一种氨碱法制碱混合液两相流注井采卤技术

摘要

本发明涉及氨碱法制碱混合液资源化利用技术领域，具体涉及一种氨碱法制碱混合液两相流注井采卤技术，本发明的技术方案为：首先对氨碱法制碱混合液进行分砂处理，然后经过余热发电和闪发降温使氨碱法制碱混合液的温度降低至50℃，紧接着通过渣浆泵和钢骨架塑料复合管将其由制碱厂区输送到岩盐矿区的带搅拌装置的存储桶中储存，最后在存储桶中的搅拌装置运行的过程中将氨碱法制碱混合液输送到芒硝型盐矿井中，经过硫酸根离子和钙离子的反应以及自然沉降后得到卤水，本发明不仅简化了氨碱法制碱混合液资源化利用的工艺，而且污染小，成本低，具有很好的经济效益和环境效益。

说明书

技术领域

本发明涉及氨碱法制碱混合液资源化利用技术领域，特别涉及一种氨碱法制碱混合液两相流注井采卤技术。

背景技术

氨碱法又称苏尔维法，是由比利时工程师苏尔维发明的一种制备纯碱的方法，即以食盐氯化钠、石灰石(经锻烧生成生石灰和二氧化碳)以及氨为原料来制取纯碱。这一工艺的优点是氨可以循环使用，消耗很少；缺点是反应不彻底，钠的利用率低，食盐的利用率一般在70-72％。制碱后形成的废液(本发明中称为氨碱法制碱混合液)中含有10％的氯化钙、5％的氯化钠，以及5％的固体颗粒(主要为CaCO₃、CaSO₄、Mg(OH)₂及微量SiO₂)，由于氨碱法制碱混合液直接排放到自然中会对环境造成严重的危害，因此可以通过蒸馏的方式回收其中的物质进行重复利用，一般可制得氯化钙和氯化钠等产品。

传统的氨碱法制碱混合液处理方法为：将制盐废水与制碱混合液进行混合，经沉降分离和板框压滤后得到清液和固体颗粒，清液则由节段式多级离心泵输送到盐矿区的芒硝型盐矿井中进行注井制卤，而固体颗粒则通过汽车运输到盐矿区并调浆后由二级串联渣浆泵进行注井制卤。这种方法虽然也达到了将制碱混合液回收利用的目的，但仍然存在许多不足：(1)芒硝型盐井的芒硝主要在矿层的中部、钙芒硝则主要集中在矿层的底部和上部，加上注井过程中盐井的侧壁易垮塌沉在盐腔底部，如果以调浆的形式进行注井，盐井中有很大一部分钙芒硝会被埋在底部而得不到有效的利用，不仅会影响盐矿井溶腔的使用体积，而且会影响到氨碱法制碱混合液中CaCl₂的消化；(2)工艺路线长，不仅投资大而且操作复杂、生产成本高：(3)污染环境、环保压力大：沉降分离得到的碱渣不仅要在制碱厂区堆场，而且还要用汽车运输到盐矿区再次进行堆场，造成生产现场环境恶劣，同时汽车运输过程中碱渣易掉落，影响环境卫生，环保压力大。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提出了一种氨碱法制碱混合液两相流注井采卤技术，不仅简化了氨碱法制碱混合液资源化利用的工艺，而且污染小，成本低，具有很好的经济效益和环境效益。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种氨碱法制碱混合液两相流注井采卤技术，包括以下步骤：

S1、对氨碱法制碱混合液进行分砂处理，除去粒径大于1.2mm的固体颗粒；

S2、先对分砂后的氨碱法制碱混合液进行余热发电处理，然后进入闪发器中进行闪发降温处理，最后使氨碱法制碱混合液的温度降低至50℃；

S3、将降温后的氨碱法制碱混合液通过渣浆泵和工业用钢骨架塑料复合管由制碱厂区输送到岩盐矿区的带搅拌装置的存储桶中储存；

S4、通过多级中开离心泵和API石油管在存储桶中的搅拌装置运行的过程中将氨碱法制碱混合液注入到芒硝型盐矿井中，经过硫酸根离子和钙离子的反应以及自然沉降后得到卤水。

