CN218561161U - 一种低成本的高盐矿井水蒸发结晶系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种低成本的高盐矿井水蒸发结晶系统，包括蒸发原水池、硫酸钠蒸发结晶单元、冷冻结晶器、芒硝沉降器、芒硝离心机、氯化钠蒸发结晶单元以及混盐蒸发结晶单元。优点：将硫酸钠多效蒸发器的蒸发母液送入冷冻结晶器冷冻结晶析出十水硫酸钠，经离心分离后的十水硫酸钠晶体返回至硫酸钠多效蒸发器内进行热熔，转化为硫酸钠晶体，可以提高硫酸钠资源的回收率，提高氯化钠的纯度。将混盐循环泵的入口通过排气管线与混盐蒸发器相连通，使混盐循环泵的入口处的积气及时的排至混盐蒸发器内，消除了因混盐循环泵入口积气，造成混盐循环泵不打量的现象。本实用新型使产品氯化钠纯度可以长时间稳定达到96％以上，大大提高了副产盐的经济价值。

Description

一种低成本的高盐矿井水蒸发结晶系统

技术领域：

本实用新型涉及矿井水处理领域，尤其涉及一种低成本的高盐矿井水蒸发结晶系统。

背景技术：

煤炭开采作为一种地下生产活动，不可避免地对地下含水系统造成局部破坏和污染。矿井水中含有大量的煤泥，悬浮物含量高，硬度高，含盐量高，处理难度大。在对矿井水进行处理时，需要先经过预处理对矿井水进行混凝沉淀、过滤、消毒、精过滤以及浓缩等处理；为了对其中含有的盐分进行资源化利用，通常还要经过纳滤分盐和蒸发处理。

但是，在实际应用中，由于纳滤膜装置的投资成本高，相应的安装、土建的费用大，且纳滤膜装置的寿命通常只有2～3年，运维成本高，极大的增加了矿井水的处理成本，严重影响企业的经济效益。同时，蒸发结晶单元的蒸发母液通常都会进入混盐蒸发器，以析出混盐，蒸发器通过加热的方法使母液沸腾，部分水汽化蒸发，进而使母液得以浓缩。为了提高蒸发的效率，目前多采用强制循环蒸发器，其属于循环式蒸发器，物料通过大流量的循环泵输送到列管式加热器内，经加热后进入蒸发室，未蒸发的余料回流再次由循环泵输送至加热器加热蒸发，这样形成了一个反复循环蒸发的系统。但是由于蒸发母液的温度较高，容易产生水蒸气，在运行过程中，混盐循环泵入口比较容易积气，从而造成混盐循环泵出现打量不足甚至不打量的现象，使硝酸盐、碳酸盐、COD等成分在系统内富集，进而影响系统内的离子平衡，进一步影响副产盐的纯度，无法长时间稳定的保证氯化钠的纯度达到工业盐的标准，会严重影响蒸发系统的稳定运行。

实用新型内容：

为了解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种低成本的高盐矿井水蒸发结晶系统，不仅可以降低投资成本及运维费用，而且可以保证系统稳定运行，使氯化钠的纯度稳定在96％以上，可大大提高副产盐的经济价值。

本实用新型由如下技术方案实施：

一种低成本的高盐矿井水蒸发结晶系统，包括蒸发原水池、硫酸钠蒸发结晶单元、冷冻结晶器、芒硝沉降式器、芒硝离心机、氯化钠蒸发结晶单元以及混盐蒸发结晶单元；

所述蒸发原水池的出液口通过管线与硫酸钠蒸发结晶单元的硫酸钠多效蒸发器的进液口连通，所述硫酸钠多效蒸发器的母液出口通过管线与所述冷冻结晶器的进液口连通，所述冷冻结晶器的出液口通过管线与所述芒硝沉降器的进液口连通，所述芒硝沉降器的晶浆出口通过管线与所述芒硝离心机的进口连通，所述芒硝离心机的晶浆出口与所述硫酸钠多效蒸发器的进液口连通；

所述芒硝沉降器的清液出口通过管线与所述氯化钠蒸发结晶单元的氯化钠蒸发器的进液口连通，所述氯化钠蒸发器的母液出口通过管线与所述混盐蒸发结晶单元的混盐蒸发器的进液口连通，所述混盐蒸发结晶单元的混盐溶盐罐的出液口通过管线与所述蒸发原水池的进液口连通。

进一步的，所述硫酸钠蒸发结晶单元包括硫酸钠多效蒸发器、硫酸钠稠厚器、硫酸钠离心机以及硫酸钠干燥床；

所述硫酸钠多效蒸发器的晶浆出口与所述硫酸钠稠厚器的进口连通，所述硫酸钠稠厚器的晶浆出口与所述硫酸钠离心机的入口连通，所述硫酸钠离心机的结晶盐出口与所述硫酸钠干燥床的进口连通。

