在盐穴中采用氨碱法生产纯碱过程中得到的废料的储存
阅读说明：本技术 在盐穴中采用氨碱法生产纯碱过程中得到的废料的储存 (Storage of waste obtained in the production of soda ash by the ammonia-soda process in salt caverns ) 是由 塞伊兰·伊斯梅尔 阿卡尔·凯米立 塞伊兰·优素福 拉提夫·喀亚汗·穆罕穆德 埃米尔·阿德南 于 2020-03-05 设计创作，主要内容包括：本发明涉及将氨碱法生产过程中作为燃料的煤产生的灰烬废弃物和从该生产过程中获得的蒸馏废弃物的排放与储存在废弃的盐穴(10)中。在废弃的盐穴(10)中,氨碱法生产纯碱过程中产生的废料和原材料煤的废料被储存在容积与盐水体积相等的空间中。因此,消除了可能对环境造成损害的废料,并且使废料罐的成本降到最低,并提供了解决固体废料(80)储存问题的方法,固体废料(80)储存是氨碱法最重要的成本支出之一。(The invention relates to the discharge and storage of ash waste from coal as fuel in an ammonia-soda process and distillation waste obtained from the process in a waste salt cavern (10). In the waste salt cavern (10), the waste generated in the process of producing soda ash by an ammonia-soda process and the waste of raw material coal are stored in a space with the volume equal to that of brine. Thus, waste materials that may be environmentally damaging are eliminated and the cost of the canister is minimized and a solution to the problem of solid waste (80) storage, which is one of the most important cost expenditures for the ammonia-soda process, is provided.)
技术领域
本发明涉及在废弃的盐穴中储存采用氨碱法(Solvay process)生产纯碱过程中得到的废料。
背景技术
若采用地下溶浸开采法来制备生产纯碱(可使用Na2CO3进行表示)所需的盐水，根据盐层厚度和洞穴设计，洞穴的使用寿命为4-5年。
当所有的盐水从盐穴中取出后，盐层及主要层内的杂质(Ca2+、Mg2+、Si等)聚集在盐穴底部。盐穴底部聚集的固体杂质占盐穴总体积的5％到30％。固体杂质的量随着岩盐层的含盐率和中间杂质层的厚度而变化。
从文献中可知，在氨碱法中盐水的生产有两种方法：
a.溶浸开采法；
b.将固态盐溶解在罐或池中。
如果地下岩盐矿靠近碱厂(0-40km)，最经济、最环保的方法是通过地下溶浸开采法获得饱和盐水。在所述方法中，钻探一直进行到盐层底部。胶合套管并提供密封。根据工程需要，采用两根活动管形成洞穴，生产饱和盐水。在形成洞穴的过程中，采用植物油或惰性气体(N2)作为隔离材料。通过向洞穴注入水来溶解盐层。盐层和中间层的杂质(Ca、Mg、Si等)在溶解过程中沉淀在洞穴基底上。饱和盐水取自洞穴的上部，其中饱和盐水可称为清水。将上述清水送至工厂用于获取盐水。
该工艺流程从盐穴开始产盐开始，4-5年内完成。在流程完成时，洞穴底部有固体杂质(5％-30％)，在洞穴上部区域有饱和盐水。
在采用氨碱法生产一吨纯碱过程中，得到的蒸馏废泥浆在8到10吨之间。这种泥浆直接进入废水池并干燥，然后经过沉降器，其液体部分被分离出来，作为更稠密的泥浆进入废水池；或者稠密的泥浆通过过滤器，形成更干燥的泥浆进入废水池。
