從二級(jí)鈉中回收金屬鈉裝置的技術(shù)研究與應(yīng)用

潘 瑞，王金濤，王守霞,程 貝

(中鹽內(nèi)蒙古化工股份有限公司，內(nèi)蒙古 阿拉善 750336)

1 前言

中鹽內(nèi)蒙古化工股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱“公司”)擁有世界產(chǎn)能最大的金屬鈉和高純鈉生產(chǎn)裝置，隨著企業(yè)金屬鈉生產(chǎn)規(guī)模逐漸擴(kuò)大，二級(jí)鈉產(chǎn)量逐年累加，產(chǎn)生的二級(jí)鈉除部分作為原料供給原甲酸三甲脂、甲醇鈉外，其余的只能存放于危險(xiǎn)化學(xué)品倉(cāng)庫(kù)內(nèi)；甲酸三甲脂、甲醇鈉受市場(chǎng)制約，經(jīng)常處于停產(chǎn)狀態(tài)，不適宜二級(jí)鈉的連續(xù)穩(wěn)定處理。多年來,公司一直在探索安全、穩(wěn)定處置二級(jí)鈉的方法。根據(jù)二級(jí)鈉中金屬鈉與鈣的理化性質(zhì)，采用高溫壓濾的方式能夠有效地將金屬鈉與鈣進(jìn)行分離，能夠回收二級(jí)鈉中的金屬鈉，為企業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟(jì)利益；同時(shí)，對(duì)促進(jìn)公司節(jié)能減排，創(chuàng)建環(huán)境友好、資源節(jié)約型企業(yè)具有重大的指導(dǎo)意義。

2 回收裝置研究

根據(jù)熔融金屬鈉在壓濾時(shí)鈉與鈣能夠分離的原理設(shè)計(jì)回收裝置，依據(jù)需求及技術(shù)要求，在實(shí)現(xiàn)加熱、過濾、擠壓、密封以及推料等功能的基礎(chǔ)上有效回收了金屬鈉。該裝置被命名為立式四柱液壓壓濾機(jī)，其包括主機(jī)、導(dǎo)熱油加熱系統(tǒng)、換熱系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)。整機(jī)經(jīng)過有限元優(yōu)化設(shè)計(jì)和工業(yè)設(shè)計(jì)，密封性好、換熱效率高，整體性能實(shí)用、耐用，具有很高的操作安全性和可靠性，并成功得到了推廣與應(yīng)用。

2.1 主機(jī)

主機(jī)主要由上橫梁、滑塊、保溫?？?，工作臺(tái)、移動(dòng)工作臺(tái)、立柱、油缸等組成，上橫梁，工作臺(tái)通過立柱和螺母構(gòu)成封閉框架，機(jī)身剛性和精度保持性好。保溫?？蜓亓⒅錾舷逻\(yùn)動(dòng)，滑塊依靠保溫?？騼?nèi)壁做為導(dǎo)向上下運(yùn)動(dòng)。立柱導(dǎo)套材料采用復(fù)合材料，以提高許用面壓力，減小摩擦力，立柱材料采用45#鍛件，表面經(jīng)淬火處理。上橫梁、滑塊、移動(dòng)工作臺(tái)、工作臺(tái)等均采用Q235A鋼板焊接，焊后經(jīng)高溫退火處理消除內(nèi)應(yīng)力。

主缸采用獨(dú)缸結(jié)構(gòu),布置在上橫梁內(nèi)，缸體通過法蘭與上橫梁固定在一起，活塞桿通過連接法蘭與活動(dòng)橫梁相連接。缸體所有活塞桿表面均進(jìn)行淬火處理。保溫?？蛱嵘透撞捎盟母捉M合結(jié)構(gòu)，確保保溫模塊四周可以有效壓緊，防止液態(tài)鈉的泄露。另外，套筒與加熱盤之間增加了兩套密封系統(tǒng)，平面增加了耐高溫密封條，立面采用了硬質(zhì)凹凸面密封系統(tǒng)，確保密封性能可靠, 無泄漏，維修方便。

為提高壓濾的換熱效率和金屬鈉回收率，在壓濾機(jī)料盤底部增加油道換熱面積，同時(shí)，在壓濾機(jī)套筒上部增加導(dǎo)熱油管，使得上、下、四周同時(shí)加熱，有效提高換熱面積和效率。另外，為提高壓濾的回收率，增加了壓濾機(jī)料盤下鈉管的數(shù)量和眼距，使壓濾過程中熔化的精鈉全部通過。

2.2 液壓系統(tǒng)

