淺談重灰粒度的控制與大顆粒的消除方法

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(連云港堿業有限公司，江蘇 連云港 222042)

重灰生產在粒度上有一定的要求，如果粒度變化過大，必將對重灰生產的平穩運行以及產品質量有著很大的影響。本文結合在實際生產中遇到各種粒度變化的情況，有針對性的將其中問題進行分析，并提出了解決方案，希望對類似的情況有一定的借鑒性。

1 重灰生產工藝流程及出現的問題

生產中使用的鹵水經蒸餾冷卻水加熱提高溫度后與原鹽一起送入化鹽桶得到粗鹽水，在粗鹽水中加入石灰乳和純堿液，除去粗鹽水中的鎂、鈣離子，即粗鹽水精制，得到精鹽水；精鹽水送至碳化和吸收尾氣凈氨塔洗滌廢氣中的氨，得到淡氨鹽水，淡氨鹽水送至吸收塔吸氨得到氨鹽水；氨鹽水送到碳化塔與壓縮來的二氧化碳氣進行碳酸化反應，制得碳酸氫鈉懸浮液，經過過濾及洗滌重堿中的鹽分，得到重堿和母液。濾過后的重堿經過離心機進一步降低水分和鹽分，送入輕灰煅燒爐煅燒得到輕質純堿和爐氣。輕質純堿一部分經過冷卻后進行包裝，另一部分用于生產重質純堿。重灰生產是將輕灰刮板下來的輕質純堿在水合機內加適量水，進行水合反應，經充分混合，在一定溫度下生成一水堿結晶，在重灰蒸汽煅燒爐內加熱干燥，制得合格的重質純堿。

大顆粒對重灰生產的影響非常嚴重，主要表現為大顆粒粘在煅燒爐的加熱管夾縫中，使得重灰爐爐料層不穩，重灰爐在運轉過程中出現電流波動較大，以及重灰系統上其他設備諸如堿篩、粉體流等設備的運行不穩；對流化床的影響則更為致命，大量的大顆粒堆積在箅子板上，而風機的風量又不足以使大量的大顆粒流動起來造成流化床流化效果越來越差直至最終出現“死床”現象，一旦出現“死床”則需要投入大量的人力對流化床進行清理、洗車，費時費力，生產需要很長的時間才能進行恢復，解決重灰出現大顆粒的問題對純堿生產企業來說已經變得刻不容緩。

2 造成大顆粒的原因分析

1)為降低純堿制造成本，生產中在原鹽的使用上采用粉鹽與顆粒鹽按照比例進行攙兌化鹽，因粉鹽中鈣、鎂離子含量的不確定性，尤其鎂離子的含量波動，造成氨鹽水中鈣、鎂離子較高，最終影響到一水堿結晶時產生大顆粒較多(一般重灰顆粒要求為0.180～1.18 mm，且≥75%)。

2)從源頭上來說輕灰出現低溫堿是重灰出現大顆粒的直接原因，實際生產過程中蒸汽量不足而生成負荷又較大，出現煅燒不完全的輕灰而輕灰中還含有一定的水分。

3)堿液濃度高，除塵堿液溫度高，重灰化合水溫度高，鈦板換熱器換熱效果差造成水溫高等因素都是造成重灰出現大顆粒的原因。

3 解決措施

3.1 及時處理精鹽水中鈣、鎂離子超標

根據粗鹽水中鈣、鎂離子含量的比例并結合灰乳、堿液的濃度，配制成含NaOH、Na2CO3濃度合理的苛化液供精除鎂除鈣用。其苛化反應為：

2NaHCO3+Ca(OH)2=Na2CO3+CaCO3↓+2H2O

Na2CO3(過量)+Ca(OH)2=2NaOH+CaCO3↓

控制調節苛化液的加入量，保證苛化鹽水中過量NaOH、Na2CO3在一定范圍內。除鎂除鈣的反應：

Mg2++2NaOH=Mg(OH)2↓+2Na+

Ca2++Na2CO3=CaCO3↓+2Na+

由反應公式可知，控制苛化鹽水中鈣、鎂濃度的依據，根據Mg(OH)2、CaCO3在苛化鹽水中的溶度積一定的原理，只要控制好苛化液的加入量，使苛化過量NaOH、Na2CO3濃度在一定范圍內，便可以控制好苛化鹽水中鈣、鎂離子的濃度。

3.2 及時調整一水堿水分

進入水合機內進行水合輕質純堿質量不合格，當煅燒爐溫度偏低時重堿煅燒不完全、出現低溫堿(一般規定輕灰出堿溫度為160～210 ℃，低于160 ℃的輕灰即為低溫堿)，尤其是輕灰煅燒爐出現超負荷運行、蒸汽量不足以及倒爐過程中。當不合格的含有重質純堿的輕灰原料進入重灰系統后，在水合機內進行化合反應時隨輕質純堿一起帶入的重質純堿首先與輕質純堿發生反應生成白色的倍半碳酸鈉：

Na2CO3+NaHCO3+2H2O=Na2CO3·NaHCO3·2H2O

而生成的倍半碳酸鈉其粘度較高，極易出現大顆粒，而且具有惡化水合反應的作用。由此可見，當輕灰煅燒爐出現低溫堿時，帶有重質純堿的輕灰進入重灰系統后也會出現一水堿結晶差、出大顆粒的情況；在實際生產操作中因蒸汽壓力低而生成負荷又較高的情況下出現過輕灰出堿溫度低的情況。因為認識到低溫堿對重灰生產影響較大對輕灰爐出堿溫度的考核較為嚴格，出堿溫度低的現象可通過提高蒸汽壓力、減少濕重堿的投入量和提高爐體轉速的方法予以避免。