进一步的，所述氯化钠蒸发结晶单元包括氯化钠蒸发器、氯化钠稠厚器、氯化钠离心机以及氯化钠干燥床；

所述氯化钠蒸发器的晶浆出口与所述氯化钠稠厚器的进口连通，所述氯化钠稠厚器的晶浆出口与所述氯化钠离心机的入口连通，所述氯化钠离心机的结晶盐出口与所述氯化钠干燥床的进口连通。

进一步的，所述混盐蒸发结晶单元包括混盐蒸发器、混盐稠厚器、混盐离心机、混盐溶盐罐、原料液储罐、杂盐干燥机、杂盐干燥机；

所述混盐蒸发器的晶浆出口通过管线与所述混盐稠厚器的进口连通，所述混盐稠厚器的晶浆出口与所述混盐离心机的进口连通，所述混盐离心机的结晶盐出口和所述原料液储罐的出液口均通过管线与所述混盐溶盐罐的进口连通；所述混盐离心机的甩出液出口分两路，一路通过管线与所述混盐蒸发器的进液口连通，另一路通过管线与所述杂盐干燥机的进口连通。

进一步的，在连通所述混盐离心机和所述混盐蒸发器的管线上设有混盐循环泵，所述混盐循环泵的入口端通过排气管线与所述混盐蒸发器的蒸发室连通。

进一步的，在所述芒硝沉降器的下部开设有进液口。本实用新型的优点：

1、以硫酸钠和氯化钠为主的混盐由结晶盐出口进入混盐溶盐罐，利用原料液溶解后返回至蒸发原水池内，重新回到系统，以便使硫酸钠和氯化钠重新参与蒸发结晶处理，可以提高硫酸钠和氯化钠的品质和回收率，降低杂盐副产量。

2、将硫酸钠多效蒸发器的蒸发母液送入冷冻结晶器冷冻结晶析出十水硫酸钠，带有十水硫酸钠的浆液打到立式的芒硝沉降器和芒硝离心机，经离心分离后的十水硫酸钠晶体返回至硫酸钠多效蒸发器内进行热熔，并最终转化为硫酸钠晶体，可以提高硫酸钠资源的回收率，并提高氯化钠的纯度。

3、通过将大部分混盐母液返回至混盐蒸发器，可以降低杂盐干燥机的处理负荷，进而降低系统整体的运行成本。

4、将混盐循环泵的入口通过排气管线与混盐蒸发器相连通，使混盐循环泵的入口处的积气及时的排至混盐蒸发器内，进而消除了混盐循环泵入口积气现象，从而保证了混盐系统的蒸发量。

5、通过在芒硝沉降式离心机的下部开设进液口，使冷冻结晶器排出的浆液由芒硝沉降器液面下部进入芒硝沉降器内，可以避免上进液带来的液面产生泡沫的现象，有利于芒硝沉降器内液面的稳定控制，利于系统的整体稳定运行；而且，带有十水硫酸钠的浆液不会直接溢流至氯化钠蒸发器内，如此，可以大大提高氯化钠的纯度，最终的得到氯化钠纯度可以长时间的稳定的达到96％以上，完全符合T/CCT 002-2019合格品以上要求，大大提高了副产盐的经济价值。

附图说明：

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实施例的系统连接示意图。

图中：蒸发原水池1、硫酸钠蒸发结晶单元2、硫酸钠多效蒸发器21、硫酸钠稠厚器22、硫酸钠离心机23、硫酸钠干燥床24、冷冻结晶器3、芒硝沉降器4、氯化钠蒸发结晶单元5、氯化钠蒸发器51、氯化钠稠厚器52、氯化钠离心机53、氯化钠干燥床54、混盐蒸发结晶单元6、混盐蒸发器61、混盐稠厚器62、混盐离心机63、杂盐干燥机64、混盐溶盐罐65、原料液储罐66、混盐循环泵67、芒硝离心机7。

具体实施方式：

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1：

如图1所示的一种低成本的高盐矿井水蒸发结晶系统，其包括蒸发原水池1、硫酸钠蒸发结晶单元2、冷冻结晶器3、芒硝沉降器4、芒硝离心机7、氯化钠蒸发结晶单元5以及混盐蒸发结晶单元6；

