CN102838091B - 钛白废酸净化处理装置及工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种钛白废酸净化处理装置及工艺，该装置由分离罐、密封盖、过滤芯、连接头、多孔板、支撑环、斜板、斜板隔板组成；其中分离罐与密封盖用密封环固定，密封盖上设有清液出水口，分离罐上为圆筒状下为锥形结构，锥形底设有排液口，圆筒下方设有料液进口，分离罐内从上到下设有三只支撑环；下部的支撑环上为放有斜板的多孔板；中部的支撑环位于斜板上方为放有过滤芯的多孔板，过滤芯上部安装在上支撑环上，过滤芯的出水口通过连接头与清液出水口连接。料液进入分离罐形成旋流，部分颗粒直接下沉，液体通过多孔板上流，先经过斜板沉降大部分颗粒，再经过滤芯去除颗粒杂质，经清液出水口汇集得到澄清的废酸溶液，积累的颗粒粉体通过排液口排出。
Description
技术领域
本发明涉及一种含粉体的废酸溶液的净化装置及工艺，具体涉及一种钛白废酸净化处理装置及工艺。
背景技术
我国是钛白粉生产和消费大国，目前，我国大多数企业以硫酸法生产技术为主。这种方法在生产过程中产生大量含固体钛白粉颗粒的稀硫酸废酸，难以有效利用。目前的处理方法，主要是采用蒸馏法浓缩废硫酸到一定浓度而加以利用，实现变废为宝。其中，由于硫酸法生产钛白粉，特别是生产纳米或亚微米级别的钛白粉产品时，排出的废硫酸中仍含有少量的钛白粉微粒，这直接影响到废硫酸的后续使用。关于颗粒杂质的去除，发明专利“回收利用硫酸法钛白废酸生产浓硫酸的方法及其装置”（ZL 200810085112.6）里面提到采用沉淀法去除颗粒杂质。但一般的沉降方法难以有效除去颗粒尺寸细小的纳米或亚微米钛白粉粒子；高速离心方法因为成本太高而不可能在废酸去除杂质颗粒上采用。因此，这类废酸首先必须澄清除去纳米或亚微米的钛白粉才能加以利用。针对纳米或亚微米级别的钛白粉产品过程中产生的含细小颗粒杂质的废酸除杂问题，必须合理选用分离材料并且优化设计分离装置结构，从而达到净化钛白废酸中固体钛白粉颗粒杂质的目的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种钛白废酸净化处理装置，以实现去除钛白废酸中固体粉体颗粒杂质的目的，提高钛白废酸的澄清度，以利于后续利用；本发明的另一目的是提供利用上述钛白废酸净化处理装置处理钛白废酸的工艺。
本发明的技术方案为：钛白废酸净化处理装置，由分离罐、密封盖、清液出水口、连接头、密封环、过滤芯、斜板、斜板隔板、第一多孔板、第二多孔板、第一支撑环、第二支撑环、第三支撑环、排液口和料液进口组成；其中分离罐与密封盖之间采用密封环通过螺栓固定，密封盖顶部中心安装有清液出水口；分离罐上部为圆筒状、下部为锥形结构，锥形底部接有排液口，圆筒与锥形交接处设有料液进口，分离罐内侧上、中、下分别设有第一支撑环、第二支撑环和第三支撑环，第三支撑环位于靠近料液进口的上方；第三支撑环上放有第二多孔板；第二多孔板上安装一组由斜板隔板固定的斜板，斜板隔板位于第二支撑环和第三支撑环的中间，斜板上方是第二支撑环；第二支撑环上放有第一多孔板，第一多孔板上放有过滤芯，过滤芯的上部固定在第一支撑环上，过滤芯顶部的出水口通过连接头与清液出水口连接。
所述过滤芯的孔径优选0.1~50μm，过滤芯材质为陶瓷或高分子材料，高分子材料的过滤芯包括聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯或聚砜等，也可以是其他高分子材料。
所述斜板材料为耐酸腐蚀的材料，优选塑料，也可以是其他耐酸腐蚀的材料；优选斜板之间的距离4~15mm。
所述多孔板为塑料板或陶瓷板，多孔板的厚度优选1~5cm。
优选所述第一多孔板（9A）、第二多孔板（9B）第三多孔板（9C）均为塑料板或陶瓷板；多孔板的厚度均为1~5cm。
优选所述多孔板上均匀分布圆孔、方孔或其他形状的孔，每个孔的面积优选1~200cm2，每平方米面积上的孔的个数为30~2000；多孔板主要起支撑过滤芯的作用。
