顏亞盟,李廣林,任青考

(中鹽工程技術(shù)研究院有限公司,天津市鹽化工企業(yè)重點實驗室,天津 300450)

1 前言

原鹽主要是以海水或湖水為原料,經(jīng)自然蒸發(fā)濃縮曬制而成,或者在天然鹽湖或鹽礦開采出的未經(jīng)人工處理的湖鹽或巖鹽。其主要組分是氯化鈉,夾雜有不溶性泥沙和可溶性的鈣、鎂鹽類。原鹽未經(jīng)粉碎、洗滌等,無論是外觀還是理化指標(biāo)(如氯化鈉、水分、可溶性雜質(zhì)、白度等指標(biāo))均達不到國家食用鹽標(biāo)準(zhǔn),并且原鹽附加值低。如何通過一些裝置和方法的處理來改善原鹽的品質(zhì),提高其附加值,顯得尤為必要。粉洗鹽[1-5]的生產(chǎn)方法是以原鹽為原料,經(jīng)粉碎、洗滌、脫水、干燥、篩分、加碘等工序加工而成。它具有生產(chǎn)工藝簡單、投資少、建設(shè)周期短、耗能少、燃料動力成本低等優(yōu)點,是一種對原鹽進行加工精制得到成品食用鹽的較好方法。

2 粉洗鹽的生產(chǎn)特點

2.1 產(chǎn)品的種類分布及質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

食鹽為人們?nèi)粘Ｉ钕M中最常用的調(diào)味料之一。而以原鹽為原料,采用粉碎洗滌技術(shù)作為生產(chǎn)食用鹽產(chǎn)品的一種方法,可以生產(chǎn)不同品種的鹽產(chǎn)品,為人們提供食鹽的消費供應(yīng)。

采用粉碎洗滌技術(shù)生產(chǎn)食用鹽產(chǎn)品,可豐富鹽產(chǎn)品的種類,通過粉碎、篩分可實現(xiàn)產(chǎn)品粒度分級和均勻分布,不僅可得到精制鹽產(chǎn)品,還可得到不同粒徑的顆粒鹽產(chǎn)品。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)多樣化,適應(yīng)市場的不同需求,可食用或者腌制蔬菜或者用于其他加工用鹽等,豐富人們采購需求。

在國內(nèi),人們對生活品質(zhì)的要求越來越高,對自身健康養(yǎng)生也日益關(guān)注,高端食用鹽的需求量也越來越大。采用粉洗鹽技術(shù),可以以具有地域特色、地理標(biāo)志的天然日曬海鹽、湖鹽等優(yōu)勢資源為原料,加工得到食用鹽產(chǎn)品,純凈天然,晶瑩剔透,品種多樣,領(lǐng)先國內(nèi)高端天然食鹽。可滿足人們高品質(zhì)食用鹽的產(chǎn)品需求,提高消費層次。

而以海鹽等原鹽資源為原料,采用粉碎洗滌技術(shù)加工得到的食用鹽產(chǎn)品保留了大海咸鮮的特點,沿海一帶人們對食用此類食鹽形成了消費習(xí)慣,具有濃厚的人文情懷,同時海鹽中含有多種對人體健康有利的微量元素。

采用粉碎洗滌技術(shù)生產(chǎn)的食用鹽產(chǎn)品,其質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行國家食用鹽GB/T 5461—2016或者NY/T 1040中有關(guān)指標(biāo)要求。其中粉洗精制鹽一般可達到國家食用鹽二級精制鹽標(biāo)準(zhǔn),即氯化鈉(以濕基計)可達到97.2%以上,較好的也可達到一級。同時各企業(yè)根據(jù)自身情況針對不同的鹽產(chǎn)品還制定了相應(yīng)的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn),在生產(chǎn)中也可參照執(zhí)行。

2.2 產(chǎn)品的消耗指標(biāo)

