鹽泥注井在安道麥鹽礦的應用

王飛（安道麥股份有限公司，湖北 荊州434200）

0 引言

1990年，安道麥股份有限公司鹽礦建立，為氯堿廠（原名電化廠）提供生產原料。鹽礦是以成對鹽井注采方式（水平井注水，直井出鹵），通過水溶法采鹵，鹵水經過一系列的精制工序，最終來供給氯堿廠離子膜電解制取燒堿和氯氣等產品。因安道麥鹽礦所處位置為古近系沙三組地層早期鹽湖相獨特的沉積而成，使得區域下含有較厚的膏泥巖層，其鹽資源儲量可觀。

現鹽井采出鹵水中含有一定濃度鈣鎂離子（Ca2+含量為300～500mg/l，Mg2+含量30～40mg/l），這些鈣鎂離子會在電解離子膜上形成沉淀，使得電阻增大，槽電壓上升，電解效率降低，電耗上升。其危害不僅是成本增加，而且會直接影響到設備的使用壽命。因此，上游鹽水精制工序則是通過加入兩堿（NaOH和Na2CO3），分別在前反應與后反應容器中反應生產碳酸鈣與氫氧化鎂的沉淀，最終經過凱膜過濾機過濾掉鹽泥，為電解提供優質的鹽水。

1 現狀

目前，鹽水精制工序產生的鹽泥仍含有較大成分高濃度的鹽水，因此經過兩級回收。一級為澄清罐澄清，所有鹽泥現進入澄清罐，清液溢流進入鹵水罐再次利用；另一級則是澄清罐沉淀的高濃度泥漿再經過壓濾機壓濾，壓濾后的鹽水也是返回鹵水罐再次利用，而鹽泥則固結成干泥餅[1]后送電廠進行焚燒脫硫。但是因泥餅中仍含氯化鈉，使得電廠焚燒時對鍋爐受熱面存在腐蝕[2]，需要經常進行維修。并且，因為鍋爐維修頻繁，鹽泥無法有效轉出消化掉，造成鹽泥積壓，部分鹽泥重回系統或者鹵水未徹底凈化，導致生產消耗高且存在質量不合格風險。為此，經過對相同行業或石油企業的處理方式學習研究，公司準備開展對鹽泥進行注井改造的環保項目。

2 鹽泥注井改造

2.1 改造方案

首先對設備裝置進行改造。現場有一臺柱塞泵，為三缸活塞泵，需進行維修后使用。同時計劃增加一臺進行備用。然后選用一臺循環水泵，將泥漿池內泥漿從底部抽出送到泥漿池上方進入，既可以防止泥漿池內鹽泥固結無法抽出，也防止注泥泵進口因泥漿固結堵塞。另外，在注泥泵進口增加清水補水管道，便于注泥時調節泥漿固液比（目前固液比10%左右）。

其次，對注泥管道進行改造。目前現有4對生產井，包括沙鹽9-10 井、沙鹽13-14 井、沙鹽15-16 井、沙鹽17-18 井。其中沙鹽9-10井于2013年1月投入生產，距今已工作7年多。沙鹽13-14 井于2014 年12 月投入生產，距今已工作5 年多。沙鹽11-12井于2017年停產[1]。沙鹽9-10井與沙鹽13-14井相對使用年限長，地下溶腔大，可以有充足的空間讓鹽泥緩沖沉淀，因此擬定利用現有沙鹽11-12井注水管道作為注泥管道，先對沙鹽9-10 井進行注泥，待效果穩定后再增加對沙鹽13-14 井注泥。

最后，完善設備等基礎設施后，根據工藝部和設備部共同現場評價驗收后，進行初步試車。因柱塞泵的啟動方式較復雜，因此要求所有操作安全可靠，并且所有內容進入三規文件管理。

2.2 注意事項

（1）注泥配水說明。因對鹽泥進行沉淀速度實驗發現，其沉淀速度較快，為防止注泥時泥漿在管道內沉淀堵塞管道，在注泥時增加清水補水，控制泥漿固液比。根據實際操作顯示，目前注泥時基本控制清水10～15m3/h的流量。

（2）泥漿注井說明。鹽泥通過配水混合后經注泥泵注入水平井，到達地下溶腔內，隨后依靠自身重力沉淀下來，而溶解的鹽水則經過直井返回至地表，沿著回鹵管道進入鹵水收集罐。通過長時間觀察沙鹽9-10井注泥后回鹵取樣點水質情況，發現鹵水清澈未見渾濁。同時加強對回鹵鹽水進行鈣鎂含量分析，均未見有所升高。

