硫化碱生产工艺流程

4.2.1.2 工艺流程说明

本项目对原装置部分使用价值较高的设备进行搬迁，生产工艺流程仍按照搬迁前的进行设计，以焦炭粉为还原剂，采用含铬芒硝和脱水芒硝为原料生产工业低铁硫化碱。生产工序主要包括备料上料工序、煅烧工序、化坯洗渣工序、沉淀洗泥工序、低铁硫化碱制液工序、蒸发工序、制片包装工序。

工艺流程如下：

(1) 备料上料工序

由于十水芒硝不能满足硫化碱生产原料的要求，首先要对十水芒硝进行脱水处理。十水芒硝先进入化硝罐，加入热水进行溶解，溶解液体进入蒸发器进行蒸发，蒸发热源采用蒸发工序二次蒸汽，蒸发液送入结晶罐进行冷却结晶，然后再通过皮带输送机送至离心机进行离心分离，分离后的固体为无水芒硝，送至仓库备用，离心母液再返回至蒸发器中进行循环。

原料含铬芒硝和脱水芒硝分别存入专门的储仓，经过破碎后保证进入工艺系统的芒硝粒径不超过50mm，芒硝、焦炭粉分别通过斗式提升机、皮带计量机送至混料机，按一定比例混合，再通过混料皮带输送机送入储料仓，然后经送料螺旋机送入煅烧工序。

(2) 煅烧工序

物料在长转炉(Φ2500×45000)内进行还原反应所需的热量由燃料煤燃烧提供。燃料煤由煤库经皮带输送机送至雷蒙机研磨后，再用斗式提升机送到煤粉仓，由皮带输送机送到炉头煤粉斗，再经下

端送料螺旋机送入送风管道内，由罗茨鼓风机吹入长转炉内燃烧。

来自储料仓的芒硝与焦炭粉先进入预热器，然后进入长转炉尾部，燃料煤粉从转炉头部进入，与原料成逆向流动，当炉内温度为1050-1150℃时，芒硝与焦炭粉发生如下化学反应：

Na2SO4+2C+→Na2S+2CO2 生成硫化碱；

Cr6++C→Cr3+ 毒性较大的Cr6+变为无毒稳定的Cr6+；

同时，在有水蒸汽存在条件下，发生副反应

Na2S+CO2+H2O→Na2CO3+H2S 生成碳酸钠和硫化氢。

物料在转炉内经预热、熔化、沸腾、成熟制得熔体黑灰，从炉头送入热熔罐中，进入化坯洗渣工序，进行热溶。

每台转炉配套一台特制预热器，高温转炉烟气先经过预热器对生料进行预热，然后经降尘室降尘，再用麻石水膜除尘器进行除尘，除尘后进入脱硫塔进行脱硫，达标后排空。回收粉尘经过酸洗后外运至园区指定地点，可用作制砖。

(3)化坯洗渣工序

由煅烧工序来的熔融态黑灰由炉头直接进入热溶罐进行热溶，在搅拌机的作用下，用沉淀洗泥工序的洗渣水(稀卤水)直接制取浓卤碱水，当溶液中Na2S浓度达到23%左右时，用浓卤液下泵将其打至沉淀罐，沉淀罐上层清液送至沉淀洗泥工序浓卤储槽。

沉淀泥渣经过一号铰刀输送至一洗罐，在一洗罐中进一步浸取泥渣中含有的Na2S，一洗罐洗净的渣泥经二号绞刀送至二洗罐，当渣泥中碱含量小于1%时，将渣泥进行酸洗后外运至园区指定地点。洗

渣用水为沉淀洗泥工序送来的洗泥水(稀卤水)，洗渣水送至热熔罐循环使用。

化坯过程中，Na2S与H2O反应产生少量的H2S气体，故热溶罐为封闭装置，热溶过程中产生的碱雾及H2S气体经喷淋塔洗涤后，由高度为15m的排气筒排空，洗涤液循环使用，浓度增加至一定值时送至热溶罐；喷淋塔污泥定期排至热溶罐，供化坯用。

(4)沉淀洗泥工序

由化坯工序来的浓度为23%的浓卤碱水进入浓卤储槽，通过浓卤泵送入低铁澄清罐中，通入蒸汽，加热浓卤水碱水至70-80℃后恒温静置16小时以上，然后经过浓卤泵送至箱式压滤机进行压滤，压滤后合格的23%的清液送至浓卤清液中转槽中，然后用清液泵送至低铁反应罐进行制备低铁硫化碱。滤渣卸至洗泥地罐，热水洗涤，当洗涤液中碱含量小于1%时，将渣泥送至酸洗罐进行酸洗后外运至园区指定地点，用于制砖。洗泥水送至化坯洗渣工序化坯用。

