鹵水凈化鹽泥生產(chǎn)沉淀碳酸鈣的研究

曾華明，曹 嶸，陳圣儒

(湖南省湘衡鹽化有限責(zé)任公司，湖南 衡陽(yáng) 421006)

1 前言

湖南省湘衡鹽化有限責(zé)任公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“公司”)鹽硝聯(lián)產(chǎn)原料來(lái)自地下400 m～1 000 m的中生代沉積巖鹽，采用石灰—煙道氣二級(jí)鹵水凈化工藝，主要工藝流程如圖1。

其中，一級(jí)凈化中沉淀鹽泥主成分為硫酸鈣、氫氧化鎂、未反應(yīng)的氫氧化鈣及泥沙等，二級(jí)凈化中沉淀鹽泥主要成分為碳酸鈣。目前，兩種廢渣與精鹵混合成泥漿，用泥漿泵將其注入地下采鹵后形成的溶腔內(nèi)，不僅造成了大量精鹵浪費(fèi)，而且存在環(huán)保隱患，幾年后地下溶腔被填滿(mǎn)，因此，必須尋找鹽泥廢渣去處。

圖1 石灰-煙道氣二級(jí)鹵水凈化工藝流程圖Fig.1 Flow chart of lime-flue gas secondary brine purification process

2 碳酸鈣的市場(chǎng)現(xiàn)狀

近年來(lái)沉淀碳酸鈣的應(yīng)用發(fā)展很快,目前已作為填充劑廣泛應(yīng)用于橡膠、塑料、造紙、涂料、油漆等領(lǐng)域。二級(jí)鹵水凈化鹽泥主要成分及工業(yè)沉淀碳酸鈣標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1、表2。通過(guò)對(duì)比表1與表2，發(fā)現(xiàn)二級(jí)鹽泥中除pH值、細(xì)度不符合HG/T 2226-2010要求，其余指標(biāo)均已經(jīng)達(dá)到或優(yōu)于工業(yè)沉淀碳酸鈣一等品要求。如果能將鹵水二級(jí)凈化的鹽泥中的碳酸鈣變廢為寶生產(chǎn)出符合沉淀碳酸鈣指標(biāo)要求的產(chǎn)品，不僅解決了廢渣的凈化處理問(wèn)題，還能創(chuàng)造一定經(jīng)濟(jì)效益。

3 工藝方案

將鹵水二級(jí)凈化廢渣經(jīng)過(guò)除渣、過(guò)濾、洗滌、除渣、研磨、脫水、干燥、篩分等工序得到最終符合標(biāo)準(zhǔn)的沉淀碳酸鈣成品。

表1 二級(jí)鹵水凈化鹽泥主要成分Tab.1 Main components of secondary brine purification salt mud

表2 HG/T 2226-2010工業(yè)沉淀碳酸鈣標(biāo)準(zhǔn)表Tab.2 HG/T 2226-2010 industrial precipitated calcium carbonate standard table

注：a是在食品包裝紙、兒童玩具和電子產(chǎn)品填料生產(chǎn)時(shí)需控制的指標(biāo)

3.1 除渣

二級(jí)鹽泥漿液與適量生石灰混合后由排泥泵泵入旋流脫渣器脫渣，旋流脫渣器的溢流漿進(jìn)入振動(dòng)篩進(jìn)一步脫渣，出渣口接振動(dòng)篩，回收一部分碳酸鈣漿液；經(jīng)兩次脫渣，雜質(zhì)去除率可達(dá)到99%，去除的渣由螺旋輸送機(jī)送入儲(chǔ)渣罐，碳酸鈣漿液流入中間漿罐。

