石灰煙道氣法的先進(jìn)性與局限性分析
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工藝原理:石灰水與鹵水中的Mg2+反應(yīng)生成氫氧化鎂沉淀，煙道氣中含有的CO2與鹵水中的Ca2+反應(yīng)生成CaCO3沉淀，達(dá)到除去鹵水中含有的Ca2+、Mg2+的目的，SO42－在鹽硝聯(lián)產(chǎn)生產(chǎn)工藝中以芒硝形式分離。從工藝原理可以看出，兩種工藝都是利用化學(xué)原理除去鹵水中的Ca2+、Mg2+，達(dá)到凈化鹵水的目的。但兩種工藝還是存在以下差別:(1)兩堿法工藝簡單，投資小，凈化成本偏高;而石灰煙道氣法工藝復(fù)雜，投資大，但凈化成本低。(2)在實際運(yùn)行中，兩堿法生產(chǎn)一批合格精鹵約需3h～4h，而石灰煙道氣法因有兩步反應(yīng)，需11h～12h。(3)石灰煙道氣法回收母液、減排煙道氣，達(dá)到節(jié)能減排循環(huán)經(jīng)濟(jì)和保護(hù)環(huán)境的效果。
兩種工藝的經(jīng)濟(jì)分析
表1、表2分別是2012年公司利用兩堿法與石灰煙道氣法凈化一桶鹵水(3200m3)的原料使用量及凈化結(jié)果。按照公司2012年市場采購均價:純堿1520元/t，燒堿950元/t，絮凝劑18550元/t計算。則兩堿法凈化一桶鹵水成本為3．63元/m3，生產(chǎn)1t鹽耗鹵水成本為10．89元。由于公司原鹵中硫酸根嚴(yán)重不足及母液量也不足，影響了二步反應(yīng)后鹵水中的鈣離子不能去除到工藝要求，最終需要補(bǔ)加部分純堿來降低清鹵中的鈣離子含量。同時，二步反應(yīng)通煙氣后造成部分固相物中的鎂離子回溶，而需添加部分燒堿來去除鎂離子。按照公司2012年市場采購均價:純堿1520元/t，燒堿950元/t，石灰560元/t，絮凝劑18550元/t計算。則石灰煙道氣法凈化一桶鹵水成本為2．46元/m3，生產(chǎn)一噸鹽耗鹵水成本為7．38元。兩種凈化工藝，石灰煙道氣法比兩堿法噸鹽耗鹵水成本要減少3．51元，對于年產(chǎn)80萬t的企業(yè)來說，每年可節(jié)約生產(chǎn)成本280．8萬元，同時也可增強(qiáng)企業(yè)的市場競爭力。
石灰煙道氣法的經(jīng)濟(jì)分析
石灰煙道氣法采用了煙道氣代替純堿除去鹵水中的鈣離子，每年可減少公司廢氣排放量1931．4萬m3，減少大氣污染。同時用更便宜的石灰代替燒堿除去鹵水中的鎂離子，生產(chǎn)成本比兩堿法要低得多，一般該工藝運(yùn)用得當(dāng)?shù)那闆r下，噸鹽成本可以降低3元～6元，尤其是在兩堿價格高的情況下更能凸顯該工藝的降本效果。凈化后的鹵水中除去了鈣鎂離子，使鹵水在蒸發(fā)制鹽過程中結(jié)垢少，節(jié)約能源的消耗，同時每年回收制鹽母液12．8萬m3，節(jié)約資源，符合國家提倡的節(jié)能降耗及發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的模式。
2局限性
石灰煙道氣法凈化鹵水是一個非常先進(jìn)的工藝技術(shù)，雖然該工藝技術(shù)先進(jìn)，但在公司鹽硝聯(lián)產(chǎn)這個大環(huán)境中運(yùn)用下還是凸顯出它的局限性:
(1)回頭母液不足，難以提高混合鹵水中硫酸根的含量，造成二步反應(yīng)后鹵水中的鈣離子不能去除到設(shè)計要求。根據(jù)工藝設(shè)計，公司原鹵中硫酸根含量為11．8g/L，所以需要母液回頭兌鹵來提高混合鹵水的硫酸根含量，但由于母液量也不足，使混合鹵水中的硫酸根難以達(dá)到設(shè)計值14g/L。這就使一步反應(yīng)的PV值不能達(dá)到設(shè)計的25mg/kg，造成在二步反應(yīng)通煙氣反應(yīng)后不能盡除鈣離子，必須添加部分純堿來除去剩余的鈣離子。
(2)使用該工藝，若后續(xù)設(shè)施不匹配，影響鹽硝系統(tǒng)的平衡性。使用石灰煙道氣因回收母液，提高了鹵水中的硫酸根含量，增加了硝產(chǎn)量，但也在一定程度上影響了鹽硝系統(tǒng)的平衡性。由于公司60萬t/a鹽硝聯(lián)產(chǎn)裝置在設(shè)計時，在基準(zhǔn)工藝指標(biāo)上有所放大，使鹽硝系統(tǒng)在高單位時效時出現(xiàn)不匹配，但鹵水中硫酸根含量不高，影響效果也就不明顯。但使用石灰煙道氣后鹵水中硫酸根含量提高，問題就凸顯出來。曾經(jīng)有段時間，造成鹽質(zhì)下降到一級、二級鹽，后通過提高蒸發(fā)強(qiáng)度、循環(huán)量及加大循環(huán)泵的皮帶輪等措施，才使鹽質(zhì)重新提高到優(yōu)級鹽。
(3)鈣鎂泥漿量成倍增加。由于該工藝需要使用石灰來代替燒堿除去鎂離子，而石灰本身又是具有大量鈣離子的，在除鎂離子的同時也增加了鹵水中鈣離子的含量。同時，生石灰的轉(zhuǎn)化率及純度造成第一步反應(yīng)過程中帶入系統(tǒng)較多的固相物，使得比兩堿法凈化后的鈣鎂泥量要多得多，提高了處理鈣鎂泥的難度。
(4)設(shè)備維護(hù)成本高。該工藝比兩堿法設(shè)備要多，加大了設(shè)備的維護(hù)度。特別是使用石灰代替燒堿除鎂離子，江西本地石灰石燒制后的生石灰純度不太高，最好水平不過保證在80%左右。因此在乳化過程中一部分渣漿會進(jìn)入系統(tǒng)，而這些渣漿加速了設(shè)備的磨損，提高了設(shè)備的維護(hù)成本。
(5)員工操作更復(fù)雜。該工藝控制點多，加大了員工的操作難度。每一步控制都必須按順序小心操作如PV、pH值控制、取樣化驗等等環(huán)節(jié)都不能錯。一旦控制不得當(dāng)，就必須返工。而且返工后的成本比兩堿法還要高。
(6)反應(yīng)時間過長。在實際運(yùn)行中，兩堿法生產(chǎn)一批合格精鹵約需3h～4h，而石灰煙道氣法因有兩步反應(yīng)，需11h～12h。若一旦設(shè)備發(fā)生故障，會造成供鹵緊張影響生產(chǎn)。所以，在實際運(yùn)用中最好保留兩堿法的配套設(shè)施，以備不時之需。
結(jié)束語
石灰煙道氣法有它的先進(jìn)性也有它的局限性，但是，若能將它的局限性控制好，極大的發(fā)揮它的作用，至少降本增效是毋庸置疑的。該工藝以低消耗、高利用、低排放的先進(jìn)技術(shù)實現(xiàn)了節(jié)能降耗、減少環(huán)境污染，是一條走循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展之路。對于一個企業(yè)來說不僅要經(jīng)濟(jì)效益更應(yīng)該承擔(dān)社會責(zé)任，所以，制鹽企業(yè)在有條件的情況下都應(yīng)該大力推廣使用該工藝來凈化鹵水。（本文作者：張雪花、孔曉忠、鄭秀潔 單位：中鹽新干鹽化有限公司、中鹽制鹽工程技術(shù)研究院）
