20萬(wàn)噸氯化鉀裝置旋流器技術(shù)改造

趙金剛

摘要：文章對(duì)目前氯化鉀生產(chǎn)裝置中低鈉光鹵石礦漿中的鈣、鎂含量偏高的攻關(guān)課題，進(jìn)行增設(shè)旋流器的技術(shù)改造，對(duì)項(xiàng)目實(shí)施進(jìn)行技術(shù)分析，提出技術(shù)改造方案。現(xiàn)場(chǎng)施工驗(yàn)收后合格，經(jīng)濟(jì)效益明顯。

關(guān)鍵詞：旋流器；增稠；濃縮機(jī)；過(guò)濾機(jī)

中圖分類(lèi)號(hào)：TQ132文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-2374（2012）22-0026-02鉀肥生產(chǎn)中，低鈉光鹵石礦漿中的鈣、鎂含量偏高，是影響鉀肥品質(zhì)的一個(gè)重要因素，如果能在脫鹵系統(tǒng)中，提前大幅度地降低礦漿中的鈣、鎂及鹽泥，不僅會(huì)給后系統(tǒng)生產(chǎn)提供更優(yōu)質(zhì)的濾餅，而且能夠進(jìn)一步降低濾餅的水分，從而提高產(chǎn)能，優(yōu)化鉀肥生產(chǎn)工藝。針對(duì)20萬(wàn)噸氯化鉀裝置設(shè)備陳舊老化、生產(chǎn)運(yùn)行中存在濃密機(jī)沉降不均勻、底流濃度穩(wěn)定性差、上礦不均勻、濾餅水分高等問(wèn)題，對(duì)后系統(tǒng)加工車(chē)間正常穩(wěn)定生產(chǎn)造成較大影響，公司對(duì)20萬(wàn)噸脫鹵車(chē)間旋流濃縮脫鈣技術(shù)儲(chǔ)備項(xiàng)目——增稠、除鈣、降水分進(jìn)行商討，達(dá)成一致意見(jiàn)：委托華東理工大學(xué)進(jìn)行相關(guān)配套設(shè)備設(shè)計(jì)，在舊φ45m濃縮機(jī)底流和過(guò)濾機(jī)之間增加一套1級(jí)旋流器。

1存在的問(wèn)題

（1）生產(chǎn)中水采船在采到鹽池的邊緣礦、過(guò)礦池及進(jìn)入高鈣區(qū)時(shí)，礦漿內(nèi)的鈣、鎂、鹽泥含量都偏高，過(guò)濾效果不理想，影響生產(chǎn)。

（2）從濃縮機(jī)內(nèi)出來(lái)的礦漿濃度不是很均勻，過(guò)濾時(shí)要及時(shí)控制料漿的流量，在控制過(guò)程中，開(kāi)關(guān)閥門(mén)（或提降泵的轉(zhuǎn)速）會(huì)造成過(guò)濾機(jī)的上礦忽大忽小和管線堵塞，管線堵塞時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)造成濃縮機(jī)池內(nèi)存礦過(guò)多，易壓耙，造成生產(chǎn)損失。

（3）原礦漿中鈣、鎂、鹽含量過(guò)高時(shí)，液態(tài)的鈣、鎂致使礦漿粘度增大，在過(guò)濾時(shí)會(huì)附著在濾布上，堵塞濾孔，過(guò)濾后濾布清洗困難，過(guò)濾機(jī)出現(xiàn)稀礦或粘稠濾餅，使濾餅的含濕量超標(biāo)，不符合生產(chǎn)要求。

（4）進(jìn)口的A、B系列水平過(guò)濾機(jī)耐磨帶的密封槽、真空箱磨損嚴(yán)重（修復(fù)困難），密封效果已達(dá)不到使用要求，若低納光鹵石物料的濃度過(guò)低時(shí)，很難控制低鈉光鹵石濾餅的含濕量，所以就要求上礦低納的濃度波動(dòng)不能太大。

（5）40萬(wàn)噸擴(kuò)能生產(chǎn)后，帶式過(guò)濾機(jī)卻沒(méi)有進(jìn)行擴(kuò)能改造，而生產(chǎn)任務(wù)已超出過(guò)濾機(jī)的生產(chǎn)能力，低納料漿濃度的穩(wěn)定性不好，不利于過(guò)濾機(jī)連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，難以確保全年生產(chǎn)任務(wù)的順利完成。

2鉀肥公司旋流器項(xiàng)目改造后的預(yù)期效果

（1）通過(guò)旋流增稠設(shè)備提高低鈉過(guò)濾機(jī)進(jìn)料濃度，減輕過(guò)濾機(jī)負(fù)荷，降低濾餅水分，減少濾餅的夾帶母液，減少結(jié)晶器加水量，增大結(jié)晶粒度，提高回收率。

（2）低鈉過(guò)濾機(jī)的下一道工序是結(jié)晶器，由于補(bǔ)充旱采礦，低鈉光鹵石中經(jīng)常有大顆粒鉀石鹽出現(xiàn)，旋流器旋流時(shí)對(duì)顆粒有一定的磨碎作用，利于結(jié)晶器的生產(chǎn)。

（3）利用旋流器將低鈉光鹵石中的CaSO4從上端回收返回到舊φ45m濃縮機(jī)，通過(guò)舊φ45m濃縮機(jī)進(jìn)行漂移，同時(shí)回收排出液中的鉀，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

