灘曬礦鹵深度的探討

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 前言

連云港工投集團(tuán)日曬制鹽有限公司(以下簡稱“公司”)以淮陰地區(qū)地下礦鹵為原料，采用上卡下撤分段結(jié)晶工藝灘曬工業(yè)鹽，產(chǎn)品質(zhì)量為優(yōu)、一級(jí)。結(jié)合氣象、鹵水、生產(chǎn)設(shè)備、操作方法等，力求礦鹵資源、塑苫結(jié)晶池利用率，及經(jīng)濟(jì)效益最大化，探討結(jié)晶鹵水深度對優(yōu)級(jí)工業(yè)鹽生產(chǎn)的影響，以利優(yōu)化工藝，進(jìn)一步提高優(yōu)級(jí)工業(yè)鹽產(chǎn)出率。

2 太陽輻射能使鹵水蒸發(fā)濃縮析鹽原理

太陽能以輻射光線的形式通過大氣層，照射到鹽田鹵水表面，小部分被反射回空氣，大部分折射進(jìn)入水體，被吸收一部分；透過水體到達(dá)池底，又被池底吸收一部分；反射回水體，又被鹵水吸收一部分。水體由于吸收了大量的太陽輻射能，溫度升高，鹵水飽和蒸氣壓隨之升高，蒸發(fā)過程得以進(jìn)行。

3 鹵水深度對產(chǎn)量、質(zhì)量影響

3.1 增加鹵水深度的有利影響

(1)陽光入射、反射，通過鹵水的光路長，吸收熱量多；散熱慢，鹵水日平均液溫高，晝夜溫差小，熱能和外界熱交換少，利于蒸發(fā)；在相同風(fēng)力的作用下，波浪大，相比之下蒸發(fā)面積大，鹵水流動(dòng)也快，有利于水分子逸出水面。鹵水越深，則對太陽能吸收的效率越高，但隨鹵水深度增加，鹵水蒸發(fā)量增大的幅度變小，原鹽產(chǎn)量增大的幅度也減小。

(2)水體熱容量大，鹵溫、過飽和度、蒸發(fā)速度變化幅度小，有效克服一些結(jié)晶過程中的結(jié)晶速度忽快忽慢、時(shí)而結(jié)晶時(shí)而停止結(jié)晶等不穩(wěn)定不均衡現(xiàn)象；鹵水體積大，懸在鹵水的晶核與小晶體數(shù)目相對增多，懸浮時(shí)間也相對延長，從而擴(kuò)大了與鹵水的接觸面，使晶體生長速度由于晶體表面積的增大而相應(yīng)減慢；在相同風(fēng)力情況下，鹵深波浪大，上下層鹵水交換進(jìn)行得快，避免表面形成晶核，從而減少粉鹽、片鹽形成。在自然條件下，適當(dāng)深鹵結(jié)晶，控制鹵水過飽和度，降低結(jié)晶速率，提高鹽質(zhì)。

3.2 增加鹵水深度的不利影響

鹵水深度增加，水體增大，太陽能吸收率得到提高，但相對的單位體積水體內(nèi)獲得的能量減小，整個(gè)水體所得到的溫度增加值減少，鹵水與大氣之間的溫度差減小，蒸發(fā)速率下降，或蒸發(fā)量低，結(jié)晶池鹵水過深，濃縮太慢，在一定條件下，較長時(shí)間不能達(dá)到并超過一定的過飽和度時(shí)，晶體生長速度等于零，影響正常生產(chǎn)。

相同地質(zhì)條件下，增加鹵水深度，水力梯度增加，土壤滲透增加，結(jié)晶鹵水因滲透造成的損失大。

過度增加鹵水深度，要求鹵庫、塑苫池等設(shè)備設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)高，或要求生產(chǎn)過程中設(shè)備完好率更高，將增加鹽田建造、維修費(fèi)用。結(jié)晶鹵水過深，活碴等操作難，且風(fēng)大浪高時(shí)易側(cè)翻浮板，增加鹵水跑、冒、滴、漏；損壞塑布；沖塌池埝，撞起渾水等。

生產(chǎn)中應(yīng)尋求一定氣象條件下最佳鹵水深度，既充分吸收太陽輻射能，又能保持最高蒸發(fā)速率，更好降低滲透、降水等損失，以提高制鹵、結(jié)晶效果。

4 灘曬優(yōu)級(jí)工業(yè)鹽海水鹵深度

不同季節(jié)應(yīng)掌握不同結(jié)晶鹵水深度；不同質(zhì)量的鹵水，或產(chǎn)不同質(zhì)量的鹽應(yīng)掌握不同結(jié)晶鹵水深度；結(jié)晶鹵水應(yīng)保證塑苫池簿膜收放的深度(一般高于0.15 m)。

