盐泥用脱水设备的选择及应用研究

郝剑波 冷翠婷 韩 锋 崔耀星

(中盐金坛盐化有限责任公司，江苏 金坛 213200 )

1 前言

盐泥是制盐过程中卤水净化工艺所产生的固体废弃物。由于制盐企业产盐泥较大，以中盐金坛公司为例，年产盐产品500万吨，每日所需处理盐泥浆液约为2000m3；经脱水处理后的盐泥，其含水率高、成分复杂，且含有未完全分离的卤水和杂质，使得其资源化综合利用成为困扰整个盐行业的难题；所以选择合适的脱水设备，是进行盐泥资源化利用的关键。在脱水设备的选择中，不仅要考虑盐泥的脱水效果，还需考虑设备的投资、运行成本以及在运行过程中是否符合环保要求。按照中盐金坛公司目前的生产情况，脱水设备应当满足要以下条件：自动化程度高；设备占地空间少；经脱水后的盐泥含水率不超过15%，具有洗涤去除盐泥盐分和其他杂质的功能。现阶段我国制盐企业采用的盐泥脱水设备主要是隔膜压滤机，真空转鼓过滤机、卧螺式沉降离心机等。项目组对不同脱水设备对盐泥脱水效果经行试验比较，并将其放入实际生产中加以验证，以期能筛选出合适的脱水设备。

2 盐泥脱水设备的实验研究

2.1 脱水设备的运行原理

2.1.1 真空转鼓过滤机设备运行原理

真空转鼓过滤机属于连续式过滤设备，以负压（真空度） 作为过滤推动力，随着部分浸入浆料槽的水平圆柱形转鼓的旋转，浆料中的固体颗粒被吸附在转鼓表面的滤布（过滤面）上，连续完成过滤、洗渣、吸干、卸渣和滤布再生等操作。具体设备构造见图1。

2.1.2 卧螺式沉降离心机运行原理

卧螺离心机是一种利用离心沉降原理进行不同比重间物料分离的设备，其基本结构由转鼓、螺旋、动力系统和变速系统等组成。转鼓与螺旋同向高速旋转但存在可以调整的速差，物料连续进入螺旋内筒时，由于螺旋的高速旋转，物料被加速后进入转鼓，在转鼓中进一步加速旋转，在离心力场作用下，物料因比重不同将进行分离，其中比重较大的固相物在转鼓内壁上形成沉积层，比重较轻的液相物则形成内层液环。在螺旋和转鼓差速的作用下，螺旋将沉积的固相物推至转鼓锥端，经排渣口排出机外，而内层液环也就是澄清液由转鼓溢流堰板处溢出转鼓，完成分离过程。具体工艺流程见图2。

图2 卧螺式离心机设备构造

针对盐泥中含有NaCl等腐蚀性较强物质，我公司选用设备的主要材料为：螺旋、转鼓及内壁、罩壳等与物料接触部分，使用2507双相不锈钢；在螺旋叶片等易磨损部位，喷涂硬质合金。

2.1.3 隔膜式板框压滤机运行原理

板框式压滤机属间歇式过滤机的一种，以正压（浆料压力) 作为过滤推动力，混合液流经过滤介质（滤布），固体停留在滤布上，并逐渐在滤布上堆积形成过滤泥饼。而滤液部分则渗透过滤布，成为不含固体的清液。随着过滤过程的进行，滤饼过滤开始，泥饼厚度逐渐增加，过滤阻力加大。过滤时间越长，分离效率越高。过滤完毕后停止供料，打开滤板和滤框卸除滤渣，清洗滤布，重新压紧滤板和滤框，完成一个循环，重复进料过滤。具体工艺流程见图3。

图3 板框压滤机设备构造

就我公司使用情况而言，在确定与盐泥量相适应的过滤面积后，脱水后盐泥的产量能满足生产需要；但使用常规的板框压滤机盐泥滤饼含水率高达40% 以上，不利于盐泥后期处理，选用隔膜式板框压滤机对滤饼二次加压，盐泥含水率得以降低至27%左右。