因此，采用氨碱法生产纯碱过程中得到的废料贮存工艺，以及使得上述废料对环境无害化的工艺，使得使用氨碱法期望的低成本方面产生了大的负荷。本发明涉及以一种更经济、更环保的方法来储存采用氨碱法生产纯碱过程中得到的废料。与本发明相关的详细信息在下面给出。
发明内容
本发明涉及在废弃的盐穴中储存采用氨碱法生产纯碱过程中得到的废料，以消除上述提及的缺点并为相关技术领域带来新的优势。
本发明的主要目的是提供纯碱生产过程中产生的蒸馏废料的储存。
本发明的另一个目的是提供在纯碱生产过程中产生的废煤灰的储存。
本发明的另一个目的是提供废弃的盐穴的用途。
为了实现上述目的和从下面给出的详细描述中推知的目的，本发明涉及在氨碱法过程中生成的废料的储存。相应地，废料被储存在废弃的盐穴中。因此，采用氨碱法生产纯碱过程中得到的废料被储存起来，从而对环境无害。
本发明涉及采用氨碱法生产纯碱过程中得到的废料在废弃的盐穴中的储存，其特征在于，包括以下工艺步骤：
ⅰ、废弃的盐穴中的饱和盐水在泵或空气压缩机的帮助下排出，并送至工厂后使用；
ⅱ、取下存在于废弃的洞穴中的特别设计管道，并将井口装置从套管接头中移除；
ⅲ、使用卡车将采用氨碱法生产纯碱过程中得到的废料和所用煤的灰烬从废料池运往废弃的盐穴所在区域；
ⅳ、将从废料池中运来的废料储存在料仓中，废料通过运料带从料仓被送入带有混合器的锥形罐中，对废料进行混合和流态化处理，然后将废料混合；
ⅴ、经过流态化、均质化处理后的废料，通过专门设计的泵从管道输送到盐穴。
本发明提及的工艺废料为蒸馏废料和煤灰。
在本发明的另一优选实施例中，废料的储存量可以在800.000m3到1400.000m3之间。
在本发明的一个优选实施例中，在废弃的洞穴中，移除管道，降低阶梯泵，并排出盐水。
附图说明
图1为废弃的盐穴的代表性示意图。
图2为已排出饱和盐水的洞穴的代表性示意图。
图3为氨碱法产生的废料填充洞穴的示意图。
附图标记列表：
10盐穴
11套管
12洞穴顶部区域
13洞穴底部区域
20地面层
30盐层
40地面层黏土
50料仓
51运料带
60锥形罐
61泵
70饱和盐水进入口
80固体废料
具体实施方式
在以下的详细描述中，本发明涉及在废弃的盐穴10中储存采用氨碱法生产纯碱过程中得到的废料，并参考实例进行了解释说明，实施例只是为了更容易理解本发明，没有任何限制作用。
在现有技术中，在采用氨碱法生产一吨纯碱的过程中，能够得到8到10吨的蒸馏废泥浆。这种泥浆直接进入废水池并干燥，然后经过沉降器，其液体部分被分离出来，更稠密的泥浆进入废水池；或者稠密的泥浆通过压滤机，形成更干燥的泥浆进入废水池。即使是最稠密的泥浆中，湿度也在35％到40％之间。泥浆中的水分可溶解11％至12％的CaCl2和4％至5％的NaCl。
盐水是氨碱法生产纯碱过程中重要的原料投入之一，其中一种获得盐水的方法是地下盐溶浸开采法。根据每年的用盐量计算，这种被称为盐穴10、也可以被定义为获得盐水的结构的使用寿命为4-5年。在盐水的取用结束后，洞穴底部13残留有杂质和一些工艺污物。
本发明的主要目的涉及将在氨碱法过程中作为燃料的煤的废料灰烬和工艺过程中得到的蒸馏废料排放和储存到废弃的盐穴10中。在废弃的盐穴10中，采用氨碱法生产纯碱过程中得到的蒸馏废料和其原料煤的废料被储存在容积等于盐水体积的中空部分。通过这种方法，除去了可能对环境造成危害的废料80，此外，还可以将废料罐的成本降到最低，并且可以解决废料80的储存难题，而该难题是氨碱法中成本费用中最重要之一。
根据下面的计算：
采用氨碱法生产一吨纯碱过程中，蒸汽的重量约为3～3.5吨，压力在40到50巴之间，温度在430℃到450℃之间。这种蒸汽是在以天然气为燃料或以煤为燃料的锅炉中生成的。
在以煤为燃料生成蒸汽的情况下，每生产一吨的纯碱，使用基准发热量为4000kcal/g的褐煤的重量为0.6到0.8吨，其中灰烬的重量占比约为25％到30％。
每生产一吨纯碱，蒸汽锅炉产出的灰烬如下所示：
0.8吨煤×0.3重量占比的灰烬＝产出0.24吨灰烬；
这种灰烬中大约有60％是粉煤灰，40％是底灰；
0.24吨灰烬×0.6重量占比的粉煤灰＝0.144吨粉煤灰；
0.24吨灰烬×0.4重量占比的底灰＝0.096吨底灰。