控制結(jié)晶鹵水深度，提高生產(chǎn)年度優(yōu)級(jí)工業(yè)鹽產(chǎn)出率效果的比較，旺產(chǎn)高溫季節(jié)明顯優(yōu)于淡季低溫季節(jié)：冬季、春初氣溫較低，蒸發(fā)量比較小，結(jié)晶鹵水濃縮慢，過飽和度小，利于氯化鈉均衡成長，在做好鹽池板、控制鹵水質(zhì)量、塑苫結(jié)晶等條件下，灌池深淺對鹽產(chǎn)量、質(zhì)量引起的差別很??；高溫季節(jié)，氣溫高，蒸發(fā)量大，結(jié)晶鹵水過飽和度大，結(jié)晶速度快，適當(dāng)增加結(jié)晶鹵水深度，控制鹵水過飽和度，減少成核速度，顯著提高鹽質(zhì)；旺季蒸發(fā)量數(shù)倍于淡季，產(chǎn)鹽量數(shù)倍于淡季。

目前海鹽生產(chǎn)實(shí)踐證明，常溫下0.3 m范圍內(nèi)，結(jié)晶鹵水越深，越有利于優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)，江蘇鹽區(qū)根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂虻茸匀粭l件，結(jié)晶鹵水終止鈉鎂比值不低于3的一級(jí)池，生產(chǎn)優(yōu)級(jí)工業(yè)鹽掌握的鹵水深度(鹽層上)是：灌池(加鹵)，低溫季節(jié)0.2 m～0.3 m，高溫季節(jié)0.3 m～0.4 m；結(jié)晶終止，低溫季節(jié)高于0.15 m，高溫季節(jié)高于0.2 m；年平均0.25 m，高溫季節(jié)平均高于0.25 m。

5 灘曬優(yōu)級(jí)工業(yè)鹽礦鹵深度

飽和原料礦鹵灌池、結(jié)晶終止(老鹵)的質(zhì)量，與一級(jí)池飽和海水鹵(未攙兌老鹵)結(jié)晶初始、終止質(zhì)量對比見表1。由表1可知，結(jié)晶鹵水初始、終止及整過程質(zhì)量綜合對比，礦鹵優(yōu)于海水鹵，而且礦鹵結(jié)晶終止時(shí)氯化鈉含量為290.24 g/L、鎂離子含量為0.26 g/L，分別大于、小于海水鹵相對應(yīng)的結(jié)晶初始值264 g/L、12.46 g/L，故其它結(jié)晶條件同等，一般灘曬同質(zhì)量優(yōu)級(jí)工業(yè)鹽要求的鹵水深度，礦鹵應(yīng)低于海水鹵。

表1 結(jié)晶鹵水質(zhì)量比較Tab.1 Comparison of quality of crytal brine

5.1 旺季鹵水深度擬定

礦鹵各月供給量相對均衡，而灘曬制鹽是露天式季節(jié)性生產(chǎn)，各月需求量差距大，各月供需不平衡，受此因素的制約，蒸發(fā)量高的旺季結(jié)晶鹵水深度，成為影響產(chǎn)量、質(zhì)量的重要因素。

公司近2 a礦鹵鹽分月質(zhì)量：一到五月份、十一月份、十二月份質(zhì)量較高，平均氯化鈉含量96.30%，其中優(yōu)級(jí)工業(yè)鹽占期間總產(chǎn)量70.11%(產(chǎn)出率)，過去認(rèn)為是期間氣溫低、結(jié)晶速率慢原因，但以五月份而論，蒸發(fā)量、產(chǎn)量是全年最高，同時(shí)質(zhì)量也是較好的，其實(shí)另一原因是期間原料礦鹵供給大于結(jié)晶需求，結(jié)晶鹵水質(zhì)量好、深度足；六月份到十月份質(zhì)量相對差，平均氯化鈉含量95.94%，其中優(yōu)級(jí)工業(yè)鹽產(chǎn)出率38.42%，既是期間氣溫高、結(jié)晶速率快原因，又是期間原料礦鹵供給小于結(jié)晶需求，結(jié)晶鹵水質(zhì)量差、深度淺原因。

對公司近2 a六月份到十月份，產(chǎn)出平均氯化鈉含量96.20%以上礦鹵鹽的生產(chǎn)單元進(jìn)行生產(chǎn)調(diào)查，80%以上的生產(chǎn)單元期間結(jié)晶鹵水深度為：灌池0.25 m～0.3 m；結(jié)晶終止0.15 m～0.2 m；各月單池平均0.17 m～0.22 m。借鑒海鹽工藝實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合礦鹵灘曬其它條件，擬定旺產(chǎn)高溫季節(jié)灘曬優(yōu)級(jí)工業(yè)鹽礦鹵深度是：灌池0.25 m～0.3 m；結(jié)晶終止高于0.15 m；平均高于0.20 m。當(dāng)然，擬定的鹵水深度也可應(yīng)用于全年。

