20萬噸氯化鉀裝置旋流器技術改造

趙金剛

摘要：文章對目前氯化鉀生產裝置中低鈉光鹵石礦漿中的鈣、鎂含量偏高的攻關課題，進行增設旋流器的技術改造，對項目實施進行技術分析，提出技術改造方案。現場施工驗收后合格，經濟效益明顯。

關鍵詞：旋流器；增稠；濃縮機；過濾機

中圖分類號：TQ132文獻標識碼：A文章編號：1009-2374（2012）22-0026-02鉀肥生產中，低鈉光鹵石礦漿中的鈣、鎂含量偏高，是影響鉀肥品質的一個重要因素，如果能在脫鹵系統中，提前大幅度地降低礦漿中的鈣、鎂及鹽泥，不僅會給后系統生產提供更優質的濾餅，而且能夠進一步降低濾餅的水分，從而提高產能，優化鉀肥生產工藝。針對20萬噸氯化鉀裝置設備陳舊老化、生產運行中存在濃密機沉降不均勻、底流濃度穩定性差、上礦不均勻、濾餅水分高等問題，對后系統加工車間正常穩定生產造成較大影響，公司對20萬噸脫鹵車間旋流濃縮脫鈣技術儲備項目——增稠、除鈣、降水分進行商討，達成一致意見：委托華東理工大學進行相關配套設備設計，在舊φ45m濃縮機底流和過濾機之間增加一套1級旋流器。

1存在的問題

（1）生產中水采船在采到鹽池的邊緣礦、過礦池及進入高鈣區時，礦漿內的鈣、鎂、鹽泥含量都偏高，過濾效果不理想，影響生產。

（2）從濃縮機內出來的礦漿濃度不是很均勻，過濾時要及時控制料漿的流量，在控制過程中，開關閥門（或提降泵的轉速）會造成過濾機的上礦忽大忽小和管線堵塞，管線堵塞時間過長會造成濃縮機池內存礦過多，易壓耙，造成生產損失。

（3）原礦漿中鈣、鎂、鹽含量過高時，液態的鈣、鎂致使礦漿粘度增大，在過濾時會附著在濾布上，堵塞濾孔，過濾后濾布清洗困難，過濾機出現稀礦或粘稠濾餅，使濾餅的含濕量超標，不符合生產要求。

（4）進口的A、B系列水平過濾機耐磨帶的密封槽、真空箱磨損嚴重（修復困難），密封效果已達不到使用要求，若低納光鹵石物料的濃度過低時，很難控制低鈉光鹵石濾餅的含濕量，所以就要求上礦低納的濃度波動不能太大。

（5）40萬噸擴能生產后，帶式過濾機卻沒有進行擴能改造，而生產任務已超出過濾機的生產能力，低納料漿濃度的穩定性不好，不利于過濾機連續穩定運行，難以確保全年生產任務的順利完成。

2鉀肥公司旋流器項目改造后的預期效果

（1）通過旋流增稠設備提高低鈉過濾機進料濃度，減輕過濾機負荷，降低濾餅水分，減少濾餅的夾帶母液，減少結晶器加水量，增大結晶粒度，提高回收率。

（2）低鈉過濾機的下一道工序是結晶器，由于補充旱采礦，低鈉光鹵石中經常有大顆粒鉀石鹽出現，旋流器旋流時對顆粒有一定的磨碎作用，利于結晶器的生產。

（3）利用旋流器將低鈉光鹵石中的CaSO4從上端回收返回到舊φ45m濃縮機，通過舊φ45m濃縮機進行漂移，同時回收排出液中的鉀，提高產品質量。

3技術改造方案

經過論證在舊φ45m濃縮機底流和過濾機之間增加一套1級旋流器，華東理工大學根據需要設計型號為FX350-GK-Y×10型的旋流器。

旋流器是一種利用流體壓力產生旋轉運動的裝置。當鉀肥原料漿以一定的速度進入旋流器，遇到旋流器器壁后被迫做回轉運動。由于所受的離心力不同，料漿中的固體粗顆粒所受的離心力大，能夠克服水力阻力向器壁運動，并在自身重力的共同作用下，沿器壁螺旋向下運動，細而小的顆粒及大部分水則因所受的離心力小，未及靠近器壁即隨料漿做回轉運動。在后續給料的推動下，料漿繼續向下和回轉運動，于是粗顆粒繼續向周邊濃集，而細小顆粒則停留在中心區域，顆粒粒徑由中心向器壁越來越大，形成分層排列。隨著料漿從旋流器的柱體部分流向錐體部分，流動斷面越來越小，在外層料漿收縮壓迫之下，含有大量細小顆粒的內層料漿不得不改表方向，轉而向上運動，形成內旋流，自溢流管排出，成為溢流，而粗大顆粒則繼續沿器壁螺旋向下運動，形成外旋流，最終由底流口排出，成為沉砂。

選址做旋流器的基礎及鋼架結構；設計制作旋流器；安裝旋流器；試用旋流器，并不斷完善，總結操作規程。

4工業旋流器的CFD數值模擬與設計

水力旋流器是一種分離液固兩相流或非均相液體混合物的設備，在離心力的作用下，利用物料之間的密度差或粒徑差進行多相分離的非均相機械過程。雖然水力旋流器歷史悠久，但基于旋流器內部流場的復雜性、對旋流器內顆粒運動特性分析不夠，需要對水力旋流器的CFD進行研究，結合工藝和高原環境，通過試驗，CFD計算流體力學技術，建立了水力旋流器流場的模擬計算體系，預測其內部流場及分離效率。對旋流器結構進行優化。溢流口直徑逐漸增大，小粒徑的粒子分離效率逐步增大后變小，粒徑為180mm時，分離效率達到最佳。溢流口插入深度的增加，旋流器壓降先增大后減小，當插入深度達到717mm時，壓力降達到了最低值，為12500Pa，本實驗值符合我公司的生產工藝。

5脫鹵車間旋流脫鹵濃縮實施

5.1旋流器組設計

2010年華東理工大學根據鉀肥公司提供工藝條件，基本的物料性質：光鹵石漿料液體密度1.3，固體密度2.4，粘度15cp，固含量40%。通過設計，采用10個旋流器構成1個旋流器組（8臺同時運行，2臺備用）。

5.2旋流器組裝置基礎設計與安裝調試

根據工藝設計，為節省成本，內部公司進行項目設計和施工作業，全部項目于2011年2月25日竣工。于2011年4月13日開工，4月20日出合格產品，整體工程質量合格，公司予以驗收和正常投入使用。

6項目實施后評估

6.1技術評估

脫鹵車間旋流濃縮裝備從2011年4月調試結束，一直運行至今，運行良好，達到了預期目標。

濃縮性能良好，含水量降低3.2%。粒度得到破碎，有利于結晶過程，節約淡水，加水量從0.45m3/噸礦降低為0.4m3/噸礦。提高了鉀收率，綜合改造后，2011年的全年氯化鉀回收率提高約1%。泥沙等達到一定的凈化，但礦漿濃度高、鈣含量低，脫鈣性能不顯著。

6.2經濟評估

20萬噸生產裝置2011年生產33.5萬噸產品，提高1%，增加約6000噸產品，單價3000元/噸，年增加經濟效益1800萬元，效益相當明顯。