(5)低铁硫化碱制液工序

制备原理：硫化碱浓卤中的铁是以FeS的胶团微粒形式存在，并处于亚稳定状态。由于浓卤中含有较多的Na2CO3、Na2SO4、Na2S2O3、Na2SO3等可溶性杂质，会影响产品的质量和颜色，本工艺选择加入硫化钡溶液和氧化锌，硫化钡溶液可与这些杂质生成沉淀而除去，硫酸锌和硫化钠生成硫化锌沉淀，沉淀的生成破坏了溶液中FeS胶粒的稳定性，同时生成的沉淀将FeS微粒包裹、吸附、共沉淀，从而达到除铁目的。

工艺流程：

1)硫化钡的制备

焦炭粉和重晶石分别通过斗式提升机、下料管预热器。然后送入原小长转炉(Φ2000×32000)内进行高温煅烧，煅烧热源同煅烧芒硝相同，燃料煤粉由罗茨鼓风机吹入长转炉内燃烧，与重晶石成逆向流动，当炉内温度为1100℃左右时，重晶石与焦炭粉发生如下化学反应： BaSO4+2C+→BaS+2CO2 生成硫化钡。

转炉烟气先经过预热器回收余热，加热生料重晶石，然后再用麻石水膜除尘器进行除尘，除尘后进入脱硫塔进行脱硫，达标后排空。回收粉尘与渣泥一同经过酸洗外运至园区指定地点，用于制砖。

2)硫化钡溶液的制备

煅烧来的熔融态黑灰由炉头直接进入硫化钡浸取槽进行热溶，在电机搅拌的作用下，用新鲜水直接制取硫化钡溶液，洗涤至一定浓度后，将硫化钡溶液送至硫化钡溶液储罐备用。

硫化钡溶液制取工艺流程简图

3)低铁硫化碱制液

浓卤清液进入低铁反应罐后，将配制好的硫化钡溶液及氧化锌加入到低铁反应罐内搅拌20min左右，使溶液中的Na2CO3、Na2SO4、FeS等杂质充分与除铁剂反应，静置16-24h后，将沉淀下的不溶物通过溜槽排放到低铁地下泥槽，然后将泥渣送至沉淀洗泥工序洗泥地罐进行洗泥；除杂后的澄清液用低铁清液泵送至低铁清液储槽中以备蒸发。

(6)蒸发工序

将低铁清液送入列管蒸发器，通入蒸汽进行加热真空浓缩，当碱液浓缩至34-38%时，调整碱液温度到100℃，直接浓缩至60%后，通过成品液泵打入成品罐。蒸发产生的二次蒸汽送至备料上料工序，用作制备无水芒硝，蒸汽冷凝生成的冷凝水送回锅炉装置。

(7)制片包装工序

由成品罐来的60%浓卤液经泵缓慢送至制片机，经冷却后得到低铁硫化碱，通过皮带输送机输送到自动包装机料斗，包装后送库房储存待售。

低铁硫化碱工艺流程简图

4.2.2 物料平衡说明

物料平衡图见附图3。

4.2.3 工艺消耗定额

原材料及动力消耗定额

4.3 主要设备选择

本项目属于搬迁项目，为了减少投资，只淘汰部分落后及废旧设备，其余设备仍用以前硫化碱生产设备，本项目主要设备选择如下：

一、搬迁设备

(1)雷蒙机：燃料煤每小时消耗量为2.96t，原厂5R4018摆式磨煤机1台，磨煤量为2～5t/h，可满足本项目使用要求。

(2)长转炉：煅烧芒硝，炉长度45米，炉体直径2.5m，共2台；煅烧重晶石，炉长度32米，炉体直径2m，共1台，转炉内砌筑高铝耐火砖，另外附属设备有转炉减速机、托辊、托带、挡轮、密封装置等，可满足本项目使用要求。

(3)沉淀罐：沉淀浓卤碱液中的较大颗粒渣体，入口设有隔板，外设保温层，设备直径3米。

(4)蒸发器：按照进液浓度和蒸发使用蒸汽的温度进行计算，仍用以前换热面积为43m2和120m2的强制外循环蒸发器各1台，换热面积为90m2的强制外循环蒸发器2台，能够保证生产正常运行。

(5)制片机：浓度为60%的片碱产量为4.8t/h，因此设计中选择5台生产能力为1 t/h的制片机。

二、新增更换设备

(1)热化罐：设备附件有搅拌装置和布料盘，考虑到物料的冲刷腐蚀等因素，设备壁厚应选δ=20 mm；考虑劳保卫生条件，化灰槽上方设置集气罩。

(2)钡卤浸取箱：钢板厚度δ=20mm；内设搅拌桨，设备尺寸为长5米，宽1.6米，高1米。

(3)低铁反应罐：钢板厚度δ=20mm；内设搅拌桨，设备尺寸为直径3米，高2米。

(4)洗泥地罐：回收沉淀洗泥工序中残留的硫化钠，钢板厚度δ=20mm，内设搅拌桨。

主要设备一览表