礦鹵塑苫結(jié)晶咸水的利用

王緒前

(連云港工投集團(tuán)日曬制鹽有限公司，江蘇連云港 222227)

1 咸水利用的意義

連云港工投集團(tuán)日曬制鹽有限公司(以下簡稱“公司”)鹽田以淮陰地區(qū)地下礦鹵日曬原鹽，共有30個(gè)結(jié)晶單元，各結(jié)晶單元有塑苫屯鹵臺(tái)7塊，不塑苫深洼(除硫池)1塊，塑苫結(jié)晶池24塊，各塊池面積6 000 m2，采用新深長、氯化鈣溶液降低結(jié)晶母液中的硫酸根、循環(huán)利用母液等工藝，各結(jié)晶單元灘形示意圖見圖1。一般生產(chǎn)年每結(jié)晶單元灌結(jié)晶池22塊，另2塊結(jié)晶池(以下簡稱“下馬格”)被輪流撤換下來治理爛池板。以每次降水5 mm以上，22塊結(jié)晶池、6塊屯鹵臺(tái)蓋布，每次蓋布池內(nèi)鹵水漏損深度3.5mm，年蓋布40次計(jì)算，年蓋布漏損高級(jí)鹵水23 520 m3。

圖1 結(jié)晶單元灘形示意圖Fig.1 Schematic diagram of beach shape of crystal unit

年次降水5 mm～10 mm時(shí)，蓋布漏損鹵稀釋后濃度及數(shù)量計(jì)算如下：設(shè)蓋布前塑池內(nèi)鹵水平均濃度B=26 °Be′，蓋布漏損鹵水深h=3.5 mm，氣象降水R=7.5 mm，結(jié)晶單元灘毛面積與蓋布塑池凈面積比率n=(1 000×270)÷(28×6 000)=1.6，則漏損鹵稀釋后濃度b=〔1-Rn/(0.26+1.116h+1.034Rn)〕×B=7 °Be′；每次稀釋后混合鹵水量=塑池漏損鹵水量+結(jié)晶單元灘降水量=28×6 000×0.003 5+1 000×270×0.007 5=2 613 m3，以全年5 mm～10 mm降水11次計(jì)算，年產(chǎn)生7.18 °Be′鹵水量28 743 m3。

公司員工利用蓋布漏損到池外的鹵或海水(以下統(tǒng)稱“咸水”)制飽和鹵，更好地滿足結(jié)晶需求，控制噸鹽耗礦鹵4.2 m3左右，降低原鹽生產(chǎn)成本，減少咸水對(duì)鹽田周邊生態(tài)破壞。

2 咸水利用的基本方法

2.1 利用好現(xiàn)有鹽田設(shè)備

(1)利用好儲(chǔ)鹵設(shè)備。保鹵容積大小應(yīng)與各蒸發(fā)池的鹵量相配套，讓各蒸發(fā)池鹵水能有處保、分質(zhì)保及儲(chǔ)鹵設(shè)備保的滿。塑苫結(jié)晶池可儲(chǔ)飽和鹵，屯鹵臺(tái)、下馬格塑苫儲(chǔ)高、中級(jí)鹵，不塑苫儲(chǔ)低級(jí)以下鹵，儲(chǔ)鹵深度最高達(dá)0.4 m，其中塑苫的不應(yīng)低于0.15 m。土塘不塑苫，一般用于周轉(zhuǎn)鹵水，或儲(chǔ)低級(jí)以下鹵，儲(chǔ)鹵深度1.2 m。深洼不塑苫，在優(yōu)先發(fā)揮結(jié)晶母液除硫作用前提下，也可用于儲(chǔ)鹵。

(2)多利用蒸發(fā)面積。蒸發(fā)面積越大，制鹵能力越強(qiáng)，屯鹵臺(tái)、下馬格、副廩基、深洼、土塘、溝道及鹽田周邊荒地等都可用來蒸發(fā)制鹵。各結(jié)晶單元可作蒸發(fā)制鹵的面積統(tǒng)計(jì)見表1。

表1 各結(jié)晶單元蒸發(fā)制鹵面積統(tǒng)計(jì)Tab.1 Area statistics of evaporation brine concentrating for each crystallization units