优选的，所述渣浆泵为镍基合金材质制备而成。

优选的，所述渣浆泵的流量为260m³/h、扬程为60m。

优选的，所述钢骨架塑料复合管每使用7天需用制盐蒸发结晶所得的蒸汽冷凝水进行冲洗。

优选的，S3步骤中的所述氨碱法制碱混合液的输送速度为1.1—1.5m/s。

优选的，所述多级中开离心泵为2205双相不锈钢制备而成。

优选的，所述多级中开离心泵的流量为280m³/h、扬程为450m。

优选的，所述带搅拌装置的存储桶为碳钢材质，所述带搅拌装置的存储桶经过防腐处理。

优选的，S5步骤中的所述存储桶的搅拌装置的转动速度为20rps。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)传统的氨碱法制碱混合液处理方法需要经过调浆注井的过程，而调浆注井不仅增加了盐矿井侧壁所受到的冲击力，加大盐矿井的塌方，而且浆液会由于渣浆浓度过高而将垮塌层牢牢埋在盐矿井的底部，加上硫酸根离子和钙离子反应生成的石膏结晶不断形成、堆积，使掉落底部的钙芒硝被封死井底而得不到利用，进一步加大了沉淀在盐矿井底部的堆积，从而大大减少了盐矿井溶腔的使用体积，缩减盐矿井的使用寿命；本发明提供的氨碱法制碱混合液两相流注井采卤技术，以固液两相的形式进行注井采卤，渣浆的浓度很小，只有3％，不仅减轻了注井时盐矿井侧壁所承受的冲击力，减少垮塌，而且混合液中的钙离子可以渗透到垮塌层的钙芒硝中与硫酸根反应生成的石膏结晶，进而减少盐矿井溶腔被沉淀占用的空间，延长盐矿井的使用寿命，并且可以充分利用盐矿井的溶腔，保证盐矿井有足够的溶腔维持纯碱的持续生产，提高经济效益；

比如，我司已采集711万m³卤水后的盐矿井的溶腔体积检测为10万m³，如果采用传统的氨碱法制碱混合液处理方法进行采卤，仅可利用该盐矿井的溶腔体积为10万m³，而采用本发明的氨碱法制碱混合液处理方法，则可将被埋的溶腔利用，即可利用采卤后盐矿井的溶腔体积为29万m³，相当于多利用了19万m³溶腔，盐矿井溶腔的使用率增加了65％，如果按照我司平均每年纯碱生产需要132.55万m³溶腔的规模来计算，我司28口这种类型的盐矿井可以延长约4年的纯碱生产时间；如果这19万m³溶腔中被埋的钙芒硝折算为4万吨硫酸钠，则我司28口这样的盐矿井共被埋的硫酸钠为112万吨，按照氨碱法制碱混合液氯化钙的含量为10％来计算，那么28口这样的盐矿井被埋的钙芒硝可以消耗掉57万方氨碱法制碱混合液。

(2)与传统的氨碱法制碱混合液处理方法相比，本发明工艺过程简单，无需进行固液分离，汽车运输碱渣，调浆注井等工序，同时所需的设备更少，成本更低，从而既提高了生产效率，又减少了投资和运行成本；

(3)与传统的氨碱法制碱混合液处理方法相比，本发明由于摒弃了碱渣堆场和汽车运输碱渣等极易造成环境污染的工艺过程，从而减轻了氨碱法制碱混合液处理的环境压力，环境效益更佳。

(4)综上所述，本发明提供的氨碱法制碱混合液两相流注井采卤技术，将氨碱法制碱混合液经过分砂、降温处理后由渣浆泵和钢骨架塑料复合管运输至盐矿区带搅拌装置的存储桶中存储，并通过搅拌避免固体颗粒从制碱混合液中沉淀出来，最后以固液两相的形式进行注井采卤，不仅简化了氨碱法制碱混合液资源化利用的工艺，而且污染小，成本低，具有很好的经济效益和环境效益；

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

实施例1：

一种氨碱法制碱混合液两相流注井采卤技术，包括以下步骤：

S1、通过水力旋流器和螺旋分砂机对氨碱法制碱混合液进行分砂处理，除去粒径大于1.2mm的固体颗粒，使氨碱法制碱混合液的固体颗粒含量由5％降低至3％；

S2、氨碱法制碱混合液的固体颗粒中以CaSO₄颗粒为最多，由于CaSO₄在温度低于62℃时，其溶解度随温度降低而增大，但在温度低于50℃后溶解度变化不大，因此，为进一步减少氨碱法制碱混合液中的固体颗粒含量，减轻其对输送设备的磨损，用多级蒸汽透平机先对分砂后的氨碱法制碱混合液进行余热发电处理，以回收利用其中的余热，避免资源浪费，然后进入闪发器(也称自蒸发器)中进行闪发降温处理，最后使氨碱法制碱混合液的温度降低至50℃；

S3、由于氨碱法制碱混合液含氯离子，腐蚀性较强，且含有固体颗粒，因此对输送设备的要求较高，为此本实施例采用耐蚀性能和耐磨性能均较好的镍基合金材质渣浆泵和工业用钢骨架塑料复合管将降温后的氨碱法制碱混合液由制碱厂区输送到岩盐矿区的带搅拌装置的存储桶中储存；