3.3 化合水溫度的控制

水合機后按照已經設定好的水堿比進行化合反應，化合水由重灰儲水槽經過鈦板換熱器冷卻后進入水合機內，對化合水的溫度要求為≤60 ℃，實際操作過程中當化合水溫度>45 ℃時一水堿的結晶情況都不理想，當化合水溫度>60 ℃時生成的一水堿結晶顆粒較細，易出輕灰。

對化合水溫度的控制尤為關鍵，鈦板換熱器要定期進行清理，結合實際生產中的操作情況來看，化合水溫度要控制在30～45 ℃這個區間，重灰的結晶情況較為理想。

4 大顆粒出現后帶來的問題

煅燒爐內煅燒后產生的大量大顆粒進入重灰堿篩，篩分下來的大顆粒進入重灰粉碎機進行粉碎，采用型號為W-50的雙軸鏈條式粉碎機，該型號的粉碎機粉碎效果較差，大顆粒從堿篩的溜管進入粉碎機箱體內，在粉碎機內停留的時間非常短，這樣就造成了大量的大顆粒在堿篩-粉碎機-刮板-斗式提升機-堿篩，這樣一套系統內循環下去，產生的大顆粒遠大于粉碎機的工作能力。帶來的影響就是堿篩的工作負荷增加，造成堿篩內立柱斷裂，堿篩電流波動非常明顯，而斷裂的后立柱從堿篩內掉落到刮板運輸鏈中將造成刮板被動停車，嚴重時將造成刮板運輸鏈斷裂，刮板導軌損壞等一系列惡果。堿篩內的篩網的孔徑為1.4×1.4 mm，顆粒較多時，粉碎機的粉碎效果欠佳，部分顆粒堵在篩網的孔徑內，形成了大量的“死區”，堿篩內停留的重灰量較大，導致堿篩跳電后自停。堿篩自停后因篩網內部存在大量的重灰，只能采取人工清理的方式進行處理，費時費力，對生產的影響很大。

水合機出現一水堿結晶粗，一水堿進入煅燒爐煅燒后出現的大量大顆粒，隨著煅燒爐的運轉大顆粒從爐尾返回到爐頭(自身返堿煅燒爐)，大量的大顆粒則卡落到加熱管的夾縫中，這樣就造成了煅燒爐內重灰料層的不穩定，煅燒爐離心力被強行改變，造成了煅燒爐主電機電流波動較大，較大的電流波動甚至可造成煅燒爐自停，對設備的損壞較大。對流化床的影響將更為致命，流化床系統采用與煅燒爐系統采用相同的大顆粒粉碎系統進行粉碎，流化床內干燥空氣鼓風機的風量無法將大量的大顆粒流動起來，使得流化床內的流化狀況越來越差，最后造成流化床“死床”。流化床的處理情況與堿篩類似，只能采取人工清理的方式進行，處理的時間往往需要12～18 h不間斷的作業，清理完成后對設備進行洗車，整個生產的恢復時間大約24 h。

5 對大顆粒粉碎系統進行改造

目前的大顆粒粉碎設備采用雙鏈式粉碎軸機構，多排鏈條以焊接的形式固定在軸上，重灰大顆粒從堿篩篩分后通過下料溜管進入粉碎機箱體內，一是大顆粒在粉碎機內停留的時間短，二是鏈軸對進入箱體內的大顆粒無法實現全部粉碎。這樣就造成了大顆粒在系統內不斷的循環，增加了堿篩的生產負荷，目前可供選擇的粉碎機械較多，可控制大顆粒的流量、通過調整粉碎機內刀組的間距控制重灰粒度的大小。對原有的重灰堿篩進行改造，我公司采用一張約8 m2的篩網與轉子軸固定貼合在一起，進料部分與出堿部分的篩網存在大小口，當生產負荷較大時容易造成里面的支撐立柱斷裂，斷裂后的立柱對篩網內的細篩網造成破壞，這就形成了一個惡性循環，這是篩網在設計過程中存在的問題。目前比較成熟的方案是將原有圓筒形轉篩改為六角篩，篩網分片組裝，轉篩內的立柱與轉子軸的支撐部分在焊接時采用角鋼進行加固，設計的處理能力增大，由原有的處理大顆粒35 t/h增加到90 t/h，實現一開一備，配合粉碎機的改造同步進行，徹底改變重灰系統結晶出現問題時對重灰生產造成的惡劣影響。

當發現目前的粉碎系統無法處理大量的大顆粒后，可靈活變通的外排部分大顆粒，在進入粉碎機的下料溜管上接一根外排管線，將部分大顆粒進行外排，以減輕堿篩的生產負荷，外排的重灰大顆粒可根據堿液系統的情況適時化堿，平衡車間的堿液系統。

重灰粒度的控制與調整是一項系統性工作，在組織重灰生產過程中需要與鹽水工序，調度，崗位人員通力合作，相關的信息準確的傳達，精鹽水中鈣、鎂指標的分析，一水堿的結晶取樣分析，輕灰出堿溫度的控制等等，將以上生產工藝指標控制在合理范圍內，一水堿結晶問題可以得到有效解決。在做好上述各項保證措施的同時，在進行對化合水水質調整探索和總結中，并擬將重灰高位槽采用脫鹽水進行水合試用，以便進一步積累和總結經驗，找到對結晶粒度變化時更有效的緩解和消除途徑。另外，在解決這一問題的過程中，還發現對一水堿化合和結晶過程的控制，是解決問題的關鍵步驟，同時也反映了在日常生產中，對操作規程的熟練和靈活運用的重要性，也對下一步的重灰生產操作中提供了一種全新的思路和方法。