(3)合理配置、使用或修繕設(shè)備。合理配置固定泵及分散的小型機(jī)泵，雨前保好鹵，雨后恢復(fù)快；執(zhí)行塑池管理“三雨”操作，塑布等維護(hù)保養(yǎng)好，收放自如；加固屯鹵臺(tái)、土塘埝埂和口門，防倒口跑鹵和鹵水過流；扒塘淤，疏浚保鹵、排淡溝道，以加快保排鹵速度；撈通蒸發(fā)池內(nèi)轉(zhuǎn)溝，整平、壓實(shí)蒸發(fā)池板，避免雨前、雨后池面積存在大量鹵水或淡水；檢修好土塘、深洼、排淡溝節(jié)制閘，確保其啟閉自如。

2.2 因地、因時(shí)制宜制鹵

2.2.1 深存

中、高級(jí)鹵在塑苫蒸發(fā)池中深儲(chǔ)，或雨前鹵水向塑苫的屯鹵臺(tái)及下馬格投咬；平面蒸發(fā)制鹵池濃度相同、相近鹵水采用“三合一”或“四合一” 合并加深；鹵水向土塘、深洼低保等。

雨前溝道積留鹵、距離儲(chǔ)鹵設(shè)備遠(yuǎn)的灘面鹵水提前保，雨中經(jīng)常測(cè)量咸水的濃度，分質(zhì)收保。低于海水濃度的咸水排出結(jié)晶單元灘外，當(dāng)各適宜的儲(chǔ)鹵設(shè)備已儲(chǔ)滿鹵水，或者其它儲(chǔ)鹵設(shè)備收儲(chǔ)將使雨后成鹵不能滿足結(jié)晶鹵水需求時(shí)，高于海水濃度的咸水也得排出灘外。

2.2.2 平塑結(jié)合，分區(qū)蒸發(fā)制鹵

滿足納取的礦鹵、除硫后的結(jié)晶母液蒸發(fā)至飽和及澄清等需求，各結(jié)晶單元至少需要12 000 m2屯鹵臺(tái)面積，剩余的屯鹵臺(tái)，及深洼、下馬格、副廩基等面積可用于咸水蒸發(fā)制鹵，這些蒸發(fā)池零散，池與池間走水大多不能靠自然落差一步一卡，需水泵調(diào)動(dòng)。一般以兩步蒸發(fā)為宜，即塑苫蒸發(fā)池、平面蒸發(fā)池(非塑苫)各片區(qū)各為一步，塑苫蒸發(fā)制15 °Be′以上鹵水，平面蒸發(fā)制15 °Be′以下鹵水，遇連晴天或下馬格化鹽碴制鹵時(shí)可三步蒸發(fā)，即塑苫屯鹵臺(tái)、塑苫下馬格、平面蒸發(fā)池各片區(qū)各為一步。

(1)塑苫蒸發(fā)池鹵咬鹵。 立足以鹵制鹵，其制鹵效益顯著：一年中的大部分時(shí)間，塑苫的屯鹵臺(tái)、下馬格儲(chǔ)備飽和、近飽和的礦鹵或除硫后的結(jié)晶母液，適時(shí)適量咬進(jìn)低濃度鹵水，讓儲(chǔ)備鹵不漂花落鹽，在儲(chǔ)備期應(yīng)該發(fā)生的滲透和蓋布漏損基本不增加，此等條件下咸水蒸發(fā)制鹵近似為無滲透；5 mm以上降雨前及時(shí)蓋布，雨后及時(shí)收布、恢復(fù)生產(chǎn)，降雨排除率、蒸發(fā)量利用率高；一般制鹵深度0.15 m到0.40 m(含底水)，深水制鹵多吸收多利用太陽輻射能。

把握好三環(huán)節(jié)：一是確定留底鹵水深度要結(jié)合前期存鹵量，并滿足塑布收放水位、屯鹵臺(tái)向結(jié)晶池串聯(lián)加鹵水位需要等。一般每年3月底塑池收儲(chǔ)的高級(jí)鹵量達(dá)高峰，隨后至9月份，由于結(jié)晶鹵水求大于結(jié)晶單元灘外供給的礦鹵量，留存的高級(jí)鹵量逐漸減少，可能造成鹵咬鹵制飽和或高級(jí)的面積減少。塑苫蒸發(fā)池內(nèi)飽和鹵灌結(jié)晶池后，要及時(shí)調(diào)整鹵水或納取新礦鹵，保證最低鹵深。