粉洗鹽技術(shù)所需的主要原料為原鹽、洗滌鹵水。在生產(chǎn)中通過母液的返回利用和鹽粉的回收可降低原鹽的消耗。根據(jù)各鹽廠的生產(chǎn)實踐經(jīng)驗,同時結(jié)合原鹽的質(zhì)量情況,其噸鹽的原料鹽消耗在1.12 t左右。而洗滌鹵水在生產(chǎn)中可循環(huán)使用,在雜質(zhì)含量高時定期外排。為提高產(chǎn)品質(zhì)量,有的企業(yè)在鹵水資源豐富的情況下,洗滌鹵水全部使用新鹵,或?qū)u水進行凈化處理,就此粉洗鹽裝置來說會增加原鹽的消耗和生產(chǎn)成本,如廠區(qū)有其他生產(chǎn)裝置可配套進行鹵水回收,可實現(xiàn)資源的大循環(huán)和綜合利用。

粉洗鹽技術(shù)中主要能耗為電和干燥用的蒸汽(或其他如天然氣等)。主要耗能設(shè)備為粉碎機、螺旋洗鹽機、離心機、風(fēng)機、螺旋輸送機、斗提機及一些皮帶輸送機等。針對10～30萬t/a的粉洗鹽生產(chǎn)企業(yè),噸鹽電耗一般可在28 kW·h(粉洗車間)。按《綜合能耗計算通則》GB/T 2589—2020進行計算,產(chǎn)品綜合能耗在12 kg標(biāo)煤/t鹽。

與大型的MVR和六效蒸發(fā)制鹽技術(shù)相比,具有耗能少、燃料動力成本低、投資小、建設(shè)周期快、設(shè)備檢修維護容易等優(yōu)點。詳見表1。

表1 粉洗鹽技術(shù)、MVR技術(shù)和六效蒸發(fā)技術(shù)主要消耗及成本比較表Tab.1 Main consumption and cost comparison of crushed and washed salt technology, MVR technology and six-effect evaporation technology

3 粉洗鹽生產(chǎn)技術(shù)的關(guān)鍵控制研究

3.1 工藝流程

3.1.1 工藝流程簡述

粉碎洗滌干燥制鹽工藝在早些年國內(nèi)有多家生產(chǎn),工藝相對落后,近年來,通過技術(shù)引進、消化吸收及多年的技術(shù)改進提高,粉洗鹽生產(chǎn)技術(shù)也得到不斷優(yōu)化完善。這一技術(shù)主要集中在海鹽和湖鹽生產(chǎn)區(qū)域。現(xiàn)就粉洗鹽技術(shù)的工藝控制提出思路,主要采用兩次粉碎三次洗滌的工藝技術(shù)。其工藝流程是原料鹽進入原鹽料倉、一級螺旋洗滌、粗粉碎、二級螺旋洗滌、精粉碎、攪拌洗滌及逆流洗鹽器洗滌,離心機脫水、干燥、篩分、加碘、根據(jù)需要進行色選等。工藝流程圖框見圖1。

圖1 粉洗鹽工藝流程圖Fig.1 Process flow diagram of crushed and washed salt technology

3.1.2 工藝關(guān)鍵控制點

(1)主要采用兩次粉碎三次洗滌工藝,可提高鹽產(chǎn)品質(zhì)量,豐富產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。采用兩級螺旋洗鹽機和一級逆流洗鹽器可對原鹽進行充分洗滌,去除可溶性雜質(zhì)和不溶性泥沙等,并且通過兩次對輥粉碎、篩分實現(xiàn)產(chǎn)品粒度分級和均勻分布,得到精制鹽產(chǎn)品和不同粒徑的顆粒鹽產(chǎn)品。產(chǎn)品品質(zhì)明顯得到提升,產(chǎn)品結(jié)構(gòu)多樣化,以適應(yīng)市場的需求。同時針對有的地區(qū)鹽顆粒較大、堅硬的特點,可改變工藝次序,在前端設(shè)置振動篩等,首先對大粒鹽進行粗破碎,達到常規(guī)粒徑再進行上述粉碎洗滌的工藝處理。

(2)采用特殊結(jié)構(gòu)的設(shè)備以保障顆粒鹽生產(chǎn)工藝的適用及穩(wěn)定。主要選用特殊結(jié)構(gòu)的設(shè)備,對鹽進行充分洗滌和破碎分級,以提高產(chǎn)品質(zhì)量和實現(xiàn)顆粒鹽產(chǎn)品的多樣化。選用螺旋洗鹽機進行初步洗滌,螺旋洗鹽機對大顆粒鹽洗滌效果好。選用對輥式粉碎機,根據(jù)成品鹽種類粒度需要,可以通過調(diào)節(jié)粉碎機對輥間距控制粉碎后鹽的粒度。選用逆流洗鹽器,其適合于對粉碎后的粒度較小物料鹽的洗滌,對較細的泥沙和鹽粉末洗滌效率高。為減少對顆粒鹽的破碎,避免使用轉(zhuǎn)動機械,而選用皮帶輸送機。