3.2 過(guò)濾洗滌

經(jīng)除渣的漿液由漿液泵泵入旋流器，旋流器底流漿液進(jìn)入一級(jí)壓濾機(jī)，壓濾的濾液水與旋流器溢流清液混合用于鹵水一級(jí)凈化系統(tǒng)的石灰乳消化，再次進(jìn)入鹵水凈化系統(tǒng)，濾餅進(jìn)二級(jí)洗滌槽與洗滌水?dāng)嚢杌旌险{(diào)節(jié)到適當(dāng)濃度(質(zhì)量比10%左右)，泵入二級(jí)壓濾機(jī)進(jìn)行壓濾，濾液水與一級(jí)鹵水凈化廢渣混合一同注入廢井，二級(jí)壓濾機(jī)濾餅進(jìn)三級(jí)洗滌槽與洗滌水?dāng)嚢杌旌险{(diào)節(jié)到適當(dāng)濃度，泵入二級(jí)壓濾機(jī)進(jìn)行壓濾，濾液水補(bǔ)充作為洗滌水進(jìn)二級(jí)洗滌槽……以此類(lèi)推，經(jīng)過(guò)五級(jí)壓濾機(jī)壓濾后，濾餅進(jìn)入研磨緩沖罐與水混合，加入適量的分散劑、助磨劑調(diào)節(jié)成適當(dāng)?shù)臐{液。圖2為鹽泥過(guò)濾洗滌工藝流程圖。

圖2 鹽泥過(guò)濾洗滌工藝流程圖Fig.2 Flow chart of salt mud filtration washing process

3.3 濕法研磨

緩沖罐內(nèi)調(diào)制好的碳酸鈣漿液由研磨泵打入濕法研磨機(jī)研磨，研磨機(jī)由冷卻塔循環(huán)水冷卻；研磨好的碳酸鈣漿液由漿泵送入振動(dòng)篩，去除雜質(zhì)后流入精漿罐。圖3為濕法研磨工藝流程圖。

圖3 濕法研磨工藝流程圖Fig.3 Flow chart of wet grinding process

3.4 脫水干燥包裝工段

碳酸鈣精漿由增稠器增濃至40%左右，再由漿液泵泵至廂式隔膜壓濾機(jī)內(nèi)壓濾，濾液水流入濾液罐后泵至研磨緩沖罐內(nèi)洗滌，濾餅由皮帶輸送機(jī)送至定量給料機(jī)，由粉碎機(jī)粉碎后進(jìn)行閃蒸干燥，干燥機(jī)內(nèi)含塵廢氣由引風(fēng)機(jī)引出，經(jīng)布袋除塵器過(guò)濾后排出，干燥冷凝水用作洗滌工序的補(bǔ)水。

干燥后的碳酸鈣經(jīng)打散解聚后，由螺旋輸送機(jī)、管鏈輸送機(jī)送至成品庫(kù)緩沖倉(cāng)，倉(cāng)頂配有除塵器；冷卻的碳酸鈣由螺旋輸送機(jī)送至氣流篩分機(jī)，篩分的碳酸鈣由旋風(fēng)收料器、布袋收料器收集后，經(jīng)螺旋輸送機(jī)送至單嘴包裝機(jī)，成品包裝出廠。圖4為干燥包裝工藝流程圖。

圖4 干燥包裝工藝流程圖Fig.4 Flow chart of dry packaging process

4 物料平衡計(jì)算

4.1 計(jì)算基準(zhǔn)

以公司二級(jí)鹵水凈化日排泥3次，每次200 m3，其中，碳酸鈣(干基)12 t/次，年運(yùn)行330 d計(jì)，鹵水NaCl含量300 g/L；密度1.2 kg/L，洗滌水密度取1 kg/L，固體含廢渣5%計(jì)。洗滌水采用工業(yè)水，工業(yè)水水質(zhì)Cl-≤50 mg/L，假設(shè)攪拌后濾餅可溶性雜質(zhì)能完全溶解均勻。

則泥漿處理量25 m3/h，每天24 h處理。按330 d/a計(jì)算，其中，CaCO3為1.5 t/h、NaCl為7.5 t/h、泥漿中雜質(zhì)0.08 t/h(結(jié)垢的大塊碳酸鈣、鐵銹以及其他雜質(zhì))。

