鹽泥用脫水設備的選擇及應用研究

郝劍波 冷翠婷 韓 鋒 崔耀星

(中鹽金壇鹽化有限責任公司，江蘇 金壇 213200 )

1 前言

鹽泥是制鹽過程中鹵水凈化工藝所產生的固體廢棄物。由于制鹽企業產鹽泥較大，以中鹽金壇公司為例，年產鹽產品500萬噸，每日所需處理鹽泥漿液約為2000m3；經脫水處理后的鹽泥，其含水率高、成分復雜，且含有未完全分離的鹵水和雜質，使得其資源化綜合利用成為困擾整個鹽行業的難題；所以選擇合適的脫水設備，是進行鹽泥資源化利用的關鍵。在脫水設備的選擇中，不僅要考慮鹽泥的脫水效果，還需考慮設備的投資、運行成本以及在運行過程中是否符合環保要求。按照中鹽金壇公司目前的生產情況，脫水設備應當滿足要以下條件：自動化程度高；設備占地空間少；經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的功能。現階段我國制鹽企業采用的鹽泥脫水設備主要是隔膜壓濾機，真空轉鼓過濾機、臥螺式沉降離心機等。項目組對不同脫水設備對鹽泥脫水效果經行試驗比較，并將其放入實際生產中加以驗證，以期能篩選出合適的脫水設備。

2 鹽泥脫水設備的實驗研究

2.1 脫水設備的運行原理

2.1.1 真空轉鼓過濾機設備運行原理

真空轉鼓過濾機屬于連續式過濾設備，以負壓（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鼓的旋轉，漿料中的固體顆粒被吸附在轉鼓表面的濾布（過濾面）上，連續完成過濾、洗渣、吸干、卸渣和濾布再生等操作。具體設備構造見圖1。

2.1.2 臥螺式沉降離心機運行原理

臥螺離心機是一種利用離心沉降原理進行不同比重間物料分離的設備，其基本結構由轉鼓、螺旋、動力系統和變速系統等組成。轉鼓與螺旋同向高速旋轉但存在可以調整的速差，物料連續進入螺旋內筒時，由于螺旋的高速旋轉，物料被加速后進入轉鼓，在轉鼓中進一步加速旋轉，在離心力場作用下，物料因比重不同將進行分離，其中比重較大的固相物在轉鼓內壁上形成沉積層，比重較輕的液相物則形成內層液環。在螺旋和轉鼓差速的作用下，螺旋將沉積的固相物推至轉鼓錐端，經排渣口排出機外，而內層液環也就是澄清液由轉鼓溢流堰板處溢出轉鼓，完成分離過程。具體工藝流程見圖2。

圖2 臥螺式離心機設備構造

針對鹽泥中含有NaCl等腐蝕性較強物質，我公司選用設備的主要材料為：螺旋、轉鼓及內壁、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，噴涂硬質合金。

2.1.3 隔膜式板框壓濾機運行原理

板框式壓濾機屬間歇式過濾機的一種，以正壓（漿料壓力) 作為過濾推動力，混合液流經過濾介質（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，重復進料過濾。具體工藝流程見圖3。

圖3 板框壓濾機設備構造

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

2.2 鹽泥的理化性質

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行，第一步鹵水凈化后生成一級鹽泥，其鹽泥主要化學成分為CaSO4 (反應3)、Mg(OH)2(反應 2)沉淀物以及 NaCl、NaOH 等可溶性化合物，再次經過第二步鹵水凈化后生成二級鹽泥，其鹽泥主要化學成分為CaCO3(反應5)、CaSO4沉淀物以及NaCl、Na2SO4、MgCl2等可溶性化合物，基本主要反應式如下：

1、一級鹽泥反應

2、二級鹽泥反應

2.2.2 鹽泥的化學組成

表1 一級和二級鹽泥主要化學成分

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，結晶完好形成疏松的硬化結構，與石膏CaSO4·2H2O晶體結構形貌相似。二級鹽泥晶體的表面結構粗糙，呈片狀排列，斷層結構松散，晶體交織形成許多空隙的硬化體結構。

圖4 一級和二級鹽泥的SEM

2.3 脫水應用實驗

2.3.1 設備及型號

表2 三種類型脫水設備參數對比

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，注入脫水設備經行脫水并對產品經行檢測。

2.4 實驗結果

2.4.1 鹽泥脫水效果比較

由圖5可知，選用真空轉鼓過濾機進行鹽泥脫水，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、運輸和工業應用；而經過程控高壓隔膜壓濾機處理的鹽泥，其含水率約為20%、含鹽量高達12.5%，由于鹽泥濕度、黏度大、易結塊，不易從濾布表面脫落，大大增加了鹽泥處理強度；由于一級鹽泥的主要成分為CaSO4，黏度大易結塊不利于LW臥式螺旋卸料沉降離心機脫水，易造成設備的塤壞；所以真空轉鼓過濾機對不同鹵水凈化工藝的鹽泥均有較好的脫水效果。

圖5 幾種脫水設備脫水效果比較

2.4.2 脫水后鹽泥化學成分

由表3脫水設備對二級鹽泥脫水試驗比較可知，真空轉鼓過濾機進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，利于鹽泥在工業的應用。

表3 脫水設備鹽泥的化學成分比較

2.4.3 脫水設備應用比較

由表4可知，在相同條件情況下，相同生產工藝，真空轉鼓過濾機，適合一級、二級鹽泥及混合鹽泥；可全自動、連續式運行；在生產運行中鹽泥產量高、耗能源低、操作周期短、人工勞動強度小；生產的鹽泥含水率（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在工業化應用的影響，且濾液固含量低，可循環利用，不但節約水的用量，且防止了污染環境。因此綜合比較真空轉鼓過濾機脫水效果最佳、經濟又環保。

表4 脫水設備鹽泥脫水的應用比較

3 小結

針對不同鹵水凈化工藝的鹽泥特性, 通過選擇不同脫水設備對鹽泥脫水效果經行試驗比較，結果表明真空轉鼓過濾機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在工業化應用的影響，且濾液固含量低，可循環利用。并具有結構簡單，安裝、操作、維護方便；節省人力、能源；符合環保要求等特點，選其作為制鹽行業的鹽泥脫水設備是比較理想的, 值得推廣應用。

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