工業制鹽的工藝流程優化研究

賈清

摘要：我國目前的工業制鹽大多是海鹽制鹽，直接取用海水，通過殺菌、除藻、降低濁度3個步驟的預處理濃縮，得到的濃水再經灘曬法進行蒸發、干燥，最后得到食鹽。這種制鹽工藝雖然有一定的可取之處，但仍存在許多不足，需要對制鹽工藝流程進行優化。

關鍵詞：工業制鹽;工藝流程;優化

本研究對工業制鹽流程的優化主要表現為兩個方面：一是提高各項制鹽工藝流程的效率，二是減輕制鹽工藝濃鹽水對環境的污染，兩者都需要加強對新技術的開發和應用。目前，我國大部分制鹽企業都采用海水作為原料，再經后續的精制生產精制鹽，不僅增大了原鹽的消耗，還降低了制鹽效率。本研究首先介紹傳統制鹽工藝的流程和3項制鹽新技術，其次針對制鹽工藝流程的優化提出建議。

1 傳統工業制鹽工藝流程

傳統的海鹽制鹽工藝[1]采用日曬法，也叫“灘曬法”，就是通過在沿海灘涂筑壩的方式開辟鹽田，并利用潮汐漲退的自然規律將海水引入所筑的池中。池中的海水經過一段時間的曝曬后蒸發成濃度較高的鹵水，當鹵水的濃度達到一定程度時，會析出氯化鈉晶體，就是原鹽。總體而言，海鹽的傳統制鹽工藝流程一般有納潮、制鹵、結晶、收鹽四大工序。

1.1 納潮

納潮就是對制鹽原料也就是海水的獲取過程。充足的原料供應是制鹽工藝流程順利進行的前提條件。納潮包括兩種方式：一是借助海水潮汐漲退的自然規律主動納潮，二是利用設備提供動力，使海水被動納潮。主動納潮是在海水漲潮時引領海水沿所砌筑池子的潮溝自然流入，而被動納潮是利用軸流泵的動力將海水先抽起、再引到砌筑的池中。兩者相比，自然納潮受限于自然條件，但是節約成本;動力納潮有不受自然條件限制的優勢，但成本較高。

1.2 制鹵

制鹵是在所砌筑的蒸發池中進行的。要注意觀察池中每日海水的蒸發量，記錄蒸發池中鹵水的走水深度，當鹵水濃度逐漸提高并達到一定的程度時，就會得到濃縮的飽和鹵水。

1.3 結晶

飽和鹵水繼續蒸發和濃縮，濃度會逐漸提高，達到飽和時會析出氯化鈉晶體。該過程如果持續進行，溶液一直維持濃度過飽和的狀態，就能持續地析出晶體。

1.4 收鹽

將得到的晶體以人工或者機械的方式收起堆坨，以便后期的精鹽處理。

除了上述海鹽的制鹽工藝外，還有井礦鹽和湖鹽的制鹽工藝。

井礦鹽的制鹽工藝流程主要分為采鹵和制鹽。采鹵的方法有很多，例如提撈法、氣舉法、鉆井水溶開采法、自噴采鹵等。根據不同的礦型，要采用不同的采鹵方法，例如在巖鹽型礦區要采用鉆井水溶開采法，具體細分為對流法和壓裂法。對流法是利用巖鹽礦易溶于水的特點，具體流程是先打一口深度到鹽層的井，井中下兩層套管，一層套管固定好井并在管套中注入水溶解鹽層，另一層套管用于抽鹵水。這是目前開采井礦鹽比較普遍的方法之一，有成本較低的優點。壓裂法是先打兩口深度到鹽層的井并用套管將井管和井壁封固，利用電機高壓向其中一口井中注入水，利用產生的水壓打通鹽層，形成的通道從另一口井壓出飽和鹵水，收集飽和鹵水進行制鹽。制鹽的過程就是將蓄鹵池凈化后的鹵水輸入罐中，利用蒸汽二次加熱來繼續蒸發水分，會得到半鹽半水的鹽漿，再經離心機脫水并輸入沸騰床干燥得到成品鹽。