4.2 物料平衡計(jì)算

(1) 第一次除渣。泥漿中含有一些鐵銹、桶壁結(jié)塊的碳酸鈣、以及生產(chǎn)過(guò)程中帶入的其他雜質(zhì)等，其中大塊的，可用振動(dòng)篩除去，除渣率會(huì)達(dá)到90%以上，CaCO3丟失率3%。

除渣后泥漿中：CaCO31 500×97%=1 455 kg/h；雜質(zhì) 80×10%=8 kg/h；NaCl 7 500×100%=7 500 kg/h；泥漿中固體成分含有：CaCO31 455÷(1 455+8)=99.45%；雜質(zhì) 8÷(1 455+8)=0.55%。

(2) 過(guò)濾洗滌。過(guò)濾機(jī)濾餅含水量按30%計(jì)(重量比)，每次過(guò)濾固體物的丟失率為5%，一級(jí)過(guò)濾的濾液水為精鹵，直接回二級(jí)凈化反應(yīng)桶，二級(jí)過(guò)濾的濾液水外排用于采鹵，其余幾級(jí)過(guò)濾的濾液水均全部作為洗滌水補(bǔ)充，因此整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)，總過(guò)濾固體物丟失率約5%。

第一次過(guò)濾，濾餅中固體物(CaCO3，雜質(zhì)) 1 463×95%=1 389.85 kg/h，含鹵水 1 389.85÷70%×30%=595.65 kg/h，其中NaCl 595.65÷1 200×300=148.91 kg/h。濾液水固體物(CaCO3，雜質(zhì)) 1 463×5%=73.15 kg/h，NaCl 7 500-148.91=7 351.09 kg/h。

五次壓濾后，濾餅中固體物(CaCO3，雜質(zhì))1 463×95%=1 389.85 kg/h，濾餅含水 1 131.35÷70%×30%=484.86 kg/h。

(3) 第二次脫渣。經(jīng)脫渣器脫渣處理后，CaCO3的丟失率為3%，雜質(zhì)除去80%，損失CaCO31 389.85×99.45%×3%=41.47 kg/h，雜質(zhì)1 389.85×0.55%×80%=6.12 kg/h。

脫渣后，CaCO31 389.85-41.47=1 348.38 kg/h；雜質(zhì)：1 389.85×0.55%×20%=1.53 kg/h，固體物(CaCO3，雜質(zhì)) 1 348.38+1.53=1 349.91 kg/h；CaCO3含量 1 348.38÷1 349.91=99.89%。

(4) 濕法研磨，脫水干燥。濕法研磨及脫水干燥丟失率為3%，含水量約0.3%;固體物(CaCO3，雜質(zhì)) 1 349.91×97%=1 309.41 kg/h。

綜上所述，CaCO3回收量 1 309.41×99.89%=1 307.97 kg/h；CaCO3回收率 1 307.97÷1 500=87.20%；CaCO3產(chǎn)量 1 307.97÷99.7%=1 311.91 kg/h；CaCO3純度(干基) 1 309.41÷1 311.91=99.8%；年產(chǎn)量 1 311.91 kg/h×24×330=10 390t/a；年回收精鹵 7 351.09 kg/h÷300×24×330=19 406 8.8 m3。

5 結(jié)語(yǔ)

以石灰—煙道氣鹵水凈化工藝中二級(jí)反應(yīng)固廢鹽泥為原料，生產(chǎn)沉淀碳酸鈣，不僅為鹽泥的安全處置找到一條新的出路，解決了采用石灰—煙道氣鹵水凈化工藝的兩堿行業(yè)和制鹽企業(yè)固廢處理問(wèn)題，同時(shí)綜合利用了礦物資源，實(shí)現(xiàn)變廢為寶的目標(biāo)，而且給企業(yè)帶來(lái)一定的經(jīng)濟(jì)效益，在環(huán)保及拓展循環(huán)經(jīng)濟(jì)方面也具有積極意義。