气垫法
出处:按学科分类—工业技术 中国轻工业出版社《制盐工业手册》第842页(2453字)
原理与油垫法一样,只是垫层介质采用气体,工艺流程增加空压机加压措施。
(一)实用条件
多用于矿层厚度大(50~100m)、矿石品位较低(NaCl含量30~70%)、不溶物含量高的岩盐。目前我国云南某矿采用此法在坑道内进行井下开采。优点是带砂能力强,能获得高浓度的卤水,单井生产能力较高。缺点是形成的垫层难以控制,若操作不当容易造成埋管、断管等井下事故。
(二)工艺流程
基本与油垫法相似。用空压机将压缩空气注入生产套管与中层管间环隙,形成气垫层,采用正循环操作建槽,返出的气、卤混合物通过分离器进行分离;不时采取高压、大排量注水或注气措施,排出井底泥砂和其他不溶物碎屑。工艺流程见图3-3-46。
图3-3-46 气垫工艺流程简图
(三)井身结构及主要生产设施
井身结构与油垫井相同,通常仍用三层同心圆管串组合。云南所用管材的规格为:生产套管Φ219×9mm;中层管Φ108×4.5mm;中心管Φ76×4.5mm。用接箍连结。生产套管用水泥浆封固,固井质量和密封性能应经试压检查合格。井口装置与油垫法相同(目前下井管材已推广选用第二章所述的套管)。
生产设施除进出水管线、泵房、计量仪表、储卤池等外,另有空气加压设施。
总的看来,盐井结构和生产设施简单,安装及操作方便,与油垫采卤工艺相似。不同之处是生产套管与中层管的间隙大,以利于气垫层的形成和起到排砂的效果。
(四)建槽与生产
开采中、低品位岩盐矿必须有一个具备一定高度和一定暴露面积的溶腔,作为上溶生产卤水和堆存泥砂等不溶物之用。因此,在建槽期应尽可能合理地加快溶蚀速度,多带出所产生的泥砂,力争在短时间内建成合格的盐槽。
1.建槽阶段,常用的方法有3种:
(1)气垫小对流法 即在生产套管与中层管环隙注入气体(空气或天然气),中层管与中心管环隙注入淡水,中心管出卤生产。此法多在盐槽容积小于30m3时采用。优点是安装设备、调整管位及处理事故比较方便,盐槽溶蚀速度快,带砂能力强。缺点是随着盐槽直径逐渐增大,溶蚀速度逐渐下降,带砂能力也逐渐减弱;盐槽底溶蚀角逐渐增大,气垫不易控制;易造成压缩空气消耗多,稍不注意就形成上溶,发生埋管事故。
(2)气垫喷射法 当盐槽容积达到30m3左右时,在循环管路下端安装喷嘴,加大两口距,采用气垫喷射法建槽。
此法与气垫小对流法比较,优点是盐槽底角小(气垫小对流法底角30°左右,喷射法底角18~20°),矿石利用率高,服务年限长,在喷嘴的有效射程内溶蚀快,建槽时间短。缺点是盐槽直径超过喷射有效射程时,溶蚀慢;设计时要求数据准确,下管和换管不便;如果密封不好,会造成喷嘴失效,进水短路;若操作不当,喷嘴易被砂堵。
(3)静溶扩槽法 井眼生产间隙及检修设备期均可采用。即在盐槽内不加气垫,淡水经中心管或中层管进入盐槽后,使液面在预定位置溶解。与上述两种方法比较,优点是节省了人力物力,充分利用了时间,减少了空槽;缺点是产生的不溶物几乎全部堆积在盐槽内,易产生埋管,水位不易控制在预定位置,溶蚀速度比较小,必需在具有一定的溶积后方能使用。
2.生产阶段 建槽期的溶腔形成后,进行上溶生产。工艺流程分间断上溶和分段连续上溶。
(1)间断上溶生产 卤水的生产方式是周期性的。特点是井内无气垫,仅需生产套管和中层管两层。作法是将淡水加压、经水表计量后,注入井内,溶解盐槽顶部和侧壁,获浓度达24°Be′以上的饱和卤水;然后从生产套管与中层管环隙向井内灌注压缩空气,直至把卤水全部从中层管内替出;返出卤水经计量储集,输往制盐厂;最后将压缩空气全部放出,完成一次生产周期。如此循环进行,以获得高浓度卤水。
企业在生产活动中,为了降低卤水成本,一般都要求缩短建槽时间,尽快生产成品卤水;但过早的连续生产成品卤水,又易引起埋管、盐槽底角大、矿石利用率低等问题。实际生产中,根据经验,一般当盐腔容积达到350~400m3时,即可转入间断上溶,生产成品卤水。
(2)分段连续上溶生产 当盐槽上溶生产,容积扩大到800m3以上、高度达4.5m以上时,可进行分段连续上溶生产。井身结构为三层管,生产时从生产套管与中层管环隙送入压缩空气,作气垫层,使水位保持一定位置,卤水每天连续排出。此法可分段开采多层岩盐,提高采收率。
(3)井组建槽连通生产 通过上述两种工艺生产,扩大溶腔直径,达到两井或多井连通;然后采用一井注水,一井出卤,连续生产。优点是井下事故少,产量、质量高,成本低,卤井的服务时间长。实际效果与油垫建槽连通生产相同。生产形成的溶腔见图3-3-47。
图3-3-47 双井通腔分别连续上溶生产卤水最后溶腔形态示意图