本实施例中，硫酸钠蒸发结晶单元2包括硫酸钠多效蒸发器21、硫酸钠稠厚器22、硫酸钠离心机23以及硫酸钠干燥床24；氯化钠蒸发结晶单元5包括氯化钠蒸发器51、氯化钠稠厚器52、氯化钠离心机53以及氯化钠干燥床54；混盐蒸发结晶单元6包括混盐蒸发器61、混盐稠厚器62、混盐离心机63、杂盐干燥机64、混盐溶盐罐65以及原料液储罐66。

蒸发原水池1的出液口通过管线与硫酸钠多效蒸发器21的进液口连通，硫酸钠多效蒸发器21的晶浆出口与硫酸钠稠厚器22的进口连通，硫酸钠稠厚器22的晶浆出口与硫酸钠离心机23的入口连通，硫酸钠离心机23的结晶盐出口与硫酸钠干燥床24的进口连通。硫酸钠多效蒸发器21的母液出口通过管线与冷冻结晶器3的进液口连通；在芒硝沉降器4的下部开设有进液口，冷冻结晶器3的出液口通过管线与芒硝沉降器4的进液口连通，芒硝沉降器4的晶浆出口通过管线与芒硝离心机7的进口连通，芒硝离心机7的晶浆出口与硫酸钠多效蒸发器21的进液口连通。

芒硝沉降器4的清液出口通过管线与氯化钠蒸发器51的进液口连通，氯化钠蒸发器51的晶浆出口与氯化钠稠厚器52的进口连通，氯化钠稠厚器52的晶浆出口与氯化钠离心机53的入口连通，氯化钠离心机53的结晶盐出口与氯化钠干燥床54的进口连通。

氯化钠蒸发器51的母液出口通过管线与混盐蒸发器61的进液口连通，混盐蒸发器61的晶浆出口通过管线与混盐稠厚器62的进口连通，混盐稠厚器62的晶浆出口与混盐离心机63的进口连通，混盐离心机63的结晶盐出口和原料液储罐66的出液口均通过管线与混盐溶盐罐65的进口连通，混盐溶盐罐65的出液口通过管线与蒸发原水池1的进液口连通。混盐离心机63的甩出液出口分两路，一路通过管线与混盐蒸发器61的进液口连通，另一路通过管线与杂盐干燥机64的进口连通。在连通混盐离心机63和混盐蒸发器61的管线上设有混盐循环泵67，混盐循环泵67的入口端通过排气管线与混盐蒸发器61的蒸发室连通。

工作说明：

矿井水经预处理工序进行混凝沉淀、过滤、消毒、精过滤以及浓缩后，浓缩的产水回用，浓缩液作为进入蒸发原水池1内进行均质均量，之后进入硫酸钠多效蒸发器21进行逐级浓缩，得到的晶浆经硫酸钠稠厚器22增稠后进入硫酸钠离心机23进行固液分离，将其中含有的大部分水分甩出，分理出的结晶盐则进入硫酸钠干燥床24进行干燥处理后即得硫酸钠。

硫酸钠多效蒸发器21内的蒸发母液中仍然会含有硫酸钠，其主要成分是水、氯化钠和硫酸钠，还含有少量硝酸盐、碳酸盐、COD等。为了进一步对其中的硫酸钠资源进行回收，并提高后序产品氯化钠的纯度，故将硫酸钠多效蒸发器21的蒸发母液送入冷冻结晶器3冷冻结晶析出十水硫酸钠，带有十水硫酸钠的浆液打到立式的芒硝沉降器4，沉降得到的晶浆再经芒硝离心机7离心分离后的十水硫酸钠晶体返回至硫酸钠多效蒸发器21内进行热熔，并最终转化为硫酸钠晶体。芒硝沉降器4的冷冻清液转入氯化钠蒸发器51中，氯化钠在氯化钠蒸发器51内析出，经后序的增稠、离心、干燥后，得到氯化钠。氯化钠蒸发器51内的蒸发母液进混盐蒸发器61进行蒸发浓缩、增稠、离心后，以硫酸钠和氯化钠为主的混盐由结晶盐出口进入混盐溶盐罐65，利用原料液溶解后返回至蒸发原水池1内，重新回到系统，以便使硫酸钠和氯化钠重新参与蒸发结晶处理，进而提高硫酸钠和氯化钠的回收率。

由混盐离心机63甩出的混盐母液中则主要以硝酸盐、碳酸盐、COD等成分为主，由于混盐母液的量较大，为了降低杂盐干燥机64的处理负荷，降低系统整体的运行成本，将大部分混盐母液返回至混盐蒸发器61；而将剩余的混盐母液送入杂盐干燥机64析出杂盐，使杂盐排出系统。

同时，本实施例中还将混盐循环泵67的入口通过排气管线与混盐蒸发器61相连通，如此，混盐循环泵67的入口处的积气即可及时的排至混盐蒸发器61内，进而消除了混盐循环泵67入口积气现象，从而保证了混盐系统的蒸发量。

