn)有鹽泥產(chǎn)量處理要求。水洗后的鹽泥主要成分見表4。

表4 水洗后的鹽泥主要成分Tab.4 The main components of washed salt mud %

從表4可以看出經(jīng)過壓榨后的鹽泥含水率維持在26%,客戶要求水分控制在20%。針對這一問題,公司將現(xiàn)有鹽泥寄往壓濾機(jī)廠家,進(jìn)行不同等級的壓濾和壓縮空氣吹氣實驗,最終確定了改造方案,在原壓力等級不變的情況下更換帶吹氣功能的濾板和透氣濾布。

改造后的壓濾機(jī)在完成進(jìn)料壓榨工序后利用壓縮空氣吹氣帶走鹽泥中水分,經(jīng)過改造后鹽泥水分順利下降至20%。

4.2 產(chǎn)生的效益

根據(jù)公司往年統(tǒng)計的鹽泥產(chǎn)量1.3萬t測算,經(jīng)過水洗后去除8%氯化鈉,水洗后鹽泥產(chǎn)量約1.2萬t/a,目前銷售價格150元/t(不含運費),銷售收入180萬/a。

改造后的生產(chǎn)運行不增加操作人員,洗滌水使用真空制鹽的蒸發(fā)冷凝水,不產(chǎn)生費用,運行增加的電能消耗約15萬/a。此外鹽泥注井人工費和設(shè)備費用20萬/a(不含運費)將不再產(chǎn)生。通過投資和收益測算,改造后的凈收益將有185萬/a。改造投入377萬元,整個投資回收期2 a左右。

每年大量鹽泥注入鹽井溶腔中,溶腔資源得不到充分利用,鈣鎂鹽泥循環(huán)利用后一方面實現(xiàn)了鹽泥固廢的零排放,另一方面以鹽穴作為儲庫,實現(xiàn)儲氣、儲能功能。

公司目前已與國家重點工程“西氣東輸”、“川氣東送”、“港華燃?xì)狻焙献鹘ǔ啥鄠€儲氣庫并投產(chǎn)。國內(nèi)首個鹽穴壓縮空氣發(fā)電站已投產(chǎn)運行。

5 結(jié)束語

鹵水凈化過程中產(chǎn)生的鈣鎂鹽泥經(jīng)洗滌后降低鹽泥中含鹽量,用于化工企業(yè)處理廢酸,不僅為鹽泥的合理處置找到了一條新出路,解決了制鹽企業(yè)固廢處理問題,同時解決了化工企業(yè)廢液處理問題,實現(xiàn)了鹽泥變廢為寶的過程,也給企業(yè)帶來了一定的經(jīng)濟(jì)效益,在環(huán)境保護(hù)、資源利用、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)方面具有重要意義。