二是咬進(jìn)的鹵水深度由蒸發(fā)量大小、留底或咬進(jìn)鹵水濃度、結(jié)晶池對(duì)飽和鹵需求等確定。不準(zhǔn)備灌池的，鹵水未飄花前咬進(jìn)低濃度鹵水，咬鹵次數(shù)要多，每次咬進(jìn)的鹵水量要少，一般咬進(jìn)鹵后旺季當(dāng)天、冬季3 a內(nèi)可達(dá)飽和，或恢復(fù)到原底水濃度，秋末、冬季遇干風(fēng)性要“迎風(fēng)加鹵”，保度增量或增度增量。咬進(jìn)的鹵水濃度盡可能高，一般不低于7 °Be′。春季蒸發(fā)量逐漸增強(qiáng)，鹵咬鹵面積大，而降水少，蓋布產(chǎn)生的咸水少，可納取海水，或海水經(jīng)濃縮后咬鹵。各單元屯鹵臺(tái)以每輪次不低于3塊制取飽和，輪流灌結(jié)晶池，延長其它屯鹵臺(tái)或蒸發(fā)池鹵水停留天數(shù)，增加每次放水深度，減少走水次數(shù)，降低灘面鹵水蒸發(fā)過程落入塘、溝頻次。

三是控制礦鹵供給量、咸水制飽和鹵量與結(jié)晶池需飽和鹵量平衡。控制結(jié)晶鹵水年度供需平衡原則是：量鹵灌池；淡季儲(chǔ)礦鹵，旺季以儲(chǔ)補(bǔ)缺。利用咸水制飽和鹵，促進(jìn)結(jié)晶鹵水供需平衡，但不能滿足結(jié)晶鹵水根本需求，在生產(chǎn)年、生產(chǎn)季節(jié)及特定的生產(chǎn)周期，盲目的讓更多的咸水咬制更多的飽和鹵，造成塑苫蒸發(fā)池關(guān)著新鹵(不飽和鹵)，結(jié)晶池曬著老鹵，降低結(jié)晶池原鹽產(chǎn)量、質(zhì)量，影響企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

設(shè)咸水年蒸發(fā)制鹵：初始濃度b=7 °Be′，飽和時(shí)濃度B=26°Be′；蒸發(fā)量E皿=1 500 mm，利用率φ=90%；降水量R=870 mm，排除率μ=90%；空氣相對(duì)濕度Q=75%；大面積蒸發(fā)系數(shù)f1=75%；滲透或其它漏損鹵為0，則：鹵水比蒸發(fā)系數(shù)f2=100-(0.197 8Q-0.001 67)×[(b+B)÷2]1.825=0.755 5；鹵水蒸發(fā)率CB=1-{(100-B)(b-0.15)÷[(100-b)(B-0.15)]}=0.789 1；降水損失蒸發(fā)量E降水=R(1-μ)÷f2=115.2 mm；其它損失蒸發(fā)量E其它=E皿(1-φ)=150 mm；有效蒸發(fā)量E有效=E皿f1-E降水-E其它=859.8 mm；每100 m2面積需7 °Be′咸水Q1=100×0.001E有效f2÷CB=82.3 m3，制飽和鹵Q2=100×0.001(E有效f2÷CB-E有效f2)=17.4 m3；24 000 m2蒸發(fā)制鹵面積，利用7 °Be′咸水19 752 m3，制飽和鹵4 176 m3。

