應(yīng)用價(jià)值工程提高明礬收得率

陳　萍

摘 要:溫州礬礦是我國(guó)鉀明礬生產(chǎn)的重要基地,素有“中國(guó)礬都”之稱(chēng)。主產(chǎn)品鉀明礬廣泛應(yīng)用于食品添加、化工、醫(yī)藥和國(guó)防等行業(yè)。然而,溫州礬礦又是百年老礦,現(xiàn)仍沿用傳統(tǒng)的“水浸法”工藝生產(chǎn)明礬。該工藝存在著明礬收得率低、能量損耗大、生產(chǎn)周期長(zhǎng)和“三廢”污染嚴(yán)重等問(wèn)題。特別在當(dāng)前原料漲價(jià)、生產(chǎn)工序成本不斷增加下,礬礦多次要求下屬生產(chǎn)單位必須提高明礬收得率,以增質(zhì)、增收、增益,但由于種種原因見(jiàn)效甚微。為了改變這種狀況,文章論述了試用價(jià)值工程(簡(jiǎn)稱(chēng)VE)探索解決明礬收得率低的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞:價(jià)值工程 明礬收得率 功能分析 實(shí)施效果

中圖分類(lèi)號(hào):F234 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

文章編號(hào):1004-4914(2009)08-293-02

一、VE的對(duì)象選擇

現(xiàn)行的水浸法煉礬工藝主要由煙煤煅燒、自然風(fēng)化、加溫溶解和結(jié)晶分離四單元組成。影響收得率的因素見(jiàn)圖1。

如果我們將礦石進(jìn)廠直至成品出廠的整個(gè)煉礬過(guò)程的各上工序視為下工序的“工廠”,下工序視為上工序的“用戶(hù)”,那么,對(duì)任何一個(gè)工藝單元,只要“工廠”的“產(chǎn)品”不能很好地滿(mǎn)足“用戶(hù)”的需要,就應(yīng)該對(duì)“產(chǎn)品”進(jìn)行分析和改造。從圖1可以發(fā)現(xiàn),煉礬工藝流程的許多環(huán)節(jié)(工序)存在著不能滿(mǎn)足“用戶(hù)”需要的情況。為突出重點(diǎn),抓住主要因素,我們?cè)囉肁BC法來(lái)選擇VE的工作對(duì)象。根據(jù)以前技術(shù)部門(mén)對(duì)煉礬生產(chǎn)過(guò)程中測(cè)得各單元明礬損失數(shù)據(jù),可以清楚知道,在明礬生產(chǎn)各過(guò)程中,損失量最大的是結(jié)晶工序和煅燒工序,因此,選擇該兩項(xiàng)工序作為VE的對(duì)象。

二、功能分析

1.煅燒工序的功能分析。煅燒工序的功能是使礦石復(fù)合物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行脫水分解,破壞礦化結(jié)構(gòu),軟化礦石,形成熟石,使下工序容易得到KAI(SO4)4(明礬的主要成分)。但在煅燒高溫過(guò)程中,明礬礦石的硫酸鋁有效成分分解出SO3,與爐中的煤(C元素或CO氣體)反應(yīng)產(chǎn)生SO2氣體和活性較差的氧化鋁,這影響到后工序浸出液中鋁鉀含量的不平衡,硫酸鉀過(guò)剩,硫酸鋁不足。由此對(duì)于煅燒工序來(lái)說(shuō),存在著沒(méi)有滿(mǎn)足“用戶(hù)”(下工序)的不足功能,又存在用戶(hù)不需的過(guò)剩功能(K2SO4過(guò)剩),這直接影響著明礬收得率。在定義上述功能情況的基礎(chǔ)上進(jìn)行功能整理,功能整理,如圖2所示。

從圖中我們可以對(duì)功能情況作一粗略分析:(F2)和(F3)是實(shí)現(xiàn)(F1)的手段,而正是功能(F1)和(F2)產(chǎn)生SO3和活性差的氧化鋁,造成下道工序的不足功能和過(guò)剩功能。詳細(xì)計(jì)算(F1)和(F2)的功能價(jià)值,將帶來(lái)一系列的難點(diǎn),我們更感興趣的是在其上位功能(F1)中考慮,以使我們有更廣闊的視野,實(shí)現(xiàn)(F1)的功能。根據(jù)礬礦多年的經(jīng)驗(yàn)積累,應(yīng)該擺脫現(xiàn)有煅燒工藝的束縛,進(jìn)行技術(shù)革新,以新的手段來(lái)實(shí)現(xiàn)分離礦石的功能。