(3)加強對原料鹽雜質(zhì)處理,從源頭減少污染,最終產(chǎn)品進行色選,再次提高產(chǎn)品品質(zhì)。料倉上部加篦子,除去大塊的鹽和一些雜質(zhì),料倉內(nèi)設(shè)置破拱裝置以消除原鹽架橋?qū)е孪铝喜粫硢栴}。為了便于除鐵和撿拾作業(yè),設(shè)置寬皮帶輸送機,同時控制低運行速度,皮帶輸送機上安裝梳鹽裝置和除鐵器,通過人工撿拾和除鐵器來去除原鹽中的黑點和其他雜物。為保障鹽產(chǎn)品的質(zhì)量更優(yōu),需要對最終產(chǎn)出的顆粒鹽產(chǎn)品進行色選以清除雜質(zhì)。

(4)洗滌鹵水回收利用,降低物料消耗。洗滌鹵水盡量采用澄清的飽和鹵水,在澄清池的設(shè)置上,應(yīng)增加沉降面積,提高鹽泥的沉降時間,以減少雜質(zhì)的夾帶。生產(chǎn)中洗滌鹵水是循環(huán)利用的,以回收物料,降低消耗。同時對洗滌鹵水的流向和濃度有控制要求,避免雜質(zhì)濃度過高帶入鹽產(chǎn)品中。

3.2 關(guān)鍵設(shè)備

在此工藝中,如何保障鹽產(chǎn)品的品質(zhì),一些關(guān)鍵設(shè)備的結(jié)構(gòu)至關(guān)重要。

(1)螺旋洗鹽機。螺旋洗鹽機螺旋軸為雙頭螺旋結(jié)構(gòu),螺旋葉片推動鹽向上走,鹵水往下流,使得原料鹽與鹵水充分接觸磋磨,洗鹽機采用傾斜布置,傾斜角度一般采用12°,螺旋洗鹽機對大顆粒鹽洗滌效果好。

(2)對輥式粉碎機。粗粉碎與精粉碎均選用對輥式粉碎機,粉碎輥與鹽接觸采用專用的材質(zhì)加工成型,既能夠有高的耐磨硬度又有很好的耐鹽鹵腐蝕性,生產(chǎn)過程中,兩個粉碎輥相向轉(zhuǎn)動,原料從兩輥之間通過,達到對脆性物流鹽粒的粉碎。根據(jù)成品鹽種類粒度需要,可以通過調(diào)節(jié)粉碎機對輥間距控制粉碎后鹽的粒度。

(3)逆流洗鹽器。逆流洗鹽器適合于粉碎后的粒度較小物料鹽的洗滌,對較細的泥沙和鹽粉末洗滌效率高。原料鹽漿從上部中心筒喂料,通過分配盤在逆流洗鹽器橫截面上均勻布料,清鹵從中下部進入,鹵水向上飄溢,鹽漿向下沉淀,鹽漿與清鹵充分混合,雜質(zhì)隨洗滌后鹵水向上漂浮,通過上部溢流圈溢流。

(4)轉(zhuǎn)篩。轉(zhuǎn)篩殼體內(nèi)部采用一個可以轉(zhuǎn)動的筒形結(jié)構(gòu),轉(zhuǎn)筒表面安裝需要目數(shù)的不銹鋼絲網(wǎng),轉(zhuǎn)筒沿著出料方向傾斜布置,物料鹽進入轉(zhuǎn)筒內(nèi)部后,逐漸滾動和向出料方向運動,小于絲網(wǎng)網(wǎng)眼的粒度鹽落入轉(zhuǎn)篩下部料倉,大于絲網(wǎng)網(wǎng)眼的粒度鹽從轉(zhuǎn)筒尾部出料。轉(zhuǎn)篩篩分面積大,使物料能充分接觸篩網(wǎng)。同時整個篩分筒可以用密封隔離罩密封,減少篩分循環(huán)過程中的粉塵飛揚。設(shè)備可設(shè)有梳型清篩機構(gòu),防止篩網(wǎng)堵塞。