(2)平面蒸發(fā)池薄曬。立足搶時(shí)制鹵，及時(shí)保鹵，向塑苫蒸發(fā)區(qū)提供濃度高、數(shù)量足的原料鹵。薄曬成鹵周期短，灘面運(yùn)轉(zhuǎn)鹵量少，不但雨前易保鹵，而且一定容量的保鹵設(shè)備可供較大蒸發(fā)池保鹵，相應(yīng)提高抗雨能力。以鹵水剛漫蒸發(fā)池板為宜，制取的鹵水濃度服從溶化鹽碴或鹵咬鹵需求，一般7 °Be′～9 °Be′為宜。走水采取“一鍋端”，即把平面蒸發(fā)池分成一到兩個(gè)片區(qū)，同片區(qū)的蒸發(fā)池灌上比較淺的同濃度鹵水，使短期內(nèi)鹵水濃度提高1 °Be′～2 °Be′，一起調(diào)往塑苫蒸發(fā)區(qū)，或在預(yù)報(bào)有較大降水前一起收保到同一儲(chǔ)鹵設(shè)備。

2.2.3 溶化鹽碴、粉鹽制鹵

結(jié)晶池剛被撤換下來，池底留有鹽碴，用咸水溶化先制飽和或近飽和鹵，然后再制20 °Be′以上高級(jí)鹵，化鹽碴后期為加速鹽碴溶解，可采用人工、機(jī)械攪動(dòng)鹽和鹵，或在池中咬制中、低級(jí)鹵水，作為塑苫屯鹵臺(tái)咬制飽和鹵鹵源，一般溶化鹽碴的池內(nèi)鹵水深度至少0.20 m。鹽碴化盡后，盡快整池，準(zhǔn)備平曬制鹵或再灌池。

水力管道收鹽產(chǎn)生粉鹽，原鹽駁運(yùn)后廩基底層產(chǎn)生次品鹽，這些質(zhì)量差鹽用咸水溶化后再日曬結(jié)晶，可生產(chǎn)合格原鹽，如此粉鹽、次品鹽、咸水等共同得到再利用。

由鹵水波美度與比重?fù)Q算式r=144.3÷(144.3-°Be′)知，7 °Be′、24.5 °Be′鹵水比重各為1.051 0 t/m3、1.204 5 t/m3。已知1 t純氯化鈉完全溶解在淡水中，溶液體積增加0.355 m3，設(shè)原鹽氯化鈉含純94%，1 t原鹽在xm37 °Be′咸水中完全溶解后溶液達(dá)飽和，濃度為24.5 °Be′，則：

1×0.94+x×1.051 0=(x+0.94×0.355)×1.204 5

x=3.50 m3/t

3.50+0.94×0.355=3.84 m3/t

即3.50 m3的7 °Be′咸水溶化1 t原鹽，制飽和鹵3.84 m3。

設(shè)各結(jié)晶單元兩塊下馬格留鹽碴1 000 t，可利用7 °Be′咸水3 500 m3溶化制飽和鹵3 840 m3。

設(shè)各結(jié)晶單元每年產(chǎn)鹽20 000 t，水力管道收鹽粉鹽率按3%計(jì)，產(chǎn)生粉鹽量為600 t，其中一半附著在主廩基固化基礎(chǔ)不化鹵，另一半在副廩基、回鹵溝道等，可利用7 °Be′咸水1 050 m3溶化制飽和鹵1 152 m3。

3 咸水利用效果分析

工藝計(jì)算數(shù)據(jù)對(duì)比見表2。

表2 制鹵工藝計(jì)算數(shù)據(jù)對(duì)比Tab.2 Comparison of calculation data for brine concentrating process m3

由表2可知，各結(jié)晶單元年利用7 °Be′咸水24 302 m3，制飽和鹵量9 168 m3，其中，塑苫屯鹵臺(tái)蒸發(fā)及粉鹽溶化制飽和鹵5 328 m3。年次降水5 mm～10 mm蓋布產(chǎn)生的7 °Be′咸水28 743 m3大部被利用。

生產(chǎn)管理能力及管理人員責(zé)任心對(duì)咸水利用及制飽和鹵量影響大，其次鹽業(yè)生產(chǎn)的其它客觀條件是在不斷變化的，故實(shí)際生產(chǎn)中運(yùn)用計(jì)算結(jié)果時(shí)，要注意它的適用條件，必要時(shí)加以調(diào)整。

4 小結(jié)

公司員工應(yīng)立足礦鹵塑苫結(jié)晶現(xiàn)有條件，因地、因時(shí)制宜采用鹵咬鹵、簿曬、溶化鹽碴等操作，利用較高鹽度咸水制飽和鹵，力求企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益最大化。