（3）操作說明。注泥完成后必須注意使用清水洗管30 分鐘，對管道內壁泥漿進行沖洗，保證管道的通暢性。因此注泥泵不僅可以注泥時使用，同時也可以參與正常采鹵，與采鹵泵起到相同的作用。

（4）安全裝置。值得注意的是，注泥泵為活塞泵，且注井時壓力可達到11MPa 甚至更高，操作使用存在一定的安全風險。因此需將傳動部位進行隔離，對操作空間進行一定預留。而且活塞泵最大的禁忌就是憋壓，將對設備本體造成不可逆損傷，因此在原回流管道上增加氣動切斷閥與泵壓力自控，超壓將自動開啟回流泄壓。同時還增加泵壓與泵自身斷電自控，與上一自控形成自控組，起到雙重保險。

2.3 改造效果

（1）鹽泥注井返鹵情況。目前先對沙鹽9-10井進行注泥操作，若出現返鹵中鈣鎂含量升高或者返鹵長時間渾濁現象，則說明注泥存在問題，對后續是否可以繼續進行下去需重新評估確認。現重點關注回鹵井9 井的返鹵情況，一方面通過對9 井回鹵管道取樣點長流水觀察水質狀況，另一方面多頻次取樣分析鹵水中鈣鎂含量。通過兩方面實際觀察，目前效果良好，注泥正常。

（2）系統內質量情況。鈣鎂含量是精鹽水質量指標中一個重要監測對象，合格與否直接關系整個工藝流程。之前因存在系統內鹽泥無法正常轉出，使得鈣鎂離子在系統內累積上升，無法保持動態平衡。現通過對預處理器和過濾機的正常排泥，控制鈣鎂進出系統的平衡，將精鹽水的鈣鎂含量逐步控制在低范圍內。鈣鎂含量在鹽泥未注井之前是5～7mg/l，現在已經逐步降低至2～3mg/l，后續有望繼續降低至PPb級別。

3 效益

3.1 經濟效益

按照目前生產負荷，現年產生鹽泥約為5000噸。鹽泥若委托相關機構利用鹽泥制取七水硫酸鎂[3]，需處理費用約1000元/噸，因此改造項目可節約鹽泥處理費用約500萬元/年。其中扣除注泥泵（現有維修和增加備臺、電氣儀表、安裝費）費用投入110萬；鹽泥注井設備年運行時間約200小時，與正常采鹵電耗比較，年增加電耗費用約為1.2萬元（電價按0.6元/度計算）；日常維護保養費用按投資的20%計算共22 萬；設備折舊費用按10年折舊計算共11萬[4]。因此總收益有355.8萬元/年。

3.2 環保效益

鹽泥經過注井后，解決了鹽泥的去處，避免了對環境的污染，同時也避免了鹽泥中的鈣鎂離子進入地下水，對地下水資源造成污染，為企業安全環保可持續發展提供了保障[2]。

4 結語

（1）通過將鹽水精制產生的鹽泥進行注井，可獲得355.8萬元/年的收益，響應了公司節能減排、資源回收的發展戰略。

（2）解決了固廢處理的難題，對環境保護起到了積極的作用[5]。鹽泥若得不到有效處理，將有可能滲入地下水，使得地下水硬度變化，影響人員健康。

（3）沙鹽9-10井的注泥經驗也將對后續沙鹽13-14井注泥提供有利的依據。目前9-10井注井效果較好，后期將與13-14井間歇或同時注井，增大了鹽泥的處理能力。不僅能處理掉系統產生的鹽泥，而且保證了精鹽水的質量，有效的控制了鈣鎂含量，也為離子膜電解的壽命得到了延長。

（4）通過觀察收集注泥泵的實際操作難度及維護保養費用，綜合對比，注泥泵存在較大優勢。目前采鹵泵為多級離心泵，維修頻次高，配品配件種類多價格昂貴，并且相同給水量下的電耗約是注泥泵的3倍。因此，注泥泵的使用對現有采鹵泵進行改型提供了依據和參考。

（5）通過舉一反三，深刻認識到環保對于企業發展的重要性，同時對于廠區內部其他環保項目起到指導作用。