输送过程中，为防止固体颗粒沉积在管道底部而产生堵塞防碍输送，采用流量为260m³/h、扬程为60m的渣浆泵，钢骨架塑料复合管则每使用7天用制盐蒸发结晶所得的蒸汽冷凝水冲洗一次，并且保证氨碱法制碱混合液的输送速度为1.1m/s；同时，为提高带搅拌装置的存储桶的耐蚀性能和耐磨性，所选用的带搅拌装置的存储桶为碳钢材质制备，并经过氯磺化防腐处理；

S4、由于氨碱法制碱混合液中含有3％固体颗粒，并且呈碱性，腐蚀性较强，因此，本实施例通过2205双相不锈钢材质的多级中开离心泵和API石油管在存储桶中的搅拌装置运行的过程中将氨碱法制碱混合液输送到具有多层薄层盐层特性的芒硝型盐矿井中，经过氯离子和钙离子的反应，以及自然沉降后得到卤水，氨碱法制碱混合液的流量为450m³/h，制备的卤水量为430m³/h；

为避免固体颗粒从制碱混合液中沉淀出来，影响注井，存储桶的搅拌装置的转动速度维持在20rps；为保证输送的正常进行，多级中开离心泵选用流量为280m³/h、扬程为450m的离心泵；为提高氨碱法制碱混合液的回收率，并保证盐矿井的使用寿命，应选用开采时间长、溶腔大、芒硝含量(Na₂SO₄含量)高的盐矿井，使制备得到的卤水不含或低含CaCl₂，为此，本实施例选用溶腔体积为50万m³，开采时间为5年，首次制备得到的卤水中Na₂SO₄含量为20g/L的芒硝型盐矿井。

在制卤水的前中期，由于芒硝型盐矿井中Na₂SO₄含量较高，可以将氨碱法制碱混合液中的CaCl₂完全消化掉，因此，主要得到的卤水为硝卤水或低硝卤水(含NaCl和Na₂SO₄的卤水)，然后由盐硝联产装置经过真空蒸发结晶工艺制备得到NaCl和Na₂SO₄产品。

实施例2：

一种氨碱法制碱混合液两相流注井采卤技术，包括以下步骤：

S1、通过水力旋流器和螺旋分砂机对氨碱法制碱混合液进行分砂处理，除去粒径大于1.2mm的固体颗粒，使氨碱法制碱混合液的固体颗粒含量由5％降低至3％；

S2、氨碱法制碱混合液的固体颗粒中以CaSO₄颗粒为最多，由于CaSO₄在温度低于62℃时，其溶解度随温度降低而增大，但在温度低于50℃后溶解度变化不大，因此，为进一步减少氨碱法制碱混合液中的固体颗粒含量，减轻其对输送设备的磨损，用多级蒸汽透平机先对分砂后的氨碱法制碱混合液进行余热发电处理，以回收利用其中的余热，避免资源浪费，然后进入闪发器(也称自蒸发器)中进行闪发降温处理，最后使氨碱法制碱混合液的温度降低至50℃；

S3、由于氨碱法制碱混合液含氯离子，腐蚀性较强，且含有固体颗粒，因此对输送设备的要求较高，为此本实施例采用耐蚀性能和耐磨性能均较好的镍基合金材质渣浆泵和工业用钢骨架塑料复合管将降温后的氨碱法制碱混合液由制碱厂区输送到岩盐矿区的带搅拌装置的存储桶中储存；

输送过程中，为防止固体颗粒沉积在管道底部而产生堵塞防碍输送，采用流量为260m³/h、扬程为60m的渣浆泵，钢骨架塑料复合管则每使用7天用制盐蒸发结晶所得的蒸汽冷凝水冲洗一次，并且保证氨碱法制碱混合液的输送速度为1.3m/s；同时，为提高带搅拌装置的存储桶的耐蚀性能和耐磨性，所选用的带搅拌装置的存储桶为碳钢材质制备，并经过氯磺化防腐处理；

S4、由于氨碱法制碱混合液中含有3％固体颗粒，并且呈碱性，腐蚀性较强，因此，本实施例通过2205双相不锈钢材质的多级中开离心泵和API石油管在存储桶中的搅拌装置运行的过程中将氨碱法制碱混合液输送到具有多层薄层盐层特性的芒硝型盐矿井中，经过氯离子和钙离子的反应，以及自然沉降后得到卤水，氨碱法制碱混合液的流量为450m³/h，制备的卤水量为430m³/h；

