鹽泥注井在安道麥鹽礦的應(yīng)用

王飛（安道麥股份有限公司，湖北 荊州434200）

0 引言

1990年，安道麥股份有限公司鹽礦建立，為氯堿廠（原名電化廠）提供生產(chǎn)原料。鹽礦是以成對鹽井注采方式（水平井注水，直井出鹵），通過水溶法采鹵，鹵水經(jīng)過一系列的精制工序，最終來供給氯堿廠離子膜電解制取燒堿和氯氣等產(chǎn)品。因安道麥鹽礦所處位置為古近系沙三組地層早期鹽湖相獨特的沉積而成，使得區(qū)域下含有較厚的膏泥巖層，其鹽資源儲量可觀。

現(xiàn)鹽井采出鹵水中含有一定濃度鈣鎂離子（Ca2+含量為300～500mg/l，Mg2+含量30～40mg/l），這些鈣鎂離子會在電解離子膜上形成沉淀，使得電阻增大，槽電壓上升，電解效率降低，電耗上升。其危害不僅是成本增加，而且會直接影響到設(shè)備的使用壽命。因此，上游鹽水精制工序則是通過加入兩堿（NaOH和Na2CO3），分別在前反應(yīng)與后反應(yīng)容器中反應(yīng)生產(chǎn)碳酸鈣與氫氧化鎂的沉淀，最終經(jīng)過凱膜過濾機過濾掉鹽泥，為電解提供優(yōu)質(zhì)的鹽水。

1 現(xiàn)狀

目前，鹽水精制工序產(chǎn)生的鹽泥仍含有較大成分高濃度的鹽水，因此經(jīng)過兩級回收。一級為澄清罐澄清，所有鹽泥現(xiàn)進入澄清罐，清液溢流進入鹵水罐再次利用；另一級則是澄清罐沉淀的高濃度泥漿再經(jīng)過壓濾機壓濾，壓濾后的鹽水也是返回鹵水罐再次利用，而鹽泥則固結(jié)成干泥餅[1]后送電廠進行焚燒脫硫。但是因泥餅中仍含氯化鈉，使得電廠焚燒時對鍋爐受熱面存在腐蝕[2]，需要經(jīng)常進行維修。并且，因為鍋爐維修頻繁，鹽泥無法有效轉(zhuǎn)出消化掉，造成鹽泥積壓，部分鹽泥重回系統(tǒng)或者鹵水未徹底凈化，導(dǎo)致生產(chǎn)消耗高且存在質(zhì)量不合格風(fēng)險。為此，經(jīng)過對相同行業(yè)或石油企業(yè)的處理方式學(xué)習(xí)研究，公司準(zhǔn)備開展對鹽泥進行注井改造的環(huán)保項目。

2 鹽泥注井改造

2.1 改造方案

首先對設(shè)備裝置進行改造。現(xiàn)場有一臺柱塞泵，為三缸活塞泵，需進行維修后使用。同時計劃增加一臺進行備用。然后選用一臺循環(huán)水泵，將泥漿池內(nèi)泥漿從底部抽出送到泥漿池上方進入，既可以防止泥漿池內(nèi)鹽泥固結(jié)無法抽出，也防止注泥泵進口因泥漿固結(jié)堵塞。另外，在注泥泵進口增加清水補水管道，便于注泥時調(diào)節(jié)泥漿固液比（目前固液比10%左右）。

其次，對注泥管道進行改造。目前現(xiàn)有4對生產(chǎn)井，包括沙鹽9-10 井、沙鹽13-14 井、沙鹽15-16 井、沙鹽17-18 井。其中沙鹽9-10井于2013年1月投入生產(chǎn)，距今已工作7年多。沙鹽13-14 井于2014 年12 月投入生產(chǎn)，距今已工作5 年多。沙鹽11-12井于2017年停產(chǎn)[1]。沙鹽9-10井與沙鹽13-14井相對使用年限長，地下溶腔大，可以有充足的空間讓鹽泥緩沖沉淀，因此擬定利用現(xiàn)有沙鹽11-12井注水管道作為注泥管道，先對沙鹽9-10 井進行注泥，待效果穩(wěn)定后再增加對沙鹽13-14 井注泥。

最后，完善設(shè)備等基礎(chǔ)設(shè)施后，根據(jù)工藝部和設(shè)備部共同現(xiàn)場評價驗收后，進行初步試車。因柱塞泵的啟動方式較復(fù)雜，因此要求所有操作安全可靠，并且所有內(nèi)容進入三規(guī)文件管理。

2.2 注意事項

（1）注泥配水說明。因?qū)}泥進行沉淀速度實驗發(fā)現(xiàn)，其沉淀速度較快，為防止注泥時泥漿在管道內(nèi)沉淀堵塞管道，在注泥時增加清水補水，控制泥漿固液比。根據(jù)實際操作顯示，目前注泥時基本控制清水10～15m3/h的流量。

（2）泥漿注井說明。鹽泥通過配水混合后經(jīng)注泥泵注入水平井，到達地下溶腔內(nèi)，隨后依靠自身重力沉淀下來，而溶解的鹽水則經(jīng)過直井返回至地表，沿著回鹵管道進入鹵水收集罐。通過長時間觀察沙鹽9-10井注泥后回鹵取樣點水質(zhì)情況，發(fā)現(xiàn)鹵水清澈未見渾濁。同時加強對回鹵鹽水進行鈣鎂含量分析，均未見有所升高。

