盐泥注井在安道麦盐矿的应用

王飞（安道麦股份有限公司，湖北 荆州434200）

0 引言

1990年，安道麦股份有限公司盐矿建立，为氯碱厂（原名电化厂）提供生产原料。盐矿是以成对盐井注采方式（水平井注水，直井出卤），通过水溶法采卤，卤水经过一系列的精制工序，最终来供给氯碱厂离子膜电解制取烧碱和氯气等产品。因安道麦盐矿所处位置为古近系沙三组地层早期盐湖相独特的沉积而成，使得区域下含有较厚的膏泥岩层，其盐资源储量可观。

现盐井采出卤水中含有一定浓度钙镁离子（Ca2+含量为300～500mg/l，Mg2+含量30～40mg/l），这些钙镁离子会在电解离子膜上形成沉淀，使得电阻增大，槽电压上升，电解效率降低，电耗上升。其危害不仅是成本增加，而且会直接影响到设备的使用寿命。因此，上游盐水精制工序则是通过加入两碱（NaOH和Na2CO3），分别在前反应与后反应容器中反应生产碳酸钙与氢氧化镁的沉淀，最终经过凯膜过滤机过滤掉盐泥，为电解提供优质的盐水。

1 现状

目前，盐水精制工序产生的盐泥仍含有较大成分高浓度的盐水，因此经过两级回收。一级为澄清罐澄清，所有盐泥现进入澄清罐，清液溢流进入卤水罐再次利用；另一级则是澄清罐沉淀的高浓度泥浆再经过压滤机压滤，压滤后的盐水也是返回卤水罐再次利用，而盐泥则固结成干泥饼[1]后送电厂进行焚烧脱硫。但是因泥饼中仍含氯化钠，使得电厂焚烧时对锅炉受热面存在腐蚀[2]，需要经常进行维修。并且，因为锅炉维修频繁，盐泥无法有效转出消化掉，造成盐泥积压，部分盐泥重回系统或者卤水未彻底净化，导致生产消耗高且存在质量不合格风险。为此，经过对相同行业或石油企业的处理方式学习研究，公司准备开展对盐泥进行注井改造的环保项目。

2 盐泥注井改造

2.1 改造方案

首先对设备装置进行改造。现场有一台柱塞泵，为三缸活塞泵，需进行维修后使用。同时计划增加一台进行备用。然后选用一台循环水泵，将泥浆池内泥浆从底部抽出送到泥浆池上方进入，既可以防止泥浆池内盐泥固结无法抽出，也防止注泥泵进口因泥浆固结堵塞。另外，在注泥泵进口增加清水补水管道，便于注泥时调节泥浆固液比（目前固液比10%左右）。

其次，对注泥管道进行改造。目前现有4对生产井，包括沙盐9-10 井、沙盐13-14 井、沙盐15-16 井、沙盐17-18 井。其中沙盐9-10井于2013年1月投入生产，距今已工作7年多。沙盐13-14 井于2014 年12 月投入生产，距今已工作5 年多。沙盐11-12井于2017年停产[1]。沙盐9-10井与沙盐13-14井相对使用年限长，地下溶腔大，可以有充足的空间让盐泥缓冲沉淀，因此拟定利用现有沙盐11-12井注水管道作为注泥管道，先对沙盐9-10 井进行注泥，待效果稳定后再增加对沙盐13-14 井注泥。

最后，完善设备等基础设施后，根据工艺部和设备部共同现场评价验收后，进行初步试车。因柱塞泵的启动方式较复杂，因此要求所有操作安全可靠，并且所有内容进入三规文件管理。

2.2 注意事项

（1）注泥配水说明。因对盐泥进行沉淀速度实验发现，其沉淀速度较快，为防止注泥时泥浆在管道内沉淀堵塞管道，在注泥时增加清水补水，控制泥浆固液比。根据实际操作显示，目前注泥时基本控制清水10～15m3/h的流量。