3技術(shù)改造方案

經(jīng)過(guò)論證在舊φ45m濃縮機(jī)底流和過(guò)濾機(jī)之間增加一套1級(jí)旋流器，華東理工大學(xué)根據(jù)需要設(shè)計(jì)型號(hào)為FX350-GK-Y×10型的旋流器。

旋流器是一種利用流體壓力產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的裝置。當(dāng)鉀肥原料漿以一定的速度進(jìn)入旋流器，遇到旋流器器壁后被迫做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。由于所受的離心力不同，料漿中的固體粗顆粒所受的離心力大，能夠克服水力阻力向器壁運(yùn)動(dòng)，并在自身重力的共同作用下，沿器壁螺旋向下運(yùn)動(dòng)，細(xì)而小的顆粒及大部分水則因所受的離心力小，未及靠近器壁即隨料漿做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。在后續(xù)給料的推動(dòng)下，料漿繼續(xù)向下和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，于是粗顆粒繼續(xù)向周邊濃集，而細(xì)小顆粒則停留在中心區(qū)域，顆粒粒徑由中心向器壁越來(lái)越大，形成分層排列。隨著料漿從旋流器的柱體部分流向錐體部分，流動(dòng)斷面越來(lái)越小，在外層料漿收縮壓迫之下，含有大量細(xì)小顆粒的內(nèi)層料漿不得不改表方向，轉(zhuǎn)而向上運(yùn)動(dòng)，形成內(nèi)旋流，自溢流管排出，成為溢流，而粗大顆粒則繼續(xù)沿器壁螺旋向下運(yùn)動(dòng)，形成外旋流，最終由底流口排出，成為沉砂。

選址做旋流器的基礎(chǔ)及鋼架結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)制作旋流器；安裝旋流器；試用旋流器，并不斷完善，總結(jié)操作規(guī)程。

4工業(yè)旋流器的CFD數(shù)值模擬與設(shè)計(jì)

水力旋流器是一種分離液固兩相流或非均相液體混合物的設(shè)備，在離心力的作用下，利用物料之間的密度差或粒徑差進(jìn)行多相分離的非均相機(jī)械過(guò)程。雖然水力旋流器歷史悠久，但基于旋流器內(nèi)部流場(chǎng)的復(fù)雜性、對(duì)旋流器內(nèi)顆粒運(yùn)動(dòng)特性分析不夠，需要對(duì)水力旋流器的CFD進(jìn)行研究，結(jié)合工藝和高原環(huán)境，通過(guò)試驗(yàn)，CFD計(jì)算流體力學(xué)技術(shù)，建立了水力旋流器流場(chǎng)的模擬計(jì)算體系，預(yù)測(cè)其內(nèi)部流場(chǎng)及分離效率。對(duì)旋流器結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。溢流口直徑逐漸增大，小粒徑的粒子分離效率逐步增大后變小，粒徑為180mm時(shí)，分離效率達(dá)到最佳。溢流口插入深度的增加，旋流器壓降先增大后減小，當(dāng)插入深度達(dá)到717mm時(shí)，壓力降達(dá)到了最低值，為12500Pa，本實(shí)驗(yàn)值符合我公司的生產(chǎn)工藝。

5脫鹵車(chē)間旋流脫鹵濃縮實(shí)施

5.1旋流器組設(shè)計(jì)

2010年華東理工大學(xué)根據(jù)鉀肥公司提供工藝條件，基本的物料性質(zhì)：光鹵石漿料液體密度1.3，固體密度2.4，粘度15cp，固含量40%。通過(guò)設(shè)計(jì)，采用10個(gè)旋流器構(gòu)成1個(gè)旋流器組（8臺(tái)同時(shí)運(yùn)行，2臺(tái)備用）。

5.2旋流器組裝置基礎(chǔ)設(shè)計(jì)與安裝調(diào)試

根據(jù)工藝設(shè)計(jì)，為節(jié)省成本，內(nèi)部公司進(jìn)行項(xiàng)目設(shè)計(jì)和施工作業(yè)，全部項(xiàng)目于2011年2月25日竣工。于2011年4月13日開(kāi)工，4月20日出合格產(chǎn)品，整體工程質(zhì)量合格，公司予以驗(yàn)收和正常投入使用。

6項(xiàng)目實(shí)施后評(píng)估

6.1技術(shù)評(píng)估

脫鹵車(chē)間旋流濃縮裝備從2011年4月調(diào)試結(jié)束，一直運(yùn)行至今，運(yùn)行良好，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。

濃縮性能良好，含水量降低3.2%。粒度得到破碎，有利于結(jié)晶過(guò)程，節(jié)約淡水，加水量從0.45m3/噸礦降低為0.4m3/噸礦。提高了鉀收率，綜合改造后，2011年的全年氯化鉀回收率提高約1%。泥沙等達(dá)到一定的凈化，但礦漿濃度高、鈣含量低，脫鈣性能不顯著。

6.2經(jīng)濟(jì)評(píng)估

20萬(wàn)噸生產(chǎn)裝置2011年生產(chǎn)33.5萬(wàn)噸產(chǎn)品，提高1%，增加約6000噸產(chǎn)品，單價(jià)3000元/噸，年增加經(jīng)濟(jì)效益1800萬(wàn)元，效益相當(dāng)明顯。