2.結(jié)晶工序的功能分析。結(jié)晶工序是煉礬工藝流程形成產(chǎn)品的最未工序,其功能是使加溫后的浸出液在結(jié)晶池進(jìn)行固液分離,析出產(chǎn)品明礬。我們可以用因果分析圖找出結(jié)晶工藝中明礬損失的主要原因,進(jìn)一步明確結(jié)晶工藝中價(jià)值工程的對(duì)象可知,結(jié)晶工序影響明礬收得率低的關(guān)鍵是結(jié)晶工藝和設(shè)備問(wèn)題。帶漿浸出液的自然沉降結(jié)晶,對(duì)明礬收得率有直接嚴(yán)重影響。溶出溫度過(guò)高容易產(chǎn)生明礬水解造成鹽基性明礬沉淀;反之,容易產(chǎn)生池底明礬與漿混合。又由于浸出液與室溫?zé)峤粨Q速度緩慢,直接影響明礬結(jié)晶速度,一般情況下結(jié)晶周期需16~18天,占用了過(guò)多的生產(chǎn)場(chǎng)地。另外,在夏季高溫氣候下,沉降在池底的顆粒較細(xì)的帶漿——二級(jí)明礬只能用飽和液清洗,造成礬水含礬流失;同時(shí),最底部的微細(xì)顆粒明礬還要進(jìn)行二次溶解損失加工,排列出功能系統(tǒng)圖(圖3)。

根據(jù)功能系統(tǒng)圖,我們運(yùn)用0—4強(qiáng)制確定法確定功能重要系數(shù);結(jié)合現(xiàn)參考的資料計(jì)算各功能的目前成本;按礦部提高收得率的要求確定各功能目標(biāo)成本(功能評(píng)價(jià)值)。

具體的數(shù)據(jù)和最終得到的功能價(jià)值系數(shù)表明(表略),可以將功能F1-1和F1-3作為工作對(duì)象,我們重點(diǎn)選擇F1-1。F1-1功能價(jià)值系數(shù)為0.64,明顯地反映出功能成本過(guò)高,同時(shí)F1-1功能是否真正滿(mǎn)足上位功能的要求,也是需要我們認(rèn)真考慮的問(wèn)題。

三、改進(jìn)方案的擬定、優(yōu)化

擬定改進(jìn)方案并進(jìn)行優(yōu)化,這是一個(gè)復(fù)雜的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)問(wèn)題,因?yàn)槊恳粋€(gè)方案的提出要受到工藝條件、設(shè)備、安全環(huán)保以及資金來(lái)源、投資回收期限等多種因素的制約。根據(jù)筆者在工廠的工作實(shí)踐,綜合QC小組活動(dòng)的有關(guān)資料,提出提高明礬收得率的方案。

方案(1)改變“水浸法”工藝,采用“浸酸法”。此法理論可行,但設(shè)備材質(zhì)的腐蝕問(wèn)題不易解決,制造費(fèi)用較高,不經(jīng)濟(jì),只好暫時(shí)擱置。

方案(2)采用浸出液中補(bǔ)加硫酸鋁的方法,硫酸鋁采用自制。根據(jù)礬礦1997年硫酸鋁試報(bào)告及QC小組試驗(yàn),在每池浸出液中加入含AL2037%的液體硫酸鋁2噸,可增產(chǎn)明礬約813KG,相當(dāng)節(jié)約礬砂1.6噸,礦石收得率提高到63.47%,明礬收得率可提高10%,年可增產(chǎn)明礬1000噸,相當(dāng)于節(jié)約標(biāo)礦2.4萬(wàn)噸,且利用礦漿近3000噸,(礦漿用于自制硫酸鋁,補(bǔ)加浸出液),減少了礦石消耗,延長(zhǎng)礦山服務(wù)年限,利用了礬漿3000噸,減少三廢污染,在提高明礬收得率方面具有重要的意義。此項(xiàng)方法經(jīng)有關(guān)科技單位確認(rèn),理論可靠,工藝可行,是個(gè)選擇方案,但由于投資資金來(lái)源緊張,工藝成本高,目前采用此方案尚欠現(xiàn)實(shí)。

