吉蘭泰鹽湖灘曬鹽質(zhì)量改進(jìn)措施與應(yīng)用

張 瑋

(中鹽內(nèi)蒙古化工股份有限公司,內(nèi)蒙古 阿拉善 750333)

1 前言

吉蘭泰鹽湖灘曬鹽生產(chǎn)基地位于鹽湖西北方,總占地面積為380 000 m2,年產(chǎn)量約8萬t。以飽和鹵水為原料。飽和鹵水在調(diào)節(jié)池沉淀澄清后灌入結(jié)晶池,結(jié)晶生產(chǎn)采用薄膜鋪底,新鹵通過自然蒸發(fā)濃縮結(jié)晶曬鹽,機(jī)械收鹽工藝。

近幾年隨著鹽湖晶間鹵水水位的持續(xù)降低,灘曬鹽用鹵水主要依靠機(jī)械洗鹽北線壩外原料區(qū)內(nèi)引入淡水溶鹽制鹵提供,由于在鹽層溶解過程中同時(shí)溶解部分雜質(zhì)(硫酸鈣、硫酸鈉)在鹵水中,在制鹽過程中蒸發(fā)析出;同時(shí)灘曬鹽兩期建設(shè)地處鹽湖沙塵高發(fā)中心和粉塵重點(diǎn)源區(qū),不溶性粉塵摻雜在產(chǎn)品中質(zhì)量難以控制;原料直接落坨,無洗滌、篩分、苫蓋等工序質(zhì)量控制,生產(chǎn)的產(chǎn)品難以滿足工業(yè)鹽質(zhì)量需求,同時(shí)隨著硫酸鈣雜質(zhì)的持續(xù)富集,灘曬過程中出現(xiàn)新的問題,大量硫酸鈣隨灘曬鹽共析,產(chǎn)品理化指標(biāo)不合格,只能降級內(nèi)部消化,為提高灘曬鹽產(chǎn)品質(zhì)量,從生產(chǎn)源頭進(jìn)行工藝控制,增加產(chǎn)品附加值,因此對灘曬鹽生產(chǎn)工藝進(jìn)行管控,并更新原料篩分洗滌設(shè)備,充分對原料進(jìn)行篩選、洗滌,從而減少低價(jià)值的產(chǎn)品輸出,提高產(chǎn)品適用范圍。

2 生產(chǎn)現(xiàn)狀分析

2.1 生產(chǎn)現(xiàn)狀

(1)2020—2022年通過對灘曬鹽清鹵取樣分析,鹽湖鹵水中鈣離子呈遞增的趨勢,2020年灘曬鹽清鹵鈣離子平均值為0.34 g/L,硫酸鈣平均值為1.15 g/L;2021年灘曬鹽清鹵鈣離子平均值為0.54 g/L,硫酸鈣平均值為1.88 g/L,2022年灘曬鹽清鹵鈣離子平均值為0.96 g/L,硫酸鈣平均值為2.53 g/L,3 a同比鹵水中鈣離子增加了近3倍。

(2)通過測定,溫度范圍為25～35 ℃,吉蘭泰鹽湖鹵水硫酸鈣的飽和溶解度為1.74～1.96 g/L,2022年灘曬鹽鹵水中硫酸鈣含量均在2 g/L以上,硫酸鈣達(dá)到過飽和以固體的形式大量析出,造成灘曬鹽中鈣離子、硫酸根離子嚴(yán)重超標(biāo)。

(3)清鹵中雜質(zhì)含量見表1。

表1 清鹵水中雜質(zhì)含量統(tǒng)計(jì)表

從表1數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)看,造成灘曬鹽硫酸根含量過高的原因認(rèn)為是硫酸鈣、硫酸鈉共同作用下與氯化鈉共析造成的。2022年以前灘曬鹽清鹵水中硫酸鎂含量平均在15～20 g/L左右,隨著北壩外持續(xù)溶鹽制鹵,鹽礦逐漸減少,雜質(zhì)富集量較多,溶鹽過程中大量溶解硫酸鹽雜質(zhì),清鹵中硫酸鎂含量最高達(dá)到42.44 g/L,鹵水中攜帶大量硫酸根以硫酸鎂的形式存在,由于溶鹽制鹵時(shí)鹵水相對氯化鈉未完全飽和,首先將硫酸鈣析出,隨高溫持續(xù)進(jìn)行,一部分硫酸鈉以無水芒硝的形式析出,結(jié)晶出的再生鹽中硫酸鈣、硫酸鈉大量存在,導(dǎo)致成品硫酸根含量高至2%～3%。

