穩(wěn)定一次鹽水濃度的措施

師慧春

(甘肅稀土新材料股份有限公司，甘肅 白銀 730922)

1 一次鹽水精制工藝流程

一次鹽水精制工藝流程如圖1所示。

圖1 一次鹽水精制工藝流程簡圖

2 一次鹽水濃度波動的影響因素

通過分析總結(jié)，在一次鹽水精制的整個工藝中，影響一次鹽水濃度最主要的因素有如下3個方面。

(1)化鹽水含鹽濃度；

(2)化鹽水溫度；

(3)原鹽加入量。

2.1 化鹽水含鹽濃度

在實際生產(chǎn)過程中，化鹽水主要由電解工序循環(huán)回收的脫氯淡鹽水、濃縮鹽水壓濾所得濾液、螯合樹脂塔再生廢水、回收的機(jī)泵機(jī)封水以及自來水等組成。當(dāng)生產(chǎn)系統(tǒng)正常運(yùn)行，沒有外加自來水時，整個水系統(tǒng)形成一個閉環(huán)回路。通過取樣分析統(tǒng)計得：甘肅稀土燒堿廠化鹽水的含鹽質(zhì)量濃度在170～190 g/L。

2.2 化鹽水溫度

氯化鈉的溶解度隨著溫度的升高而增大(見表1)[1]。

GUO Jia-ming, HE Sheng-hui, XIONG Ze-sen, LIU Zhe, ZHAO Hai-nan, LIU Peng-fei, YAN Hong-li, GAO Fu, LI Bai-long

表1 氯化鈉溶解度與溫度關(guān)系表

當(dāng)鹽水溫度升高時，鹽水的黏度和密度減小，有利于過濾系統(tǒng)；但是溫度過高，會使加熱化鹽水所用蒸汽消耗量急劇上升，并且使鹽水形成過飽和狀態(tài)。經(jīng)生產(chǎn)實踐驗證，結(jié)合當(dāng)?shù)夭煌竟?jié)的溫差，甘肅稀土燒堿廠對化鹽水溫度要求是：夏季 60～70 ℃，冬季 65～75 ℃。

2.3 原鹽加入量

原鹽加入量是影響一次鹽水濃度的重要因素。在一定的產(chǎn)量下，若原鹽加入量不足，則導(dǎo)致一次鹽水濃度過低，達(dá)不到飽和狀態(tài)，不能輸送至電解工序，要返工處理。根據(jù)生產(chǎn)實際情況，甘肅稀土燒堿廠原鹽加入量為1 800～3 100 kg/h。

3 一次鹽水濃度波動的解決方案

從影響一次鹽水濃度最主要的因素著手，對工藝進(jìn)行研究改造。

3.1 第一階段改造

2017年11月之前，甘肅稀土燒堿廠一次鹽水質(zhì)量濃度要求控制在303～308 g/L。在化鹽水含鹽質(zhì)量濃度170～190 g/L、化鹽水溫度為60～75 ℃及保持原鹽加入量在1 800～3 100 kg/h不變的情況下，粗鹽水基本處于飽和狀態(tài)的質(zhì)量濃度為320～322 g/L。為確保一次鹽水濃度達(dá)到工藝要求，在粗過濾器進(jìn)口閥門前增加一條自來水管線，并設(shè)置閥門，通過調(diào)節(jié)飽和粗鹽水中自來水的加入量，使一次鹽水達(dá)到所需的濃度。2017年1—10月一次鹽水濃度合格率如表2所示。

由表2計算可得：2017年1—10月一次鹽水濃度年平均合格率達(dá)到88.5%。

表2 2017年一次鹽水濃度合格率

該次改造成功地提高了一次鹽水濃度的合格率，但在生產(chǎn)實踐中發(fā)現(xiàn)：當(dāng)冬季氣溫較低時，飽和粗鹽水從化鹽池流經(jīng)反應(yīng)池至九思膜過濾器后溫度損失較大，并且自來水溫度相對較低，這時在粗過濾器前加入自來水導(dǎo)致飽和粗鹽水析出細(xì)小鹽粒，久而久之，粗過濾器的鈦網(wǎng)出現(xiàn)結(jié)晶堵塞，九思膜過濾器的膜管通道堵塞、過濾通量下降，降低了九思膜過濾器的使用壽命，且導(dǎo)致生產(chǎn)運(yùn)行不穩(wěn)定。

