粉洗盐的生产特点及技术关键控制研究

颜亚盟,李广林,任青考

(中盐工程技术研究院有限公司,天津市盐化工企业重点实验室,天津 300450)

1 前言

原盐主要是以海水或湖水为原料,经自然蒸发浓缩晒制而成,或者在天然盐湖或盐矿开采出的未经人工处理的湖盐或岩盐。其主要组分是氯化钠,夹杂有不溶性泥沙和可溶性的钙、镁盐类。原盐未经粉碎、洗涤等,无论是外观还是理化指标(如氯化钠、水分、可溶性杂质、白度等指标)均达不到国家食用盐标准,并且原盐附加值低。如何通过一些装置和方法的处理来改善原盐的品质,提高其附加值,显得尤为必要。粉洗盐[1-5]的生产方法是以原盐为原料,经粉碎、洗涤、脱水、干燥、筛分、加碘等工序加工而成。它具有生产工艺简单、投资少、建设周期短、耗能少、燃料动力成本低等优点,是一种对原盐进行加工精制得到成品食用盐的较好方法。

2 粉洗盐的生产特点

2.1 产品的种类分布及质量标准

食盐为人们日常生活消费中最常用的调味料之一。而以原盐为原料,采用粉碎洗涤技术作为生产食用盐产品的一种方法,可以生产不同品种的盐产品,为人们提供食盐的消费供应。

采用粉碎洗涤技术生产食用盐产品,可丰富盐产品的种类,通过粉碎、筛分可实现产品粒度分级和均匀分布,不仅可得到精制盐产品,还可得到不同粒径的颗粒盐产品。产品结构多样化,适应市场的不同需求,可食用或者腌制蔬菜或者用于其他加工用盐等,丰富人们采购需求。

在国内,人们对生活品质的要求越来越高,对自身健康养生也日益关注,高端食用盐的需求量也越来越大。采用粉洗盐技术,可以以具有地域特色、地理标志的天然日晒海盐、湖盐等优势资源为原料,加工得到食用盐产品,纯净天然,晶莹剔透,品种多样,领先国内高端天然食盐。可满足人们高品质食用盐的产品需求,提高消费层次。

而以海盐等原盐资源为原料,采用粉碎洗涤技术加工得到的食用盐产品保留了大海咸鲜的特点,沿海一带人们对食用此类食盐形成了消费习惯,具有浓厚的人文情怀,同时海盐中含有多种对人体健康有利的微量元素。

采用粉碎洗涤技术生产的食用盐产品,其质量标准执行国家食用盐GB/T 5461—2016或者NY/T 1040中有关指标要求。其中粉洗精制盐一般可达到国家食用盐二级精制盐标准,即氯化钠(以湿基计)可达到97.2%以上,较好的也可达到一级。同时各企业根据自身情况针对不同的盐产品还制定了相应的企业标准,在生产中也可参照执行。

2.2 产品的消耗指标

粉洗盐技术所需的主要原料为原盐、洗涤卤水。在生产中通过母液的返回利用和盐粉的回收可降低原盐的消耗。根据各盐厂的生产实践经验,同时结合原盐的质量情况,其吨盐的原料盐消耗在1.12 t左右。而洗涤卤水在生产中可循环使用,在杂质含量高时定期外排。为提高产品质量,有的企业在卤水资源丰富的情况下,洗涤卤水全部使用新卤,或对卤水进行净化处理,就此粉洗盐装置来说会增加原盐的消耗和生产成本,如厂区有其他生产装置可配套进行卤水回收,可实现资源的大循环和综合利用。

粉洗盐技术中主要能耗为电和干燥用的蒸汽(或其他如天然气等)。主要耗能设备为粉碎机、螺旋洗盐机、离心机、风机、螺旋输送机、斗提机及一些皮带输送机等。针对10～30万t/a的粉洗盐生产企业,吨盐电耗一般可在28 kW·h(粉洗车间)。按《综合能耗计算通则》GB/T 2589—2020进行计算,产品综合能耗在12 kg标煤/t盐。

与大型的MVR和六效蒸发制盐技术相比,具有耗能少、燃料动力成本低、投资小、建设周期快、设备检修维护容易等优点。详见表1。

表1 粉洗盐技术、MVR技术和六效蒸发技术主要消耗及成本比较表Tab.1 Main consumption and cost comparison of crushed and washed salt technology, MVR technology and six-effect evaporation technology