湖鹽的制鹽工藝主要采用采掘法或灘曬法。采掘法指的是有些湖經過長期的蒸發慢慢變成干湖，氯化鈉露在表面，直接采掘就能得到。后續的制鹽工藝流程為剝離氯化鈉表面的覆蓋物—采鹽—管道輸送（或汽車輸送）—洗滌、脫水—成品鹽堆坨。灘曬法與海鹽的制鹽工藝相似。

2 制鹽工藝技術的進展

上述傳統制鹽工藝具有節約能源、成本較低的優點，但是受自然環境因素影響頗深。從長遠來看，改進海鹽生產模式和引入新型制鹽技術是制鹽工藝流程優化發展的必然趨勢。

2.1 電滲析濃縮海水制鹽

電滲析濃縮海水制鹽法[2-3]具有節約占地面積、不受自然環境影響、產品純度高的優點，目前在制鹽工藝中的應用最廣泛。具體的操作流程是海水經過預處理后直接進入電滲析器濃縮，再經過蒸發、干燥得到高品質食鹽。原理是在電滲析濃縮海水的過程中，鹵水中的大部分重金屬離子、高價離子和不溶物等雜質會被析出去除。具體的制鹽工藝流程如圖1所示。

電滲析濃縮海水制鹽技術雖然有優勢，但能耗高且所需要的設備價格昂貴。因此，鹵水資源的綜合利用必然成為制鹽生產的發展方向之一，不僅可以拉長制鹽的產業鏈，提高制鹽經濟效益，還因為電滲析產水的品質高，可以有效提高海水各項資源的利用率，有很強的可行性。

2.2 真空制鹽

真空制鹽是一種制鹽裝置，充分考慮了多效正壓和真空蒸發的并用。制鹽原理是利用鹵水沸點隨壓力減小而降低的規律，設置多組壓力遞減的多效蒸發罐組。具體是利用生蒸汽加熱一效罐的鹵水直至沸騰，沸騰產生的蒸汽作為熱源二次作用于二效罐，以此類推，根據所設壓力遞減的罐組，多次利用產生的二次蒸汽對次效罐進行加熱，讓各效罐鹵水蒸發析鹽。真空制鹽主要發生在蒸發罐中，由加熱室和蒸發室組成。加熱時，蒸汽會經過管道進入殼體，鹵水由下而上地在加熱管中循環，通過加熱管壁的熱交換，使鹵水的溫度升高，并進入蒸發室。

目前，國內采用的真空制鹽生產工藝流程多為四效蒸發，通過解決鹽漿增稠問題并進行離心脫水、干燥得到成品鹽。制鹽流程的蒸發一般有4種方式：平流進料、順流排鹽，平流進料、分效排鹽，平流進料、一效轉二效、二效轉三效、三效排鹽，四效進料、四效轉一效、一效轉二效、二效轉三效、三效排鹽。

真空制鹽相比于傳統的制鹽工藝，由于采用的是飽和鹵水制鹽，不需要經歷淡水化原鹽的步驟，節約了淡水資源。此外，真空制鹽還節約了曬鹽場土地，提高了鹽田的利用率，加之用飽和鹵水生產精制鹽可以提高母液的利用率，對實現鹽化聯產有重要意義。

2.3 機械熱壓縮技術制鹽

機械熱壓縮技術[4]是根據熱泵原理，利用熱泵節能技術的一種節能蒸發技術。工作原理是利用蒸發器蒸發產生的二次蒸汽進入壓縮機，通過壓縮機的高速運轉，讓流體隨著葉片間的通道流入，該過程產生了相互作用力，實現了由動能到熱能的能量轉化，溫度由此提升。當壓力和溫度都提高以后，所得二次蒸汽會重新進入蒸發器中作為加熱蒸汽進行下一步的循環利用，以此達到蒸汽循環回收利用的目的。

3 制鹽工藝流程的優化策略

制鹽產業作為我國的經濟產業，雖然能滿足人們的生活需求，但也是高污染、高耗能的產業。因此，節能減排對制鹽企業意義重大且任重道遠。實現制鹽工藝流程中所產生能量的綜合利用和制鹽副產物的合理利用，是制鹽工藝流程優化的主要內容。