5.2 旺季鹵水深度控制

調(diào)節(jié)生產(chǎn)年度礦鹵供需平衡。是既能及時(shí)納取淮陰地區(qū)正常供給的礦鹵，又不過量窩存鹵水，既能提高塑苫池利用率，又能確保結(jié)晶工藝條件不降低的主要途徑。

設(shè)淮陰地區(qū)年最多供鹵270萬m3,各月供給量均等，公司年最多產(chǎn)鹽64萬t，根據(jù)公司原鹽生產(chǎn)噸鹽耗鹵量、結(jié)晶單產(chǎn)等預(yù)測各月份礦鹵需求的盈虧，調(diào)節(jié)全年礦鹵的供需平衡，見表2。由表2知，鹽田結(jié)存鹵水量三月份達(dá)最大值170.22萬m3，每100 m2塑苫池面積占高級(jí)鹵水30.51 m3，十月份達(dá)最低值122.19萬m3，每100 m2塑苫池面積占高級(jí)鹵水21.90 m3，因從四月到十月份制鹽需鹵占全年的76.07%，礦鹵供給量僅占全年的58.33%，綜上，四到十月份礦鹵供給量與制鹽需求量存在17.74%(48.02萬m3)的差距，而冬季、春初儲(chǔ)鹵，四月份到十月份以儲(chǔ)補(bǔ)欠，實(shí)現(xiàn)全年鹵水的供需平衡。

表2 礦鹵結(jié)晶供需平衡預(yù)測Tab.2 Prediction of supply and demand balance of ore brine crystallization

利用結(jié)晶區(qū)因降水產(chǎn)生的低濃度鹵水或納取海水，在調(diào)節(jié)池、副廳基等蒸發(fā)制鹵，利用管道水輸收鹽產(chǎn)生的粉鹽化鹵及爭取淮陰地區(qū)增加供鹵量，也是補(bǔ)充旺季供鹵能力虧欠，滿足結(jié)晶需求的重要措施。

嚴(yán)格執(zhí)行分曬操作。遵循全年物料平衡原則，量鹵灌池；實(shí)行二級(jí)分曬，第二段鹵水質(zhì)量較低，應(yīng)較前段加深0.03 m～0.05 m，或更深些，控制鹵溫及結(jié)晶速度；結(jié)晶鹵水淺且老，排老鹵條件暫不具備，可通過“串”、“并”結(jié)晶池鹵水方法，降低鹵水濃度，或增加鹵水深度，控制鹵水過飽和度，延長換鹵周期；一個(gè)換鹵周期內(nèi)，達(dá)終止?jié)舛鹊慕Y(jié)晶鹵水一次排除，結(jié)晶過程應(yīng)灌進(jìn)的鹵水一次灌進(jìn)去，或一次加鹵用鹵量較大，也可采用中間描池1次，以增加結(jié)晶過程平均鹵水深度、避免中間零散加鹵造成結(jié)晶鹵水濃度差加大。

完善鹽田設(shè)備完好率。為滿足鹵水儲(chǔ)備、結(jié)晶要求：鹽田技改，增加儲(chǔ)鹵設(shè)備；定期清除土塘、深洼淤泥等，并加固配套的涵閘；塑苫池埝高、寬、坡按工藝標(biāo)準(zhǔn)修復(fù)，夯實(shí)拍打，堅(jiān)實(shí)平直，用優(yōu)質(zhì)材料護(hù)坡，并設(shè)置防滲膜；塑苫池進(jìn)鹵、排鹵、排淡口門加高筑實(shí)；塑苫池木質(zhì)浮板兩側(cè)捆綁硬塑泡沫板，或配置防浮板下沉支架，增強(qiáng)浮板的漂浮力，及在風(fēng)雨中平穩(wěn)性；維修生產(chǎn)單元內(nèi)調(diào)節(jié)池到各步結(jié)晶池加鹵天溝，其固化或斷面尺寸等，滿足加鹵對流量、高程的要求；及時(shí)維修好塑布及收放裝置等。

6 結(jié)語

礦鹵灘曬制鹽包括曬制、管道輸洗、堆存控淋工藝流程，產(chǎn)出的優(yōu)級(jí)工業(yè)鹽是“新、深、長、凈、洗、堆”等工藝環(huán)節(jié)，嚴(yán)格控制，精細(xì)管理的綜合結(jié)果，而結(jié)晶鹵水深度在旺產(chǎn)高溫季節(jié)對鹽產(chǎn)量、質(zhì)量影響明顯，宜灌池0.25 m～0.3 m、結(jié)晶終止高于0.15 m、平均高于0.2 m。