根据粉煤灰的品质，在水泥厂使用粉煤灰是可能的。底灰主要储存在废料区。如果粉煤灰的品质不高，则将其与底灰混合，储存在废料区。灰烬的结构中主要含有像Ca、Mg、Si等杂质。
作为一个实例，以400.000吨/年的速度生产纯碱，大致计算如下：
(400.000吨/年)×(1.6吨NaCl/吨Na2CO3)＝需要640.000吨/年的NaCl。如果这种盐是由地下岩盐生产的，并且如果使用75％的岩盐，且其密度为2.1g/cm3：
640.000/(0.75×2.1)＝406.000m3/年的岩盐溶解量，
406.000×0.25×1.4＝142.000m3/年，40％湿度的泥浆累积在洞穴的底部。
406.000–142.000＝264.000m3/年，洞穴中仍有盐水。
当洞穴的使用寿命设置为5年时；
264.000×5＝1320.000m3盐水停留在洞穴中。
取出盐水并用蒸馏废泥浆和煤灰(底灰+粉煤灰)代替。
废泥浆量：400.000t/年×0.5t/t×5年＝1000.000吨
密度＝1.6g/cm3
废泥浆量＝1000.000/1.6＝625.000m3/5年
含煤锅炉灰烬总量＝((0.144+0.096)×(400.000t/年)×(5年))/2g/cm3＝240.000m3/5年
总废料体积＝625.000+240.000＝865.000m3/5年
形成的洞穴体积＝1320.000m3/5年。
相应地，采用氨碱法生产纯碱过程中产生的废料量为865.000m3/5年，而洞穴在盐水排放后产生的空腔量为1320.000m3/5年。直至5年结束时产生的所有废料80都可以储存在洞穴10系统中。此外，被放置在盐穴10中以储存的灰烬和蒸馏废料80随后被覆盖，它们与环境的联系被破坏。
本发明主要分两个基本步骤进行。第一步，从洞穴中获取存在于盐穴中所有的盐，然后在第二步中，将取出盐所形成的间隙中填满废料。
本发明涉及在废弃的盐穴10中储存采用氨碱法生产纯碱过程中产生的废料，其中采用以下工艺步骤：
ⅰ、在泵或空气压缩机的帮助下排出废弃的盐穴10中的饱和盐水，并将饱和盐水送至工厂使用；
ⅱ、取下存在于废弃的洞穴10中的特别设计管道，并将井口装置从套管11接头中移除；
ⅲ、使用卡车将采用氨碱法生产纯碱过程中得到的废料80和所用煤的灰烬从废料池运往废弃的盐穴10所在区域，并储存在料仓50中；
ⅳ、将料仓50中确定体积的废料80通过运料带51送入带有混合器的锥形罐60中，然后将废料混合；
ⅴ、经过流态化、均质化处理后的废料，通过专门设计的泵61从管道输送到盐穴10。
在实施步骤ⅰ之前，如图1所示，盐穴包括设置在地面层20上的洞穴输入部分；连接到盐穴上部和地面层20下的输入部分的胶结套管11；盐层30以下的盐穴上部12；收集废料的盐穴下部13。
步骤ⅰ中的工艺应用于盐穴10，如图2所示，将洞穴转化为空的洞穴，在其上部12不包括盐。
首先在料仓50中储存来自应用于氨碱法的生产设备的蒸馏废料和煤灰。
在料仓50中储存的废料通过运料带51转移到锥形罐60中以应用于步骤ⅳ。为了将固体废料80运送至盐穴，固体废料80应具有一定稠度。为了使固体废料80变为流体，在锥形罐60中向废料80添加重量占比为20％到30％的盐水70。
在本发明的步骤ⅳ中，应用于盐水和锥形罐60中提供的废料的混合工艺至少持续1天时间。
在应用本发明的步骤ⅴ之后，盐穴10如图3所示。在步骤ⅴ之后，放置的固体废料80取代了盐穴上部12处存在的盐的位置。
因此，对于采用氨碱法进行纯碱的生产，按照上述方法，在地下岩盐层溶浸开采法产生盐水的洞穴10中，可以解决储存工厂中的蒸馏废泥浆和燃煤锅炉灰烬的储存量问题和化学污染问题。
由于本发明的提出，在废弃的盐穴10中，氨碱法生产纯碱工艺中产生的蒸馏废料和作为原料的煤炭的废料被储存在容积与盐水体积相等的空间中。因此，就可以消除可能对环境造成损害的废料80，并且可以将废料罐的成本降到最低，还可以解决废料80的储存问题，而这是氨碱法最重要的成本支出之一。
本发明的保护范围不限于上述说明性公开。这是因为相关技术领域的技术人员在不偏离本发明的主要原理的情况下，可以根据上述公开明显地获得类似的实施例。
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