3 粉洗盐生产技术的关键控制研究

3.1 工艺流程

3.1.1 工艺流程简述

粉碎洗涤干燥制盐工艺在早些年国内有多家生产,工艺相对落后,近年来,通过技术引进、消化吸收及多年的技术改进提高,粉洗盐生产技术也得到不断优化完善。这一技术主要集中在海盐和湖盐生产区域。现就粉洗盐技术的工艺控制提出思路,主要采用两次粉碎三次洗涤的工艺技术。其工艺流程是原料盐进入原盐料仓、一级螺旋洗涤、粗粉碎、二级螺旋洗涤、精粉碎、搅拌洗涤及逆流洗盐器洗涤,离心机脱水、干燥、筛分、加碘、根据需要进行色选等。工艺流程图框见图1。

图1 粉洗盐工艺流程图Fig.1 Process flow diagram of crushed and washed salt technology

3.1.2 工艺关键控制点

(1)主要采用两次粉碎三次洗涤工艺,可提高盐产品质量,丰富产品结构。采用两级螺旋洗盐机和一级逆流洗盐器可对原盐进行充分洗涤,去除可溶性杂质和不溶性泥沙等,并且通过两次对辊粉碎、筛分实现产品粒度分级和均匀分布,得到精制盐产品和不同粒径的颗粒盐产品。产品品质明显得到提升,产品结构多样化,以适应市场的需求。同时针对有的地区盐颗粒较大、坚硬的特点,可改变工艺次序,在前端设置振动筛等,首先对大粒盐进行粗破碎,达到常规粒径再进行上述粉碎洗涤的工艺处理。

(2)采用特殊结构的设备以保障颗粒盐生产工艺的适用及稳定。主要选用特殊结构的设备,对盐进行充分洗涤和破碎分级,以提高产品质量和实现颗粒盐产品的多样化。选用螺旋洗盐机进行初步洗涤,螺旋洗盐机对大颗粒盐洗涤效果好。选用对辊式粉碎机,根据成品盐种类粒度需要,可以通过调节粉碎机对辊间距控制粉碎后盐的粒度。选用逆流洗盐器,其适合于对粉碎后的粒度较小物料盐的洗涤,对较细的泥沙和盐粉末洗涤效率高。为减少对颗粒盐的破碎,避免使用转动机械,而选用皮带输送机。

(3)加强对原料盐杂质处理,从源头减少污染,最终产品进行色选,再次提高产品品质。料仓上部加篦子,除去大块的盐和一些杂质,料仓内设置破拱装置以消除原盐架桥导致下料不畅问题。为了便于除铁和捡拾作业,设置宽皮带输送机,同时控制低运行速度,皮带输送机上安装梳盐装置和除铁器,通过人工捡拾和除铁器来去除原盐中的黑点和其他杂物。为保障盐产品的质量更优,需要对最终产出的颗粒盐产品进行色选以清除杂质。

(4)洗涤卤水回收利用,降低物料消耗。洗涤卤水尽量采用澄清的饱和卤水,在澄清池的设置上,应增加沉降面积,提高盐泥的沉降时间,以减少杂质的夹带。生产中洗涤卤水是循环利用的,以回收物料,降低消耗。同时对洗涤卤水的流向和浓度有控制要求,避免杂质浓度过高带入盐产品中。

3.2 关键设备

在此工艺中,如何保障盐产品的品质,一些关键设备的结构至关重要。

(1)螺旋洗盐机。螺旋洗盐机螺旋轴为双头螺旋结构,螺旋叶片推动盐向上走,卤水往下流,使得原料盐与卤水充分接触磋磨,洗盐机采用倾斜布置,倾斜角度一般采用12°,螺旋洗盐机对大颗粒盐洗涤效果好。

(2)对辊式粉碎机。粗粉碎与精粉碎均选用对辊式粉碎机,粉碎辊与盐接触采用专用的材质加工成型,既能够有高的耐磨硬度又有很好的耐盐卤腐蚀性,生产过程中,两个粉碎辊相向转动,原料从两辊之间通过,达到对脆性物流盐粒的粉碎。根据成品盐种类粒度需要,可以通过调节粉碎机对辊间距控制粉碎后盐的粒度。

