鹽泥用脫水設(shè)備的選擇及應(yīng)用研究

郝劍波 冷翠婷 韓 鋒 崔耀星

(中鹽金壇鹽化有限責(zé)任公司，江蘇 金壇 213200 )

1 前言

鹽泥是制鹽過程中鹵水凈化工藝所產(chǎn)生的固體廢棄物。由于制鹽企業(yè)產(chǎn)鹽泥較大，以中鹽金壇公司為例，年產(chǎn)鹽產(chǎn)品500萬噸，每日所需處理鹽泥漿液約為2000m3；經(jīng)脫水處理后的鹽泥，其含水率高、成分復(fù)雜，且含有未完全分離的鹵水和雜質(zhì)，使得其資源化綜合利用成為困擾整個鹽行業(yè)的難題；所以選擇合適的脫水設(shè)備，是進(jìn)行鹽泥資源化利用的關(guān)鍵。在脫水設(shè)備的選擇中，不僅要考慮鹽泥的脫水效果，還需考慮設(shè)備的投資、運行成本以及在運行過程中是否符合環(huán)保要求。按照中鹽金壇公司目前的生產(chǎn)情況，脫水設(shè)備應(yīng)當(dāng)滿足要以下條件：自動化程度高；設(shè)備占地空間少；經(jīng)脫水后的鹽泥含水率不超過15%，具有洗滌去除鹽泥鹽分和其他雜質(zhì)的功能?，F(xiàn)階段我國制鹽企業(yè)采用的鹽泥脫水設(shè)備主要是隔膜壓濾機(jī)，真空轉(zhuǎn)鼓過濾機(jī)、臥螺式沉降離心機(jī)等。項目組對不同脫水設(shè)備對鹽泥脫水效果經(jīng)行試驗比較，并將其放入實際生產(chǎn)中加以驗證，以期能篩選出合適的脫水設(shè)備。

2 鹽泥脫水設(shè)備的實驗研究

2.1 脫水設(shè)備的運行原理

2.1.1 真空轉(zhuǎn)鼓過濾機(jī)設(shè)備運行原理

真空轉(zhuǎn)鼓過濾機(jī)屬于連續(xù)式過濾設(shè)備，以負(fù)壓（真空度） 作為過濾推動力，隨著部分浸入漿料槽的水平圓柱形轉(zhuǎn)鼓的旋轉(zhuǎn)，漿料中的固體顆粒被吸附在轉(zhuǎn)鼓表面的濾布（過濾面）上，連續(xù)完成過濾、洗渣、吸干、卸渣和濾布再生等操作。具體設(shè)備構(gòu)造見圖1。

2.1.2 臥螺式沉降離心機(jī)運行原理

臥螺離心機(jī)是一種利用離心沉降原理進(jìn)行不同比重間物料分離的設(shè)備，其基本結(jié)構(gòu)由轉(zhuǎn)鼓、螺旋、動力系統(tǒng)和變速系統(tǒng)等組成。轉(zhuǎn)鼓與螺旋同向高速旋轉(zhuǎn)但存在可以調(diào)整的速差，物料連續(xù)進(jìn)入螺旋內(nèi)筒時，由于螺旋的高速旋轉(zhuǎn)，物料被加速后進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓，在轉(zhuǎn)鼓中進(jìn)一步加速旋轉(zhuǎn)，在離心力場作用下，物料因比重不同將進(jìn)行分離，其中比重較大的固相物在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁上形成沉積層，比重較輕的液相物則形成內(nèi)層液環(huán)。在螺旋和轉(zhuǎn)鼓差速的作用下，螺旋將沉積的固相物推至轉(zhuǎn)鼓錐端，經(jīng)排渣口排出機(jī)外，而內(nèi)層液環(huán)也就是澄清液由轉(zhuǎn)鼓溢流堰板處溢出轉(zhuǎn)鼓，完成分離過程。具體工藝流程見圖2。

圖2 臥螺式離心機(jī)設(shè)備構(gòu)造

針對鹽泥中含有NaCl等腐蝕性較強(qiáng)物質(zhì)，我公司選用設(shè)備的主要材料為：螺旋、轉(zhuǎn)鼓及內(nèi)壁、罩殼等與物料接觸部分，使用2507雙相不銹鋼；在螺旋葉片等易磨損部位，噴涂硬質(zhì)合金。

2.1.3 隔膜式板框壓濾機(jī)運行原理

板框式壓濾機(jī)屬間歇式過濾機(jī)的一種，以正壓（漿料壓力) 作為過濾推動力，混合液流經(jīng)過濾介質(zhì)（濾布），固體停留在濾布上，并逐漸在濾布上堆積形成過濾泥餅。而濾液部分則滲透過濾布，成為不含固體的清液。隨著過濾過程的進(jìn)行，濾餅過濾開始，泥餅厚度逐漸增加，過濾阻力加大。過濾時間越長，分離效率越高。過濾完畢后停止供料，打開濾板和濾框卸除濾渣，清洗濾布，重新壓緊濾板和濾框，完成一個循環(huán)，重復(fù)進(jìn)料過濾。具體工藝流程見圖3。

圖3 板框壓濾機(jī)設(shè)備構(gòu)造

就我公司使用情況而言，在確定與鹽泥量相適應(yīng)的過濾面積后，脫水后鹽泥的產(chǎn)量能滿足生產(chǎn)需要；但使用常規(guī)的板框壓濾機(jī)鹽泥濾餅含水率高達(dá)40% 以上，不利于鹽泥后期處理，選用隔膜式板框壓濾機(jī)對濾餅二次加壓，鹽泥含水率得以降低至27%左右。

2.2 鹽泥的理化性質(zhì)