2.2 原因分析

(1)碳酸鈣(CaCO3)到7.10 °Be′析出過半,至16.70 °Be′全部析出。

(2)硫酸鈣(CaSO4)超過14 °Be′開始析出,16.8～20.6 °Be′析出量最大(占64.2%);到22 °Be′析出80%以上,當(dāng)鹵水達(dá)到飽和點(diǎn)時(shí)硫酸鈣析出81.08%,濃縮至26.25 °Be′時(shí)可析出94.35%,到30 °Be′時(shí)全部析出。

(3)氯化鈉(NaCl)在24.8～26 °Be′時(shí)開始析出,到28.5 °Be′約析出70%,到30.2 °Be′時(shí)約析出78.9%,到35 °Be′時(shí)析出91.3%,母液中尚存8.7%。

(4)硫酸鎂(MgSO4)在氯化鈉析出時(shí),鹵水中硫酸鎂尚未飽和,不能呈晶體析出僅由母液中帶出微量,到30.2 °Be′時(shí)累計(jì)可帶出總含量的2.4%;當(dāng)超過32.4 °Be′時(shí),開始成晶體析出;到35 °Be′時(shí)帶出量與析出量共占總含量的25.2%,母液中尚存74.8%。

(5)氯化鎂(MgCl2)當(dāng)氯化鈉析出時(shí),氯化鎂同樣也被母液帶出微量;到35 °Be′時(shí)累計(jì)帶出量只占總含量的4.6%。

(6)硫酸鈉析出規(guī)律見表2。

表2 硫酸鈉(Na2SO4·10H2O)析出規(guī)律

從表2數(shù)據(jù)可以看出,20.40 °Be′的鹵水冷凍芒硝,含89.00% Na2SO4·10H2O,質(zhì)量高,但產(chǎn)量較低;24.30 °Be′的鹵水,芒硝的析出率最大,但質(zhì)量稍低。為使芒硝高產(chǎn)優(yōu)質(zhì),鹵水的比重以稍低于24 °Be′較宜。

3 采取措施

針對此問題采取相應(yīng)措施,使灘曬鹽質(zhì)量滿足生產(chǎn)銷售需求。

(1)兌鹵結(jié)晶。根據(jù)老鹵質(zhì)量較好的條件與不飽和鹵水進(jìn)行攙兌,一方面降低結(jié)晶過程中硫酸鈣的析出,一方面提高濃度,不浪費(fèi)鹵水。

(2)灌洗采池。為減少雜質(zhì)和不溶物沉積于池底對后期質(zhì)量造成影響,在收完鹽后對采池灌入淡水進(jìn)行徹底清洗。

(3)結(jié)晶后的苦鹵排放至鹵水回收庫,與新鹵摻兌使用。

(4)為提高再生鹽質(zhì)量,使用振動(dòng)篩對原料進(jìn)行篩分洗滌,降低再生鹽中雜質(zhì)含量。

(5)條件允許情況下,利用不飽和鹵水中硫酸鈣先行析出的條件,將即將飽和的鹵水(22～24 °Be′)自然蒸發(fā),取樣檢測,待鹵水中雜質(zhì)含量降低,硫酸鈣析出后,將鹵水放入結(jié)晶池,蒸發(fā)析鹽,從而降低析鹽過程中硫酸鈣的析出量。

(6)對每期灘曬鹽采取篩分洗滌,除去不溶物及細(xì)碎硫酸鈣等雜質(zhì)。

4 措施實(shí)施

(1)根據(jù)硫酸鈣在未達(dá)到氯化鈉飽和前先行析出的條件,在灘曬鹽溶鹽補(bǔ)水方池進(jìn)行調(diào)節(jié),不飽和鹵水在方池中自然蒸發(fā),待硫酸鈣析出,鹵水達(dá)到飽和后(26～27 °Be′),將鹵水直接排入清鹵溝,提高鹵水質(zhì)量(圖1)。