（3）操作說明。注泥完成后必須注意使用清水洗管30 分鐘，對管道內(nèi)壁泥漿進行沖洗，保證管道的通暢性。因此注泥泵不僅可以注泥時使用，同時也可以參與正常采鹵，與采鹵泵起到相同的作用。

（4）安全裝置。值得注意的是，注泥泵為活塞泵，且注井時壓力可達到11MPa 甚至更高，操作使用存在一定的安全風(fēng)險。因此需將傳動部位進行隔離，對操作空間進行一定預(yù)留。而且活塞泵最大的禁忌就是憋壓，將對設(shè)備本體造成不可逆損傷，因此在原回流管道上增加氣動切斷閥與泵壓力自控，超壓將自動開啟回流泄壓。同時還增加泵壓與泵自身斷電自控，與上一自控形成自控組，起到雙重保險。

2.3 改造效果

（1）鹽泥注井返鹵情況。目前先對沙鹽9-10井進行注泥操作，若出現(xiàn)返鹵中鈣鎂含量升高或者返鹵長時間渾濁現(xiàn)象，則說明注泥存在問題，對后續(xù)是否可以繼續(xù)進行下去需重新評估確認(rèn)。現(xiàn)重點關(guān)注回鹵井9 井的返鹵情況，一方面通過對9 井回鹵管道取樣點長流水觀察水質(zhì)狀況，另一方面多頻次取樣分析鹵水中鈣鎂含量。通過兩方面實際觀察，目前效果良好，注泥正常。

（2）系統(tǒng)內(nèi)質(zhì)量情況。鈣鎂含量是精鹽水質(zhì)量指標(biāo)中一個重要監(jiān)測對象，合格與否直接關(guān)系整個工藝流程。之前因存在系統(tǒng)內(nèi)鹽泥無法正常轉(zhuǎn)出，使得鈣鎂離子在系統(tǒng)內(nèi)累積上升，無法保持動態(tài)平衡。現(xiàn)通過對預(yù)處理器和過濾機的正常排泥，控制鈣鎂進出系統(tǒng)的平衡，將精鹽水的鈣鎂含量逐步控制在低范圍內(nèi)。鈣鎂含量在鹽泥未注井之前是5～7mg/l，現(xiàn)在已經(jīng)逐步降低至2～3mg/l，后續(xù)有望繼續(xù)降低至PPb級別。

3 效益

3.1 經(jīng)濟效益

按照目前生產(chǎn)負(fù)荷，現(xiàn)年產(chǎn)生鹽泥約為5000噸。鹽泥若委托相關(guān)機構(gòu)利用鹽泥制取七水硫酸鎂[3]，需處理費用約1000元/噸，因此改造項目可節(jié)約鹽泥處理費用約500萬元/年。其中扣除注泥泵（現(xiàn)有維修和增加備臺、電氣儀表、安裝費）費用投入110萬；鹽泥注井設(shè)備年運行時間約200小時，與正常采鹵電耗比較，年增加電耗費用約為1.2萬元（電價按0.6元/度計算）；日常維護保養(yǎng)費用按投資的20%計算共22 萬；設(shè)備折舊費用按10年折舊計算共11萬[4]。因此總收益有355.8萬元/年。

3.2 環(huán)保效益

鹽泥經(jīng)過注井后，解決了鹽泥的去處，避免了對環(huán)境的污染，同時也避免了鹽泥中的鈣鎂離子進入地下水，對地下水資源造成污染，為企業(yè)安全環(huán)保可持續(xù)發(fā)展提供了保障[2]。

4 結(jié)語

（1）通過將鹽水精制產(chǎn)生的鹽泥進行注井，可獲得355.8萬元/年的收益，響應(yīng)了公司節(jié)能減排、資源回收的發(fā)展戰(zhàn)略。

（2）解決了固廢處理的難題，對環(huán)境保護起到了積極的作用[5]。鹽泥若得不到有效處理，將有可能滲入地下水，使得地下水硬度變化，影響人員健康。

（3）沙鹽9-10井的注泥經(jīng)驗也將對后續(xù)沙鹽13-14井注泥提供有利的依據(jù)。目前9-10井注井效果較好，后期將與13-14井間歇或同時注井，增大了鹽泥的處理能力。不僅能處理掉系統(tǒng)產(chǎn)生的鹽泥，而且保證了精鹽水的質(zhì)量，有效的控制了鈣鎂含量，也為離子膜電解的壽命得到了延長。

（4）通過觀察收集注泥泵的實際操作難度及維護保養(yǎng)費用，綜合對比，注泥泵存在較大優(yōu)勢。目前采鹵泵為多級離心泵，維修頻次高，配品配件種類多價格昂貴，并且相同給水量下的電耗約是注泥泵的3倍。因此，注泥泵的使用對現(xiàn)有采鹵泵進行改型提供了依據(jù)和參考。

（5）通過舉一反三，深刻認(rèn)識到環(huán)保對于企業(yè)發(fā)展的重要性，同時對于廠區(qū)內(nèi)部其他環(huán)保項目起到指導(dǎo)作用。