鹵水凈化鹽泥生產沉淀碳酸鈣的研究

曾華明，曹 嶸，陳圣儒

(湖南省湘衡鹽化有限責任公司，湖南 衡陽 421006)

1 前言

湖南省湘衡鹽化有限責任公司(以下簡稱“公司”)鹽硝聯產原料來自地下400 m～1 000 m的中生代沉積巖鹽，采用石灰—煙道氣二級鹵水凈化工藝，主要工藝流程如圖1。

其中，一級凈化中沉淀鹽泥主成分為硫酸鈣、氫氧化鎂、未反應的氫氧化鈣及泥沙等，二級凈化中沉淀鹽泥主要成分為碳酸鈣。目前，兩種廢渣與精鹵混合成泥漿，用泥漿泵將其注入地下采鹵后形成的溶腔內，不僅造成了大量精鹵浪費，而且存在環保隱患，幾年后地下溶腔被填滿，因此，必須尋找鹽泥廢渣去處。

圖1 石灰-煙道氣二級鹵水凈化工藝流程圖Fig.1 Flow chart of lime-flue gas secondary brine purification process

2 碳酸鈣的市場現狀

近年來沉淀碳酸鈣的應用發展很快,目前已作為填充劑廣泛應用于橡膠、塑料、造紙、涂料、油漆等領域。二級鹵水凈化鹽泥主要成分及工業沉淀碳酸鈣標準見表1、表2。通過對比表1與表2，發現二級鹽泥中除pH值、細度不符合HG/T 2226-2010要求，其余指標均已經達到或優于工業沉淀碳酸鈣一等品要求。如果能將鹵水二級凈化的鹽泥中的碳酸鈣變廢為寶生產出符合沉淀碳酸鈣指標要求的產品，不僅解決了廢渣的凈化處理問題，還能創造一定經濟效益。

3 工藝方案

將鹵水二級凈化廢渣經過除渣、過濾、洗滌、除渣、研磨、脫水、干燥、篩分等工序得到最終符合標準的沉淀碳酸鈣成品。

表1 二級鹵水凈化鹽泥主要成分Tab.1 Main components of secondary brine purification salt mud

表2 HG/T 2226-2010工業沉淀碳酸鈣標準表Tab.2 HG/T 2226-2010 industrial precipitated calcium carbonate standard table

注：a是在食品包裝紙、兒童玩具和電子產品填料生產時需控制的指標

3.1 除渣

二級鹽泥漿液與適量生石灰混合后由排泥泵泵入旋流脫渣器脫渣，旋流脫渣器的溢流漿進入振動篩進一步脫渣，出渣口接振動篩，回收一部分碳酸鈣漿液；經兩次脫渣，雜質去除率可達到99%，去除的渣由螺旋輸送機送入儲渣罐，碳酸鈣漿液流入中間漿罐。

3.2 過濾洗滌

經除渣的漿液由漿液泵泵入旋流器，旋流器底流漿液進入一級壓濾機，壓濾的濾液水與旋流器溢流清液混合用于鹵水一級凈化系統的石灰乳消化，再次進入鹵水凈化系統，濾餅進二級洗滌槽與洗滌水攪拌混合調節到適當濃度(質量比10%左右)，泵入二級壓濾機進行壓濾，濾液水與一級鹵水凈化廢渣混合一同注入廢井，二級壓濾機濾餅進三級洗滌槽與洗滌水攪拌混合調節到適當濃度，泵入二級壓濾機進行壓濾，濾液水補充作為洗滌水進二級洗滌槽……以此類推，經過五級壓濾機壓濾后，濾餅進入研磨緩沖罐與水混合，加入適量的分散劑、助磨劑調節成適當的漿液。圖2為鹽泥過濾洗滌工藝流程圖。

圖2 鹽泥過濾洗滌工藝流程圖Fig.2 Flow chart of salt mud filtration washing process

3.3 濕法研磨

緩沖罐內調制好的碳酸鈣漿液由研磨泵打入濕法研磨機研磨，研磨機由冷卻塔循環水冷卻；研磨好的碳酸鈣漿液由漿泵送入振動篩，去除雜質后流入精漿罐。圖3為濕法研磨工藝流程圖。

圖3 濕法研磨工藝流程圖Fig.3 Flow chart of wet grinding process

3.4 脫水干燥包裝工段

碳酸鈣精漿由增稠器增濃至40%左右，再由漿液泵泵至廂式隔膜壓濾機內壓濾，濾液水流入濾液罐后泵至研磨緩沖罐內洗滌，濾餅由皮帶輸送機送至定量給料機，由粉碎機粉碎后進行閃蒸干燥，干燥機內含塵廢氣由引風機引出，經布袋除塵器過濾后排出，干燥冷凝水用作洗滌工序的補水。