圖1 新工藝流程圖

(2)根據(jù)硫酸鈉析出規(guī)律,冬季20～24 °Be′氯化鈉不飽和鹵水,芒硝析出量與鹵水的比重成正比,利用這一規(guī)律,10月份霜降后在北壩外方池對鹵水進(jìn)行調(diào)節(jié),待芒硝析出后,將析硝后的鹵水進(jìn)行灌池,可提高灘曬鹽來年一期質(zhì)量。

(3)為減少硫酸鹽類雜質(zhì)和不溶物沉積于池底對后期質(zhì)量造成影響,在收完鹽后對采池灌淡水進(jìn)行徹底清洗,直至將沉積的雜質(zhì)層清洗干凈后,再進(jìn)行灌鹵生產(chǎn)。

(4)實(shí)施前所有老鹵都排入了溶鹽補(bǔ)水方坑,過多雜質(zhì)的帶入,影響后期灘曬鹽產(chǎn)品質(zhì)量。實(shí)施后所有老鹵都排入新的老鹵池,減少了老鹵雜質(zhì)對后期灘曬鹽產(chǎn)品質(zhì)量的影響。老鹵池內(nèi)鹵水冬季凍硝結(jié)束后凈化鹵水放入鹽湖繼續(xù)循環(huán)利用。

(5)對北壩外西部礦區(qū)進(jìn)行勘探,根據(jù)鹽層厚度分布情況有針對性的引入淡水進(jìn)行溶鹽制鹵,并采取高效率的方式提高溶解能力,提高鹵水濃度和品味。

(6)進(jìn)行氯化鈣液與灘曬鹽鹵水?dāng)v兌試驗(yàn),利用鹽藻車間閑置養(yǎng)殖池作為試驗(yàn)地點(diǎn),將灘曬鹽硫酸根含量高的鹵水與澄清后的蒸氨廢液兌鹵反應(yīng)后制得低硫酸根離子鹵水進(jìn)行灘曬試驗(yàn),取得基礎(chǔ)數(shù)據(jù)為后續(xù)凈化鹵水的實(shí)施提供參考。目的是生產(chǎn)低硫酸根離子、低鎂離子工業(yè)鹽,用于鈉鹽原料,生產(chǎn)符合鈉鹽原料質(zhì)量要求的產(chǎn)品,降低精制工業(yè)鹽成本消耗。工藝調(diào)整前后結(jié)晶再生鹽質(zhì)量對比見表3。

表3 以26#、30#結(jié)晶池為例工藝調(diào)整前、后結(jié)晶再生鹽質(zhì)量對比

5 制定鞏固措施

(1)清理結(jié)晶池、調(diào)節(jié)池——制鹵調(diào)節(jié)(達(dá)到25 °Be′)—儲(chǔ)鹵池抽鹵—調(diào)節(jié)池澄清—灌池—結(jié)晶池自然蒸發(fā)—活碴(中途不進(jìn)行換水,只加鹵)—收鹽—振動(dòng)篩洗滌篩分—落坨—苫蓋。

(2)產(chǎn)前準(zhǔn)備。徹底清理結(jié)晶池、調(diào)節(jié)池,溶鹽制鹵工序選擇北壩外方池進(jìn)行鹵水調(diào)節(jié),鹵水濃度達(dá)到25 °Be′時(shí)引入清鹵溝。引入調(diào)節(jié)池中經(jīng)過澄清后即可直接灌池,采用平行加鹵法將調(diào)節(jié)高位池內(nèi)經(jīng)過澄清的鹵水引入結(jié)晶池中,每個(gè)結(jié)晶池水位深度為15～20 cm,低于15 cm則需進(jìn)行補(bǔ)鹵,直至水位達(dá)到要求為止,定期測量鹵水濃度,高于27 °Be′時(shí)應(yīng)及時(shí)進(jìn)行加鹵調(diào)節(jié),避免粉鹽形成,一般將濃度控制在25～26 °Be′為最優(yōu);如遇雨季等特殊情況時(shí),鹵水濃度低于25 °Be′需及時(shí)排淡,防止?jié)舛冗^低影響再生鹽的結(jié)晶。