2.2.1 鹽泥的來源

中鹽金壇公司的原鹵屬于高芒硝型，其主要含SO42-、Cl-、Na+、Ca2+、Mg2+離子。在鹵水凈化工藝中采用兩步法進(jìn)行，第一步鹵水凈化后生成一級鹽泥，其鹽泥主要化學(xué)成分為CaSO4 (反應(yīng)3)、Mg(OH)2(反應(yīng) 2)沉淀物以及 NaCl、NaOH 等可溶性化合物，再次經(jīng)過第二步鹵水凈化后生成二級鹽泥，其鹽泥主要化學(xué)成分為CaCO3(反應(yīng)5)、CaSO4沉淀物以及NaCl、Na2SO4、MgCl2等可溶性化合物，基本主要反應(yīng)式如下：

1、一級鹽泥反應(yīng)

2、二級鹽泥反應(yīng)

2.2.2 鹽泥的化學(xué)組成

表1 一級和二級鹽泥主要化學(xué)成分

2.2.3 鹽泥的SEM表征

由圖4比較一級鹽泥和二級鹽泥晶體進(jìn)行形貌可知，一級鹽泥晶體的形貌呈光亮針狀、短柱狀、錐形狀，結(jié)晶完好形成疏松的硬化結(jié)構(gòu)，與石膏CaSO4·2H2O晶體結(jié)構(gòu)形貌相似。二級鹽泥晶體的表面結(jié)構(gòu)粗糙，呈片狀排列，斷層結(jié)構(gòu)松散，晶體交織形成許多空隙的硬化體結(jié)構(gòu)。

圖4 一級和二級鹽泥的SEM

2.3 脫水應(yīng)用實驗

2.3.1 設(shè)備及型號

表2 三種類型脫水設(shè)備參數(shù)對比

2.3.2 脫水實驗方案

將一定量的鹽泥注入泥漿桶中，邊攪拌邊加水使鹽漿的固含量為50%，攪拌0.5h后，靜止澄清2h后排出上清液，再次加水至鹽漿固含量為30 ～50%，攪拌0.5h后，注入脫水設(shè)備經(jīng)行脫水并對產(chǎn)品經(jīng)行檢測。

2.4 實驗結(jié)果

2.4.1 鹽泥脫水效果比較

由圖5可知，選用真空轉(zhuǎn)鼓過濾機(jī)進(jìn)行鹽泥脫水，脫水效果最佳，由原鹽泥漿濃度約為39%降至其含水率低于13%、含鹽量≤ 3%，鹽泥比較松散，顆粒均勻易從濾布表面脫落，便于生產(chǎn)、運輸和工業(yè)應(yīng)用；而經(jīng)過程控高壓隔膜壓濾機(jī)處理的鹽泥，其含水率約為20%、含鹽量高達(dá)12.5%，由于鹽泥濕度、黏度大、易結(jié)塊，不易從濾布表面脫落，大大增加了鹽泥處理強(qiáng)度；由于一級鹽泥的主要成分為CaSO4，黏度大易結(jié)塊不利于LW臥式螺旋卸料沉降離心機(jī)脫水，易造成設(shè)備的塤壞；所以真空轉(zhuǎn)鼓過濾機(jī)對不同鹵水凈化工藝的鹽泥均有較好的脫水效果。

圖5 幾種脫水設(shè)備脫水效果比較

2.4.2 脫水后鹽泥化學(xué)成分

由表3脫水設(shè)備對二級鹽泥脫水試驗比較可知，真空轉(zhuǎn)鼓過濾機(jī)進(jìn)行鹽泥脫水效果比較明顯，鹽泥的含水率低，主要成分CaCO3含量較高，相對雜質(zhì)的含量皆比較低，尤其NaCl含量降低比較明顯，利于鹽泥在工業(yè)的應(yīng)用。

表3 脫水設(shè)備鹽泥的化學(xué)成分比較

2.4.3 脫水設(shè)備應(yīng)用比較

由表4可知，在相同條件情況下，相同生產(chǎn)工藝，真空轉(zhuǎn)鼓過濾機(jī)，適合一級、二級鹽泥及混合鹽泥；可全自動、連續(xù)式運行；在生產(chǎn)運行中鹽泥產(chǎn)量高、耗能源低、操作周期短、人工勞動強(qiáng)度?。簧a(chǎn)的鹽泥含水率（12%）、鹽泥含鹽量（≤ 3%）皆比較低；大大提高鹽泥中主要成分，降低了鹽泥中的雜質(zhì)在工業(yè)化應(yīng)用的影響，且濾液固含量低，可循環(huán)利用，不但節(jié)約水的用量，且防止了污染環(huán)境。因此綜合比較真空轉(zhuǎn)鼓過濾機(jī)脫水效果最佳、經(jīng)濟(jì)又環(huán)保。

表4 脫水設(shè)備鹽泥脫水的應(yīng)用比較

3 小結(jié)

針對不同鹵水凈化工藝的鹽泥特性, 通過選擇不同脫水設(shè)備對鹽泥脫水效果經(jīng)行試驗比較，結(jié)果表明真空轉(zhuǎn)鼓過濾機(jī)對不同鹵水凈化工藝的鹽泥均有較好的脫水效果，鹽泥含水率（12%）、鹽泥含鹽量（≤ 3%）皆比較低；大大提高鹽泥中主要成分，降低了鹽泥中的雜質(zhì)在工業(yè)化應(yīng)用的影響，且濾液固含量低，可循環(huán)利用。并具有結(jié)構(gòu)簡單，安裝、操作、維護(hù)方便；節(jié)省人力、能源；符合環(huán)保要求等特點，選其作為制鹽行業(yè)的鹽泥脫水設(shè)備是比較理想的, 值得推廣應(yīng)用。

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