3.3 設(shè)備材質(zhì)

由于在粉洗鹽生產(chǎn)過程中得到的產(chǎn)品及使用的原輔材料主要為鹽、鹽漿、鹵水及鹽塵粉末等。其對生產(chǎn)設(shè)備具有一定的腐蝕性[6]。因此在設(shè)備材質(zhì)的選擇上要考慮防腐,同時還應(yīng)符合國家有關(guān)衛(wèi)生指標(biāo)的要求。粉洗鹽設(shè)備購置費在項目投資中占有較大的比重,企業(yè)還需兼顧設(shè)備折舊、使用壽命等經(jīng)濟因素,綜合比較,選擇適合的設(shè)備材質(zhì)。但是推薦的是,與鹽發(fā)生接觸的主體設(shè)備均選用316L不銹鋼材質(zhì),以防止氯離子腐蝕。316L是含鉬不銹鋼種,由于鋼中含鉬,該鋼種總的性能優(yōu)于310和304不銹鋼,316L不銹鋼具有良好的耐氯化物侵蝕的性能。

3.4 車間環(huán)境及除塵

粉洗鹽的車間環(huán)境,由于受到機械設(shè)備噪聲的影響和洗滌鹵水、鹽塵粉末等侵蝕,一般相對較差。因此,對粉碎機、離心機、轉(zhuǎn)篩、風(fēng)機等設(shè)備應(yīng)采取隔聲、減振措施。在車間布局時,應(yīng)合理規(guī)劃,按工藝流程進行布局,走向順暢,充分利用車間面積,而又為后續(xù)使用、維修留出適度空間,同時粉碎洗滌和干燥篩分盡量做到干濕分區(qū);為改善車間衛(wèi)生狀況,應(yīng)加強巡視檢查和清理作業(yè),減少設(shè)備、管道、閥門的滴漏;一些皮帶輸送機、轉(zhuǎn)篩等設(shè)備加設(shè)防護罩;對運輸和處理鹽產(chǎn)品的設(shè)備加設(shè)除塵管道,引至旋風(fēng)分離器進行鹽粉回收,尾氣再經(jīng)濕式除塵器除塵后排放;車間應(yīng)設(shè)置必要的通風(fēng)除塵除濕設(shè)施;同時應(yīng)盡量選用密閉的設(shè)備,從源頭減少粉塵對環(huán)境的污染。

4 問題及展望

1)通過粉洗鹽技術(shù)可得到不同粒徑的鹽產(chǎn)品,耗能少、燃料動力成本低。然而由于僅是對原鹽進行破碎洗滌的物理加工過程,原鹽不能完全溶解,因此其產(chǎn)品質(zhì)量受限于原鹽的來源與質(zhì)量。其與氯化鈉含量可達到99.1%以上的真空鹽相比還有些差距。在白度和粒徑的圓潤程度上也相對較差。如何通過一些方法和裝置來改變現(xiàn)有狀況,將對粉洗鹽技術(shù)及其上下游產(chǎn)業(yè)鏈的提升提出更高的要求。

2)粉洗鹽技術(shù)主要是以原鹽為原料進行加工生產(chǎn),因此其主要集中應(yīng)用在海鹽和湖鹽生產(chǎn)區(qū)域,相對受限于原鹽的資源來源。與大型的真空制鹽相比,在食用鹽行業(yè),目前其裝置的規(guī)模大多在十萬噸級左右,其規(guī)模效益有待于進一步發(fā)揮。擴大粉碎洗滌技術(shù)在其他行業(yè)的應(yīng)用,如在聯(lián)堿行業(yè)對原料洗滌鹽的需求,探討通過粉碎洗滌的除雜和聯(lián)合制堿法中的母液澄清除雜技術(shù)相結(jié)合,來不斷提升聯(lián)堿用鹽的品質(zhì),也是技術(shù)需要融合發(fā)展的方向。

3)由于粉洗鹽技術(shù)加工的物料主要是原鹽,其裝置中設(shè)備與設(shè)備的連接較多,在運送中鹽粉末容易粘壁,同時顆粒鹽容易卡住設(shè)備轉(zhuǎn)動機構(gòu)。如何保證整條生產(chǎn)線協(xié)調(diào)穩(wěn)定的運行和經(jīng)濟性也值得關(guān)注。