为避免固体颗粒从制碱混合液中沉淀出来，影响注井，存储桶的搅拌装置的转动速度维持在20rps；为保证输送的正常进行，多级中开离心泵选用流量为280m³/h、扬程为450m的离心泵；为提高氨碱法制碱混合液的回收率，并保证盐矿井的使用寿命，应选用开采时间长、溶腔大、芒硝含量(Na₂SO₄含量)高的盐矿井，使制备得到的卤水不含或低含CaCl₂，为此，本实施例选用溶腔体积为60万m³，开采时间为5年，首次制备得到的卤水中Na₂SO₄含量为20g/L的芒硝型盐矿井。

在制卤水的前中期，由于芒硝型盐矿井中Na₂SO₄含量较高，可以将氨碱法制碱混合液中的CaCl₂的消化完全消化掉，因此，主要得到的卤水为硝卤水或低硝卤水(含NaCl和Na₂SO₄的卤水)，然后直接作为原材料送回纯碱生产装置中进行氨碱法制备纯碱的过程。

实施例3：

一种氨碱法制碱混合液两相流注井采卤技术，包括以下步骤：

S1、通过水力旋流器和螺旋分砂机对氨碱法制碱混合液进行分砂处理，除去粒径大于1.2mm的固体颗粒，使氨碱法制碱混合液的固体颗粒含量由5％降低至3％；

S2、氨碱法制碱混合液的固体颗粒中以CaSO₄颗粒为最多，由于CaSO₄在温度低于62℃时，其溶解度随温度降低而增大，但在温度低于50℃后溶解度变化不大，因此，为进一步减少氨碱法制碱混合液中的固体颗粒含量，减轻其对输送设备的磨损，用多级蒸汽透平机先对分砂后的氨碱法制碱混合液进行余热发电处理，以回收利用其中的余热，避免资源浪费，然后进入闪发器(也称自蒸发器)中进行闪发降温处理，最后使氨碱法制碱混合液的温度降低至50℃；

S3、由于氨碱法制碱混合液含氯离子，腐蚀性较强，且含有固体颗粒，因此对输送设备的要求较高，为此本实施例采用耐蚀性能和耐磨性能均较好的镍基合金材质渣浆泵和工业用钢骨架塑料复合管将降温后的氨碱法制碱混合液由制碱厂区输送到岩盐矿区的带搅拌装置的存储桶中储存；

输送过程中，为防止固体颗粒沉积在管道底部而产生堵塞防碍输送，采用流量为260m³/h、扬程为60m的渣浆泵，钢骨架塑料复合管则每使用7天用制盐蒸发结晶所得的蒸汽冷凝水冲洗一次，并且保证氨碱法制碱混合液的输送速度为1.5m/s；同时，为提高带搅拌装置的存储桶的耐蚀性能和耐磨性，所选用的带搅拌装置的存储桶为碳钢材质制备，并经过氯磺化防腐处理；

S4、由于氨碱法制碱混合液中含有3％固体颗粒，并且呈碱性，腐蚀性较强，因此，本实施例通过2205双相不锈钢材质的多级中开离心泵和API石油管在存储桶中的搅拌装置运行的过程中将氨碱法制碱混合液输送到具有多层薄层盐层特性的芒硝型盐矿井中，经过氯离子和钙离子的反应，以及自然沉降后得到卤水，氨碱法制碱混合液的流量为450m³/h，制备的卤水量为430m³/h；

为避免固体颗粒从制碱混合液中沉淀出来，影响注井，存储桶的搅拌装置的转动速度维持在20rps；为保证输送的正常进行，多级中开离心泵选用流量为280m³/h、扬程为450m的离心泵；为提高氨碱法制碱混合液的回收率，并保证盐矿井的使用寿命，应选用开采时间长、溶腔大、芒硝含量(Na₂SO₄含量)高的盐矿井，使制备得到的卤水不含或低含CaCl₂，为此，本实施例选用溶腔体积为70万m³，开采时间为5年，首次制备得到的卤水中Na₂SO₄含量为20g/L的芒硝型盐矿井。

在制卤水的后期，随着芒硝型盐矿井中Na₂SO₄含量的降低，盐矿井中的Na₂SO₄不足以将氨碱法制碱混合液中的CaCl₂完全消化掉，此时主要制备得到的卤水为钙卤水(含NaCl和CaCl₂的卤水)，将钙卤水的浓度控制为NaCl>2>2产品。

通过实施例1-3可知，使用本发明的氨碱法制碱混合液两相流注井采卤技术，不仅可以对氨碱法制碱混合液进行有效的处理，保证纯碱生产的正常进行，而且可以避免将对氨碱法制碱混合液直接排放到自然界中或采用传统工艺造成环境污染，使其中的资源变废为宝，杜绝资源的浪费，具有极大的经济效益和环境效益。

以上对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。