液壓動(dòng)力系統(tǒng)由動(dòng)力控制系統(tǒng)、各種閥和液壓操縱箱等組成，對(duì)主機(jī)提供動(dòng)力并實(shí)現(xiàn)對(duì)主機(jī)的控制。液壓站布置于主機(jī)后側(cè)。采用先進(jìn)的插裝閥集成系統(tǒng)，該閥通流量大，抗污染，控制靈活，性能可靠，便于維修。液壓系統(tǒng)設(shè)有過載保護(hù)裝置，油箱安裝有油位指示計(jì)，配有獨(dú)立的油液過濾裝置，以保證工作油液的清潔度，并可實(shí)現(xiàn)過濾裝置堵塞事故報(bào)警。液壓管路系統(tǒng)密封可靠，連接方式采用法蘭連接，管路布置整齊，并采用抗震管夾和耐振壓力表。

2.3 加熱系統(tǒng)

加熱系統(tǒng)為二級(jí)鈉熔化提供熱源，為保證系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行，采用導(dǎo)熱油作為換熱介質(zhì)，配套一臺(tái)油溫一體機(jī)對(duì)導(dǎo)熱油進(jìn)行加熱，使導(dǎo)熱油在壓濾機(jī)夾套內(nèi)循環(huán)，油溫機(jī)可自動(dòng)控制導(dǎo)熱油循環(huán)油溫滿足工藝使用要求；對(duì)導(dǎo)熱油管道進(jìn)行絕熱保溫，減少熱損失，與壓濾機(jī)連接部分管道采用不銹鋼耐高溫軟管，接頭采用卡套硬質(zhì)密封，杜絕高溫接頭漏油的問題。

2.4 冷卻系統(tǒng)

為了避免壓濾后的二級(jí)鈉在推料過程中與空氣接觸出現(xiàn)著火、冒煙等現(xiàn)象，對(duì)每臺(tái)油溫機(jī)配套一臺(tái)換熱器，當(dāng)壓濾完成后油溫機(jī)停止加熱，換熱器循環(huán)水閥門打開對(duì)導(dǎo)熱油迅速冷卻，有效降低導(dǎo)熱油溫度、壓濾機(jī)工作臺(tái)和保溫缸的溫度，當(dāng)工作臺(tái)溫度降至規(guī)定值時(shí)，操作保溫缸和推料缸將壓濾后的殘?jiān)频搅媳P進(jìn)入下一個(gè)工序進(jìn)行處理。避免了二級(jí)鈉殘?jiān)捎跍囟雀?，在推料過程中著火冒煙的現(xiàn)象，達(dá)到了安全、環(huán)保生產(chǎn)的目的。

2.4 控制系統(tǒng)

該裝置具有獨(dú)立的動(dòng)力機(jī)構(gòu)及電氣系統(tǒng)，并采用按鈕集中控制，工藝動(dòng)作采用PLC可編程控制器控制。電控系統(tǒng)由電氣柜和按鈕箱等組成，PLC可編程控制器控制可實(shí)現(xiàn)壓濾機(jī)的各種報(bào)警信號(hào)，限位開關(guān)與壓機(jī)動(dòng)作進(jìn)行程序聯(lián)鎖。設(shè)有兩個(gè)雙手活動(dòng)按鈕站，每個(gè)操作臺(tái)設(shè)有雙手壓制、急停、急回按鈕。操作方式設(shè)手動(dòng)、半自動(dòng)兩種操作方式，控制合理、操作簡(jiǎn)單。

3 裝置的優(yōu)缺點(diǎn)分析

立式四柱壓濾機(jī)優(yōu)點(diǎn)在于壓濾操作中安全性高，無高溫、高壓等潛在危險(xiǎn)有害因素，壓濾操作勞動(dòng)強(qiáng)度相對(duì)較小，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于操作。主要缺點(diǎn)為壓濾方式回收金屬鈉回收率低，一般回收率為35%左右，壓濾后的殘?jiān)环€(wěn)定，容易著火，需要進(jìn)一步的焚燒、無公害處理。

4 結(jié)束語

該裝置從設(shè)計(jì)、制作、安裝、調(diào)試至試運(yùn)行均為自主研發(fā)，并命名為立式四柱壓濾機(jī)，該裝置的應(yīng)用能夠安全、有效回收金屬鈉生產(chǎn)過程中二級(jí)鈉中部分金屬鈉，可操作性較強(qiáng)，對(duì)金屬鈉的安全、穩(wěn)定生產(chǎn)具有重要的意義，也符合國(guó)家倡導(dǎo)綜合利用、循環(huán)利用、綠色低碳的發(fā)展理念。