（2）泥浆注井说明。盐泥通过配水混合后经注泥泵注入水平井，到达地下溶腔内，随后依靠自身重力沉淀下来，而溶解的盐水则经过直井返回至地表，沿着回卤管道进入卤水收集罐。通过长时间观察沙盐9-10井注泥后回卤取样点水质情况，发现卤水清澈未见浑浊。同时加强对回卤盐水进行钙镁含量分析，均未见有所升高。

（3）操作说明。注泥完成后必须注意使用清水洗管30 分钟，对管道内壁泥浆进行冲洗，保证管道的通畅性。因此注泥泵不仅可以注泥时使用，同时也可以参与正常采卤，与采卤泵起到相同的作用。

（4）安全装置。值得注意的是，注泥泵为活塞泵，且注井时压力可达到11MPa 甚至更高，操作使用存在一定的安全风险。因此需将传动部位进行隔离，对操作空间进行一定预留。而且活塞泵最大的禁忌就是憋压，将对设备本体造成不可逆损伤，因此在原回流管道上增加气动切断阀与泵压力自控，超压将自动开启回流泄压。同时还增加泵压与泵自身断电自控，与上一自控形成自控组，起到双重保险。

2.3 改造效果

（1）盐泥注井返卤情况。目前先对沙盐9-10井进行注泥操作，若出现返卤中钙镁含量升高或者返卤长时间浑浊现象，则说明注泥存在问题，对后续是否可以继续进行下去需重新评估确认。现重点关注回卤井9 井的返卤情况，一方面通过对9 井回卤管道取样点长流水观察水质状况，另一方面多频次取样分析卤水中钙镁含量。通过两方面实际观察，目前效果良好，注泥正常。

（2）系统内质量情况。钙镁含量是精盐水质量指标中一个重要监测对象，合格与否直接关系整个工艺流程。之前因存在系统内盐泥无法正常转出，使得钙镁离子在系统内累积上升，无法保持动态平衡。现通过对预处理器和过滤机的正常排泥，控制钙镁进出系统的平衡，将精盐水的钙镁含量逐步控制在低范围内。钙镁含量在盐泥未注井之前是5～7mg/l，现在已经逐步降低至2～3mg/l，后续有望继续降低至PPb级别。

3 效益

3.1 经济效益

按照目前生产负荷，现年产生盐泥约为5000吨。盐泥若委托相关机构利用盐泥制取七水硫酸镁[3]，需处理费用约1000元/吨，因此改造项目可节约盐泥处理费用约500万元/年。其中扣除注泥泵（现有维修和增加备台、电气仪表、安装费）费用投入110万；盐泥注井设备年运行时间约200小时，与正常采卤电耗比较，年增加电耗费用约为1.2万元（电价按0.6元/度计算）；日常维护保养费用按投资的20%计算共22 万；设备折旧费用按10年折旧计算共11万[4]。因此总收益有355.8万元/年。

3.2 环保效益

盐泥经过注井后，解决了盐泥的去处，避免了对环境的污染，同时也避免了盐泥中的钙镁离子进入地下水，对地下水资源造成污染，为企业安全环保可持续发展提供了保障[2]。

4 结语

（1）通过将盐水精制产生的盐泥进行注井，可获得355.8万元/年的收益，响应了公司节能减排、资源回收的发展战略。

（2）解决了固废处理的难题，对环境保护起到了积极的作用[5]。盐泥若得不到有效处理，将有可能渗入地下水，使得地下水硬度变化，影响人员健康。

（3）沙盐9-10井的注泥经验也将对后续沙盐13-14井注泥提供有利的依据。目前9-10井注井效果较好，后期将与13-14井间歇或同时注井，增大了盐泥的处理能力。不仅能处理掉系统产生的盐泥，而且保证了精盐水的质量，有效的控制了钙镁含量，也为离子膜电解的寿命得到了延长。

（4）通过观察收集注泥泵的实际操作难度及维护保养费用，综合对比，注泥泵存在较大优势。目前采卤泵为多级离心泵，维修频次高，配品配件种类多价格昂贵，并且相同给水量下的电耗约是注泥泵的3倍。因此，注泥泵的使用对现有采卤泵进行改型提供了依据和参考。

（5）通过举一反三，深刻认识到环保对于企业发展的重要性，同时对于厂区内部其他环保项目起到指导作用。