3.2 第二階段改造

2017年11月—2019年9月，一次鹽水質(zhì)量濃度要求控制在300～310 g/L。

在化鹽水含鹽質(zhì)量濃度(170～190 g/L)、化鹽水溫度(60～75 ℃)不變的條件下，取消原在粗過濾器前向飽和粗鹽水中加入自來水的工藝，主要從源頭的原鹽加入量入手，通過控制化鹽池鹽層高度控制一次鹽水濃度。主要方法如下。

(1)采用2009皮帶運(yùn)輸機(jī)勻速地向化鹽池注入原鹽，鹽倉出料口大小控制在1/3～2/3。在加入原鹽前，先用探桿探測鹽層高度，探測時分為5個點(diǎn)——四周4個點(diǎn)以及中間點(diǎn)，探測完成后根據(jù)鹽層具體情況上鹽。

(2)崗位操作人員每單時(例如7:00、9:00、11:00等)取化鹽池流出的飽和粗鹽水、一次鹽水,分析濃度。

(3)結(jié)合化驗室每雙時(例如8:00、10:00、12:00等)對飽和粗鹽水、一次鹽水濃度的分析結(jié)果，及時調(diào)整原鹽加入量。

2019年1—9月一次鹽水濃度合格率如表3所示。

表3 2019年1—9月一次鹽水濃度合格率

由表3計算得：2019年1月—9月一次鹽水濃度平均合格率為61.8%。與甘肅稀土燒堿廠對一次鹽水濃度合格率的要求(93%)相差甚遠(yuǎn)。

采用鹽層高度控制一次鹽水濃度波動較大，其主要原因有如下3個方面。

(1)化鹽池底部存在空洞。在化鹽過程中，化鹽池底部出水管道上出水孔堵塞，出水不均勻，導(dǎo)致鹽層分布不均勻，使用皮帶輸送時僅能補(bǔ)充皮帶機(jī)下鹽處鹽層，無法補(bǔ)充鹽層底部空洞處。

(2)對鹽層高度探測不準(zhǔn)確，探測計量工具簡易，不能準(zhǔn)確掌握上鹽量。

(3)崗位操作人員對濃度監(jiān)測的分析結(jié)果與化驗室分析結(jié)果誤差較大，影響對原鹽加入量的判斷。

3.3 第三階段改造

2019年10月，甘肅稀土燒堿廠對一次鹽水工序再次進(jìn)行了改造(一次鹽水質(zhì)量濃度要求不變，控制在300～310 g/L)。

在化鹽水溫度60～75 ℃，原鹽加入量保持1 800～3 100 kg/h不變的情況下，利用化鹽水含鹽質(zhì)量濃度在170～190 g/L較穩(wěn)定的特點(diǎn)，將從化鹽水罐輸送來的化鹽水分為兩股：一股直接進(jìn)入化鹽池作化鹽水用；另一股在加精制劑前加入折流槽以調(diào)節(jié)飽和粗鹽水的濃度，使后序一次鹽水濃度波動減小。當(dāng)化鹽池流出的飽和粗鹽水質(zhì)量濃度大于310 g/L時，增大去折流槽化鹽水管道上的閥門開度(最大流量達(dá)到7.5 m3/h)，降低飽和粗鹽水濃度；反之，則要調(diào)小閥門開度。

2019年10月—2020年2月一次鹽水濃度合格率如表4所示，第3次改造前后部分原料消耗對比如表5所示，各項指標(biāo)合格率對比如表6所示。

表4 2019年10月—2020年2月一次鹽水濃度合格率

表5 改造前后部分原料消耗對比表

表6 改造前后各項指標(biāo)合格率對比表

由表4—表6可見：一次鹽水的平均合格率從61.8%增加到93.1%，達(dá)到了甘肅稀土燒堿廠對該項指標(biāo)的要求；其他各項指標(biāo)的平均合格率均有顯著提升；原鹽、碳酸鈉、亞硫酸鈉、氯化鋇的消耗量明顯下降，降低了原料的消耗成本。本次改造成效顯著，對穩(wěn)定生產(chǎn)起到實質(zhì)性的意義。

4 結(jié)語

經(jīng)過對一次鹽水精制系統(tǒng)生產(chǎn)工藝的不斷優(yōu)化、改造，既節(jié)約了原料，又對一次鹽水濃度起到良好的穩(wěn)定作用，大大提高了進(jìn)電解槽二次鹽水的穩(wěn)定性，穩(wěn)定了電解槽槽電壓，保證了離子膜系統(tǒng)的安全平穩(wěn)運(yùn)行。甘肅稀土將在以往技術(shù)改造和科學(xué)管理的基礎(chǔ)上，繼續(xù)降本增效。