3.1 進一步優化制鹽工藝流程的能量綜合利用

對制鹽工藝流程中產生的能量進行進一步的綜合利用是以制鹽系統中的冷熱物流為基礎，實現系統總冷熱量需求、最大熱集成量以及冷熱物流傳熱溫差等能量的梯級利用，以便提高能量的利用率。逐步優化的能量綜合利用包括3個部分。（1）收集制鹽工藝過程中的冷熱物流數據，求得系統的總冷熱量需求，據此進行制鹽工藝的調整;（2）使用熱機或者熱泵讓冷熱物流增減或者發生變化;（3）根據調整后的制鹽工藝，對制鹽工藝流程進行軟件模擬，以此確定是否根據調整后的冷熱物流信息對新的冷熱物流進行組合分配。自此，制鹽工藝系統的冷熱物流更加匹配，對提高整個流程系統的能量集成有顯著效果，流動更加合理，整個系統的公用工程量也由此減少。3.2 濃鹽水制鹽工藝流程中的優化方案

3.2.1 濃鹽水的預熱工藝

濃鹽水經蒸發室分離出來的二次蒸汽如果直接冷凝，將造成巨大的能源浪費。為了有效避免能源浪費，要考慮二次蒸汽的顯熱和潛熱，比如為進料濃鹽水進行預熱。

3.2.2 熱泵結晶工藝

利用二次蒸汽為進料濃鹽水進行預熱所需要的能耗仍舊很高，因此，可以換個思路，將二次蒸汽用熱泵壓縮機壓縮，提高溫度和壓力，然后送到蒸發器加熱室作為二次蒸汽加熱，讓進料維持在沸騰狀態，加熱蒸汽本身冷凝成水。? 3.3 實現水鹽聯產

鹵水成產過程中的副產淡水可以實現水鹽聯產，提高資源的利用率，產生明顯的經濟效益，減輕制鹽工藝過程對環境的危害。電滲析濃縮海水制鹽工藝實現水鹽聯產主要有兩種技術路線：一是利用電滲析制鹽過程中產生的脫鹽水進行淡水生產，二是回收蒸發結晶工藝中的冷凝水。

水鹽聯產工藝的實現拉長了電滲析制鹽工藝的產業鏈。最常見的是高礦化度淡水和堿性離子飲料的生產，使水鹽聯產工藝的產品附加值得到了大幅度提高，工藝經濟性和可行性都比較突出。

3.4 鹵水資源的綜合利用

鹵水中含有豐富的元素，這些元素可以被有效利用。除了鉀、鈉、鎂、鋁等普通元素，還有大量的稀有元素，如鋰、硼、溴、碘等，在各個經濟領域中都得到了廣泛應用。例如鉀鹽可以作為農業肥料，這對我國并不豐富的鉀鹽儲量而言，是很好的補給方式;溴可以用來制備含有豐富金屬溴化物、溴的含氧酸鹽等多種無機化合物和各類有機物的溴化工產品的基礎原料，這些原料被廣泛應用于各個領域，需求量很大。筆者查閱相關資料得知，國內有關部門曾對鹵水進行相關實驗。實驗中，電滲析過程采用的是一價離子選擇性透過膜，得到的結果是鉀離子和溴離子均在濃鹽水側富集，因此，濃度大幅度提高。另外，與灘曬法相比，鹵水的質量明顯更高且成分更簡單，可以有效提高提取效率。

4 結語

制鹽工藝流程能耗很大，能耗成本甚至可以占到總成本的1/2以上，這是制鹽成本高、經濟效益低的直接原因，甚至會造成生產虧損的后果。隨著制鹽業的發展需求逐漸提高，制鹽技術也越來越受重視。因此，對工業制鹽的工藝流程進行優化，引進和使用制鹽新技術，對提高制鹽工藝效率、減少能源損耗、降低環境污染、提高經濟效益都有十分重要的作用。

[參考文獻]

[1]劉長巖，李樹生，孟興智，等.海鹽區制鹽工藝的生產技術展望[J].中國鹽業，2010（11）：9-11.

[2]袁俊生，張濤，劉杰，等.反滲透后高鹽廢水濃縮技術進展[J].水處理技術，2015（11）：16-21.

[3]陳艷，張亞萍，岳明珠.電滲析技術在氨基酸生產中的應用[J].水處理技術，2011（11）：10-14.

[4]龐衛科，林文野，戴群特，等.機械蒸汽再壓縮熱泵技術研究進展[J].節能技術，2012（4）：312-315.