此外，由于常规的芒硝沉降器4均采用上进液的方式进液，进液后液面表面会产生大量泡沫，使冷冻结晶器3排出的带有十水硫酸钠的浆液随大量泡沫溢流进入氯化钠蒸发器51内，导致氯化钠的产品纯度下降。而本实施例中通过在芒硝沉降器4液面的下部开设进液口，使冷冻结晶器3排出的浆液由芒硝沉降器4液面下部进入芒硝沉降器4内，即使芒硝沉降器4由原本的液面上进液的方式改为液面下进液的方式，如此，可以避免上进液冲击液面产生泡沫的现象，有利于芒硝沉降器4内液面的稳定控制，利于系统的整体稳定运行；而且，带有十水硫酸钠的浆液不会直接溢流至氯化钠蒸发器51内，如此，可以大大提高氯化钠的纯度，最终的得到氯化钠纯度可以长时间的稳定的达到96％以上，完全符合T/CCT 002-2019合格品以上要求，大大提高了副产盐的经济价值。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种低成本的高盐矿井水蒸发结晶系统，其特征在于，包括蒸发原水池、硫酸钠蒸发结晶单元、冷冻结晶器、芒硝沉降器、芒硝离心机、氯化钠蒸发结晶单元以及混盐蒸发结晶单元；

所述蒸发原水池的出液口通过管线与硫酸钠蒸发结晶单元的硫酸钠多效蒸发器的进液口连通，所述硫酸钠多效蒸发器的母液出口通过管线与所述冷冻结晶器的进液口连通，所述冷冻结晶器的出液口通过管线与所述芒硝沉降器的进液口连通，所述芒硝沉降器的晶浆出口通过管线与所述芒硝离心机的进口连通，所述芒硝离心机的晶浆出口与所述硫酸钠多效蒸发器的进液口连通；

所述芒硝沉降器的清液出口通过管线与所述氯化钠蒸发结晶单元的氯化钠蒸发器的进液口连通，所述氯化钠蒸发器的母液出口通过管线与所述混盐蒸发结晶单元的混盐蒸发器的进液口连通，所述混盐蒸发结晶单元的混盐溶盐罐的出液口通过管线与所述蒸发原水池的进液口连通。

2.根据权利要求1所述的一种低成本的高盐矿井水蒸发结晶系统，其特征在于，所述硫酸钠蒸发结晶单元包括硫酸钠多效蒸发器、硫酸钠稠厚器、硫酸钠离心机以及硫酸钠干燥床；

所述硫酸钠多效蒸发器的晶浆出口与所述硫酸钠稠厚器的进口连通，所述硫酸钠稠厚器的晶浆出口与所述硫酸钠离心机的入口连通，所述硫酸钠离心机的结晶盐出口与所述硫酸钠干燥床的进口连通。

3.根据权利要求1所述的一种低成本的高盐矿井水蒸发结晶系统，其特征在于，所述氯化钠蒸发结晶单元包括氯化钠蒸发器、氯化钠稠厚器、氯化钠离心机以及氯化钠干燥床；

所述氯化钠蒸发器的晶浆出口与所述氯化钠稠厚器的进口连通，所述氯化钠稠厚器的晶浆出口与所述氯化钠离心机的入口连通，所述氯化钠离心机的结晶盐出口与所述氯化钠干燥床的进口连通。

4.根据权利要求1所述的一种低成本的高盐矿井水蒸发结晶系统，其特征在于，所述混盐蒸发结晶单元包括混盐蒸发器、混盐稠厚器、混盐离心机、混盐溶盐罐、原料液储罐、杂盐干燥机、杂盐干燥机；

所述混盐蒸发器的晶浆出口通过管线与所述混盐稠厚器的进口连通，所述混盐稠厚器的晶浆出口与所述混盐离心机的进口连通，所述混盐离心机的结晶盐出口和所述原料液储罐的出液口均通过管线与所述混盐溶盐罐的进口连通；所述混盐离心机的甩出液出口分两路，一路通过管线与所述混盐蒸发器的进液口连通，另一路通过管线与所述杂盐干燥机的进口连通。

5.根据权利要求4所述的一种低成本的高盐矿井水蒸发结晶系统，其特征在于，在连通所述混盐离心机和所述混盐蒸发器的管线上设有混盐循环泵，所述混盐循环泵的入口端通过排气管线与所述混盐蒸发器的蒸发室连通。

6.根据权利要求1所述的一种低成本的高盐矿井水蒸发结晶系统，其特征在于，在所述芒硝沉降器的下部开设有进液口。

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