干燥后的碳酸鈣經打散解聚后，由螺旋輸送機、管鏈輸送機送至成品庫緩沖倉，倉頂配有除塵器；冷卻的碳酸鈣由螺旋輸送機送至氣流篩分機，篩分的碳酸鈣由旋風收料器、布袋收料器收集后，經螺旋輸送機送至單嘴包裝機，成品包裝出廠。圖4為干燥包裝工藝流程圖。

圖4 干燥包裝工藝流程圖Fig.4 Flow chart of dry packaging process

4 物料平衡計算

4.1 計算基準

以公司二級鹵水凈化日排泥3次，每次200 m3，其中，碳酸鈣(干基)12 t/次，年運行330 d計，鹵水NaCl含量300 g/L；密度1.2 kg/L，洗滌水密度取1 kg/L，固體含廢渣5%計。洗滌水采用工業水，工業水水質Cl-≤50 mg/L，假設攪拌后濾餅可溶性雜質能完全溶解均勻。

則泥漿處理量25 m3/h，每天24 h處理。按330 d/a計算，其中，CaCO3為1.5 t/h、NaCl為7.5 t/h、泥漿中雜質0.08 t/h(結垢的大塊碳酸鈣、鐵銹以及其他雜質)。

4.2 物料平衡計算

(1) 第一次除渣。泥漿中含有一些鐵銹、桶壁結塊的碳酸鈣、以及生產過程中帶入的其他雜質等，其中大塊的，可用振動篩除去，除渣率會達到90%以上，CaCO3丟失率3%。

除渣后泥漿中：CaCO31 500×97%=1 455 kg/h；雜質 80×10%=8 kg/h；NaCl 7 500×100%=7 500 kg/h；泥漿中固體成分含有：CaCO31 455÷(1 455+8)=99.45%；雜質 8÷(1 455+8)=0.55%。

(2) 過濾洗滌。過濾機濾餅含水量按30%計(重量比)，每次過濾固體物的丟失率為5%，一級過濾的濾液水為精鹵，直接回二級凈化反應桶，二級過濾的濾液水外排用于采鹵，其余幾級過濾的濾液水均全部作為洗滌水補充，因此整個系統內，總過濾固體物丟失率約5%。

第一次過濾，濾餅中固體物(CaCO3，雜質) 1 463×95%=1 389.85 kg/h，含鹵水 1 389.85÷70%×30%=595.65 kg/h，其中NaCl 595.65÷1 200×300=148.91 kg/h。濾液水固體物(CaCO3，雜質) 1 463×5%=73.15 kg/h，NaCl 7 500-148.91=7 351.09 kg/h。

五次壓濾后，濾餅中固體物(CaCO3，雜質)1 463×95%=1 389.85 kg/h，濾餅含水 1 131.35÷70%×30%=484.86 kg/h。

(3) 第二次脫渣。經脫渣器脫渣處理后，CaCO3的丟失率為3%，雜質除去80%，損失CaCO31 389.85×99.45%×3%=41.47 kg/h，雜質1 389.85×0.55%×80%=6.12 kg/h。

脫渣后，CaCO31 389.85-41.47=1 348.38 kg/h；雜質：1 389.85×0.55%×20%=1.53 kg/h，固體物(CaCO3，雜質) 1 348.38+1.53=1 349.91 kg/h；CaCO3含量 1 348.38÷1 349.91=99.89%。

(4) 濕法研磨，脫水干燥。濕法研磨及脫水干燥丟失率為3%，含水量約0.3%;固體物(CaCO3，雜質) 1 349.91×97%=1 309.41 kg/h。

綜上所述，CaCO3回收量 1 309.41×99.89%=1 307.97 kg/h；CaCO3回收率 1 307.97÷1 500=87.20%；CaCO3產量 1 307.97÷99.7%=1 311.91 kg/h；CaCO3純度(干基) 1 309.41÷1 311.91=99.8%；年產量 1 311.91 kg/h×24×330=10 390t/a；年回收精鹵 7 351.09 kg/h÷300×24×330=19 406 8.8 m3。

5 結語

以石灰—煙道氣鹵水凈化工藝中二級反應固廢鹽泥為原料，生產沉淀碳酸鈣，不僅為鹽泥的安全處置找到一條新的出路，解決了采用石灰—煙道氣鹵水凈化工藝的兩堿行業和制鹽企業固廢處理問題，同時綜合利用了礦物資源，實現變廢為寶的目標，而且給企業帶來一定的經濟效益，在環保及拓展循環經濟方面也具有積極意義。