2.2 盐泥的理化性质

2.2.1 盐泥的来源

中盐金坛公司的原卤属于高芒硝型，其主要含SO42-、Cl-、Na+、Ca2+、Mg2+离子。在卤水净化工艺中采用两步法进行，第一步卤水净化后生成一级盐泥，其盐泥主要化学成分为CaSO4 (反应3)、Mg(OH)2(反应 2)沉淀物以及 NaCl、NaOH 等可溶性化合物，再次经过第二步卤水净化后生成二级盐泥，其盐泥主要化学成分为CaCO3(反应5)、CaSO4沉淀物以及NaCl、Na2SO4、MgCl2等可溶性化合物，基本主要反应式如下：

1、一级盐泥反应

2、二级盐泥反应

2.2.2 盐泥的化学组成

表1 一级和二级盐泥主要化学成分

2.2.3 盐泥的SEM表征

由图4比较一级盐泥和二级盐泥晶体进行形貌可知，一级盐泥晶体的形貌呈光亮针状、短柱状、锥形状，结晶完好形成疏松的硬化结构，与石膏CaSO4·2H2O晶体结构形貌相似。二级盐泥晶体的表面结构粗糙，呈片状排列，断层结构松散，晶体交织形成许多空隙的硬化体结构。

图4 一级和二级盐泥的SEM

2.3 脱水应用实验

2.3.1 设备及型号

表2 三种类型脱水设备参数对比

2.3.2 脱水实验方案

将一定量的盐泥注入泥浆桶中，边搅拌边加水使盐浆的固含量为50%，搅拌0.5h后，静止澄清2h后排出上清液，再次加水至盐浆固含量为30 ～50%，搅拌0.5h后，注入脱水设备经行脱水并对产品经行检测。

2.4 实验结果

2.4.1 盐泥脱水效果比较

由图5可知，选用真空转鼓过滤机进行盐泥脱水，脱水效果最佳，由原盐泥浆浓度约为39%降至其含水率低于13%、含盐量≤ 3%，盐泥比较松散，颗粒均匀易从滤布表面脱落，便于生产、运输和工业应用；而经过程控高压隔膜压滤机处理的盐泥，其含水率约为20%、含盐量高达12.5%，由于盐泥湿度、黏度大、易结块，不易从滤布表面脱落，大大增加了盐泥处理强度；由于一级盐泥的主要成分为CaSO4，黏度大易结块不利于LW卧式螺旋卸料沉降离心机脱水，易造成设备的埙坏；所以真空转鼓过滤机对不同卤水净化工艺的盐泥均有较好的脱水效果。

图5 几种脱水设备脱水效果比较

2.4.2 脱水后盐泥化学成分

由表3脱水设备对二级盐泥脱水试验比较可知，真空转鼓过滤机进行盐泥脱水效果比较明显，盐泥的含水率低，主要成分CaCO3含量较高，相对杂质的含量皆比较低，尤其NaCl含量降低比较明显，利于盐泥在工业的应用。

表3 脱水设备盐泥的化学成分比较

2.4.3 脱水设备应用比较

由表4可知，在相同条件情况下，相同生产工艺，真空转鼓过滤机，适合一级、二级盐泥及混合盐泥；可全自动、连续式运行；在生产运行中盐泥产量高、耗能源低、操作周期短、人工劳动强度小；生产的盐泥含水率（12%）、盐泥含盐量（≤ 3%）皆比较低；大大提高盐泥中主要成分，降低了盐泥中的杂质在工业化应用的影响，且滤液固含量低，可循环利用，不但节约水的用量，且防止了污染环境。因此综合比较真空转鼓过滤机脱水效果最佳、经济又环保。

表4 脱水设备盐泥脱水的应用比较

3 小结

针对不同卤水净化工艺的盐泥特性, 通过选择不同脱水设备对盐泥脱水效果经行试验比较，结果表明真空转鼓过滤机对不同卤水净化工艺的盐泥均有较好的脱水效果，盐泥含水率（12%）、盐泥含盐量（≤ 3%）皆比较低；大大提高盐泥中主要成分，降低了盐泥中的杂质在工业化应用的影响，且滤液固含量低，可循环利用。并具有结构简单，安装、操作、维护方便；节省人力、能源；符合环保要求等特点，选其作为制盐行业的盐泥脱水设备是比较理想的, 值得推广应用。

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