(3)操作人員每日對各結(jié)晶池進(jìn)行活碴一次,要求徹底將鹽層破碎翻動(dòng),避免死碴鹽形成,利于再生鹽顆粒各晶粒均衡生長,減少粉鹽形成,從而改善鹵水對輻射能的吸收,提高鹵溫增大蒸發(fā)速率。

(4)由于季節(jié)性原因,一般結(jié)晶周期為:冬季5個(gè)月～6個(gè)月,夏季2個(gè)月～3個(gè)月,每年收鹽3～4次,池內(nèi)鹽層厚度達(dá)到8～12 cm時(shí)進(jìn)行收鹽,收鹽時(shí)需將池內(nèi)鹵水排出(此鹵水質(zhì)量較好,雜質(zhì)基本析出,氯化鈉仍然相對飽和,故安排排放至調(diào)節(jié)方池與不飽和鹵水繼續(xù)摻兌使用,避免鹵水浪費(fèi)),收鹽車輛方可收鹽,收鹽后的結(jié)晶池內(nèi)泥沙、粉鹽、雜質(zhì)較多,按要求進(jìn)行換鹵、除渾,徹底清理池底,平池工作。

(5)收鹽前將收鹽機(jī)、運(yùn)鹽車車身、輪胎、料斗全部沖洗干凈,將堆坨皮帶機(jī)、振動(dòng)篩沖洗干凈,將拉運(yùn)車輛車箱沖洗干凈,避免對原料質(zhì)量造成污染。

(6)根據(jù)原料粒度情況和質(zhì)量情況對上層篩板進(jìn)行調(diào)整避免再生鹽造成浪費(fèi),確保噴淋系統(tǒng)完好。

(7)生產(chǎn)時(shí)間為每日早6:00—20:00,落坨前將皮帶機(jī)下積鹽、雜物清理干凈后方可進(jìn)行生產(chǎn)。

(8)生產(chǎn)的再生鹽按照每日取樣分析結(jié)果分別單獨(dú)堆放,并做好標(biāo)記,將質(zhì)量結(jié)果記錄臺(tái)賬,根據(jù)質(zhì)量數(shù)據(jù)單獨(dú)進(jìn)行拉運(yùn)。

采取工藝控制及對再生鹽進(jìn)行篩分除雜,效果較好,年度質(zhì)量合格率為97% ,方法可操作性強(qiáng)。通過工藝措施有效開展,逐步推進(jìn)灘曬鹽擴(kuò)產(chǎn)工藝創(chuàng)造了有利的先行條件,項(xiàng)目目標(biāo)明確,實(shí)施效果顯著,措施可行,可推廣實(shí)施。

6 結(jié)束語

目前,減鹽行動(dòng)已成為社會(huì)共識(shí),少吃鹽、吃好鹽、吃高端鹽。但現(xiàn)在的情況是市場極度匱乏可供選擇的高端鹽品牌及產(chǎn)品,低端產(chǎn)品供過于求。同時(shí)鹽湖內(nèi)硫酸根離子逐年升高,鹽湖老化,鹽質(zhì)降低問題日益突出,綜合考慮鹽湖可持續(xù)發(fā)展和提高食鹽品質(zhì)的需要,將鹵水在冬季進(jìn)行凍硝操作,新建凍硝池。與此同時(shí),隨著中鹽內(nèi)蒙古化工股份有限公司鹽化工產(chǎn)業(yè)不斷擴(kuò)大,工業(yè)鹽自用量及銷售量在不斷增加,但由于鹽湖水位下降,采區(qū)內(nèi)再生鹽產(chǎn)出量卻逐年減少,現(xiàn)有的鹽產(chǎn)品的產(chǎn)量已不能滿足下游用戶需求,影響到公司產(chǎn)品市場占有率及經(jīng)濟(jì)效益,因此新建灘曬場地,發(fā)展灘曬鹽也成為吉蘭泰鹽湖今后的必經(jīng)之路。