方案(3)針對(duì)結(jié)晶工序礬漿流失嚴(yán)重的問(wèn)題,改造結(jié)晶工序。利用細(xì)結(jié)晶工藝車(chē)間的現(xiàn)有六臺(tái)壓液機(jī)(該車(chē)間因故停產(chǎn),機(jī)器設(shè)備擱置無(wú)用),不用另外投資,把明礬加溫溶解后的浸出液接到新工藝車(chē)間的板框壓濾機(jī)進(jìn)行壓濾,以達(dá)到固液分離,用75°C~80°C的母液熱水漂洗濾餅(礬漿)中含有的明礬,再將壓濾后的明礬精液采用閉封管道放入結(jié)晶池進(jìn)行結(jié)晶,解除了微細(xì)顆明礬二次溶解工序的不必要功能,增強(qiáng)保證了結(jié)晶工序固液分離的必要功能。此外,還應(yīng)嚴(yán)格控制上工序(滾筒洗砂機(jī))對(duì)砂池浸出液的溶出溫度、濃度比,防止各管道的跑、冒、阻、漏,并對(duì)參加壓濾工序人員進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn),提高整個(gè)工序的綜合必要功能。經(jīng)過(guò)方案綜合評(píng)價(jià),發(fā)現(xiàn)方案(3)最優(yōu)。

四、方案實(shí)施效果評(píng)價(jià)

為了進(jìn)一步探討采用板框壓濾機(jī)壓濾后浸出液靜止結(jié)晶,提高一級(jí)品率,并且逐步減少二級(jí)品消除雜質(zhì),縮短結(jié)晶周期,能產(chǎn)生多少經(jīng)濟(jì)效益的問(wèn)題,對(duì)現(xiàn)行自然結(jié)晶進(jìn)行測(cè)量,和對(duì)壓濾機(jī)結(jié)晶(方案3)進(jìn)行預(yù)算,結(jié)果表明,自然靜止結(jié)晶生產(chǎn)一噸明礬礬漿排放量1.54M3、漿量0.49噸、明礬損失量79.28千克洗二級(jí)品損失量(重復(fù)功能)15.85千克,合計(jì)噸礬損失95千克占明礬產(chǎn)量9.5%(不包括系統(tǒng)損失)。壓濾靜止結(jié)晶按壓濾機(jī)功能數(shù)據(jù)折算,壓濾靜止結(jié)晶噸礬漿重42.3千克,損失明礬27.7千克只占明礬產(chǎn)量的2.77%,由此可見(jiàn),采用壓濾明礬浸出液進(jìn)行靜止結(jié)晶,這種“土洋”結(jié)合的生產(chǎn)方法不僅大大提高了明礬質(zhì)量而且提高了明礬收得率,達(dá)到減少礬漿污染的目的,有利于礦產(chǎn)資源的充分利用。筆者認(rèn)為采用這種方案生產(chǎn)是目前提高明礬收得率的最佳選擇。

五、提高明礬收得率、增加效益

1.可增產(chǎn)明礬,提高明礬收得率。采用(方案3)壓濾靜止結(jié)晶,以噸礬產(chǎn)量折算可比自然結(jié)晶多產(chǎn)明礬67.41千克,按年產(chǎn)明礬4萬(wàn)噸計(jì),全礦每年可多產(chǎn)明礬2696噸?？紤]壓濾結(jié)晶其他因素,按壓濾收得率73%推算,可增產(chǎn)明礬1968噸。若按現(xiàn)有六臺(tái)壓濾機(jī)計(jì)算,一年約可增產(chǎn)明礬656噸,以礬價(jià)1700元/噸計(jì),可增產(chǎn)值111.52萬(wàn)元,上交17%增值稅18.96萬(wàn)元,實(shí)際增收92.56萬(wàn)元,付年維持生產(chǎn)成本42萬(wàn)元,得凈利潤(rùn)50.56萬(wàn)元。

2.縮短明礬結(jié)晶周期5天,加快資金周轉(zhuǎn),按六臺(tái)壓濾機(jī)生產(chǎn)能力計(jì)算,每天10池,池產(chǎn)3.47噸,噸礬成本860元,可少占用資金149210元,年息按9%計(jì)算可節(jié)約財(cái)務(wù)費(fèi)用13429元。

以上分析和方案措施,只是筆者應(yīng)用VE提高明礬收得率的探索與總結(jié),方案的可行性和實(shí)施效果有待專(zhuān)家進(jìn)一步評(píng)定。

(作者單位:溫州礬礦 浙江溫州 325000)

(責(zé)編:鄭釗)