鹵水凈化鹽泥實現(xiàn)以廢治廢的應(yīng)用

劉 歡,王 遠

(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50萬元。因此,將鹽泥中碳酸鈣資源進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。板框壓濾機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,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。在進料泵的作用下,將需要過濾的物料液體送進各濾室,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)。

板框壓濾機通過強制過濾形成濾餅,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料泵(P155)泵入壓濾機,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？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)上進行改造。新建兩個帶濃密機的沉降桶,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,進入一級濃密機(T162)沉降,一級濃密機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,進入二級濃密機(T163)沉降,濃縮液通過進料泵(P159)泵入現(xiàn)有壓濾機脫水處理,最終得到NaCl小于1%的鹽泥產(chǎn)品。二級濃密機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)上進行改造,利用現(xiàn)場閑置設(shè)備新增兩臺濃密機、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?，F(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,電纜橋架依附護欄架設(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 達到的效果及產(chǎn)生的效益

4.1 達到的效果

2023-01-04進行單臺設(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到60 t/d,處理能力將達到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)有鹽泥寄往壓濾機廠家,進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。

改造后的壓濾機在完成進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”、“港華燃氣”合作建成多個儲氣庫并投產(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)濟效益,在環(huán)境保護、資源利用、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟方面具有重要意義。