(3)逆流洗盐器。逆流洗盐器适合于粉碎后的粒度较小物料盐的洗涤,对较细的泥沙和盐粉末洗涤效率高。原料盐浆从上部中心筒喂料,通过分配盘在逆流洗盐器横截面上均匀布料,清卤从中下部进入,卤水向上飘溢,盐浆向下沉淀,盐浆与清卤充分混合,杂质随洗涤后卤水向上漂浮,通过上部溢流圈溢流。

(4)转筛。转筛壳体内部采用一个可以转动的筒形结构,转筒表面安装需要目数的不锈钢丝网,转筒沿着出料方向倾斜布置,物料盐进入转筒内部后,逐渐滚动和向出料方向运动,小于丝网网眼的粒度盐落入转筛下部料仓,大于丝网网眼的粒度盐从转筒尾部出料。转筛筛分面积大,使物料能充分接触筛网。同时整个筛分筒可以用密封隔离罩密封,减少筛分循环过程中的粉尘飞扬。设备可设有梳型清筛机构,防止筛网堵塞。

3.3 设备材质

由于在粉洗盐生产过程中得到的产品及使用的原辅材料主要为盐、盐浆、卤水及盐尘粉末等。其对生产设备具有一定的腐蚀性[6]。因此在设备材质的选择上要考虑防腐,同时还应符合国家有关卫生指标的要求。粉洗盐设备购置费在项目投资中占有较大的比重,企业还需兼顾设备折旧、使用寿命等经济因素,综合比较,选择适合的设备材质。但是推荐的是,与盐发生接触的主体设备均选用316L不锈钢材质,以防止氯离子腐蚀。316L是含钼不锈钢种,由于钢中含钼,该钢种总的性能优于310和304不锈钢,316L不锈钢具有良好的耐氯化物侵蚀的性能。

3.4 车间环境及除尘

粉洗盐的车间环境,由于受到机械设备噪声的影响和洗涤卤水、盐尘粉末等侵蚀,一般相对较差。因此,对粉碎机、离心机、转筛、风机等设备应采取隔声、减振措施。在车间布局时,应合理规划,按工艺流程进行布局,走向顺畅,充分利用车间面积,而又为后续使用、维修留出适度空间,同时粉碎洗涤和干燥筛分尽量做到干湿分区;为改善车间卫生状况,应加强巡视检查和清理作业,减少设备、管道、阀门的滴漏;一些皮带输送机、转筛等设备加设防护罩;对运输和处理盐产品的设备加设除尘管道,引至旋风分离器进行盐粉回收,尾气再经湿式除尘器除尘后排放;车间应设置必要的通风除尘除湿设施;同时应尽量选用密闭的设备,从源头减少粉尘对环境的污染。

4 问题及展望

1)通过粉洗盐技术可得到不同粒径的盐产品,耗能少、燃料动力成本低。然而由于仅是对原盐进行破碎洗涤的物理加工过程,原盐不能完全溶解,因此其产品质量受限于原盐的来源与质量。其与氯化钠含量可达到99.1%以上的真空盐相比还有些差距。在白度和粒径的圆润程度上也相对较差。如何通过一些方法和装置来改变现有状况,将对粉洗盐技术及其上下游产业链的提升提出更高的要求。

2)粉洗盐技术主要是以原盐为原料进行加工生产,因此其主要集中应用在海盐和湖盐生产区域,相对受限于原盐的资源来源。与大型的真空制盐相比,在食用盐行业,目前其装置的规模大多在十万吨级左右,其规模效益有待于进一步发挥。扩大粉碎洗涤技术在其他行业的应用,如在联碱行业对原料洗涤盐的需求,探讨通过粉碎洗涤的除杂和联合制碱法中的母液澄清除杂技术相结合,来不断提升联碱用盐的品质,也是技术需要融合发展的方向。

3)由于粉洗盐技术加工的物料主要是原盐,其装置中设备与设备的连接较多,在运送中盐粉末容易粘壁,同时颗粒盐容易卡住设备转动机构。如何保证整条生产线协调稳定的运行和经济性也值得关注。