本发明还提供了利用上述钛白废酸净化处理装置处理钛白废酸的工艺，其具体步骤如下：将含有粉体颗粒的钛白废酸溶液通入料液进口，控制压力为0.05~0.5MPa，料液进入分离罐形成旋流，部分毫米级以上尺寸颗粒直接下沉，含有细小颗粒的液体通过多孔板上流，先经过斜板沉降出去大部分几十微米以上尺寸的颗粒，后经过过滤芯进一步过滤而被截留，去除颗粒杂质的废酸透过过滤芯从顶部的清液出水口汇集而出得到澄清的废酸溶液，分离罐下部逐步积累的颗粒粉体通过分离罐底部的排液口排出而回收粉体。
有益效果：
（1）含粉体颗粒的料液首先经过斜板沉淀，去除部分颗粒杂质，减轻过滤芯的分离负担，有利于本分离装置长期稳定运行。
（2）采用过滤芯去除体系中的细小钛白粉颗粒，弥补了传统沉降和离心分离不能实现工业生产的目标，以较低的成本解决了去除纳米和亚微米级细小钛白粉的难题。
（3）通过旋转切向流进料的方式，可以预先沉降去除部分大颗粒的钛白粉粒子，减轻过滤芯截留钛白粉的负荷，增加了装置运行的连续性。
附图说明
图1为本发明钛白废酸净化预处理装置的结构示意图，其中1、清液出水口，2、密封盖，3、连接头，4、密封环，5、过滤芯，6、分离罐，7、斜板，8、斜板隔板，9A、第一多孔板，9B、第二多孔板，10A、第一支撑环，10B、第二支撑环，10C、第三支撑环，11、排液口，12、料液进口。
具体实施方式
实施例1：
本发明所提供的钛白废酸净化处理装置的结构示意图如图1所示；钛白废酸净化处理装置，由分离罐、密封盖、清液出水口、连接头、密封环、过滤芯、斜板、斜板隔板、第一多孔板、第二多孔板、第一支撑环、第二支撑环、第三支撑环、排液口和料液进口组成；其中分离罐与密封盖之间采用密封环通过螺栓固定，密封盖顶部中心安装有清液出水口；分离罐上部为圆筒状、下部为锥形结构，锥形底部接有排液口，圆筒与锥形交接处设有料液进口，分离罐内侧上、中、下分别设有第一支撑环、第二支撑环和第三支撑环，第三支撑环位于靠近料液进口的上方；第三支撑环上放有第二多孔板；第二多孔板上安装一组由斜板隔板固定的斜板，斜板隔板位于第二支撑环和第三支撑环的中间，斜板上方是第二支撑环；第二支撑环上放有第一多孔板，第一多孔板上放有过滤芯，过滤芯的上部固定在第一支撑环上，过滤芯顶部的出水口通过连接头与清液出水口连接。
实施例2
本实施例装置结构同实施例1，其中所述过滤芯的孔径优选0.1μm，过滤芯的材料为聚乙烯；斜板材料为聚乙烯，斜板之间的距离为4mm；多孔板为聚乙烯塑料板，多孔板的厚度优选5cm，多孔板上均匀分布圆孔，孔的面积优选1cm2，每平方米面积上的孔个数为2000。
将含有粉体颗粒的钛白废酸溶液用泵通入本装置的料液进口，保持压力为0.05MPa，料液进入分离罐形成旋流，部分毫米级尺寸以上的颗粒直接下沉，含有细小颗粒的液体通过多孔板上流，先经过斜板沉降出去大部分几十微米尺寸以上的颗粒，后经过过滤芯进一步过滤而被截留，去除颗粒杂质的废酸透过过滤芯从顶部的清液出水口汇集而出得到澄清的废酸溶液，出水单位处理量为50L/m2h，该处理后的废酸溶液浊度低于0.1NTU，颗粒去除率达到99%以上；分离罐下部逐步积累的颗粒粉体通过分离罐底部的排液口排出而回收粉体，粉体回收率为99.5%。
实施例3：
本实施例装置结构同实施例1，其中所选用的过滤芯孔径为50μm，过滤芯的材料为陶瓷；斜板材料为聚丙烯，斜板之间的距离为15mm；多孔板为厚度1cm的陶瓷板，多孔板上每平方米分布了30个面积为200cm2的方孔。
将含有粉体颗粒的钛白废酸溶液用泵通入本装置的料液进口，保持压力为0.5MPa，料液进入分离罐形成旋流，部分毫米级尺寸以上的颗粒直接下沉，含有细小颗粒的液体通过多孔板上流，先经过斜板沉降出去大部分几十微米尺寸以上的颗粒，后经过过滤芯进一步过滤而被截留，去除颗粒杂质的废酸透过过滤芯从顶部的清液出水口汇集而出得到澄清的废酸溶液，出水单位处理量为550L/m2h，该处理后的废酸溶液浊度为0.5NTU，颗粒去除率达到99%以上；分离罐下部逐步积累的颗粒粉体通过分离罐底部的排液口排出而回收粉体，粉体回收率高于99%。
实施例4：
本实施例装置结构同实施例1，其中所选用的过滤芯孔径为0.5μm，过滤芯的材料为聚偏氟乙烯；斜板材料为聚氯乙烯，斜板之间的距离为8mm；多孔板为厚度2cm的陶瓷板，多孔板上每平方米分布了500个面积为10cm2的圆孔。
将含有粉体颗粒的钛白废酸溶液用泵通入本装置的料液进口，保持压力为0.2MPa，料液进入分离罐形成旋流，部分毫米级尺寸以上的颗粒直接下沉，含有细小颗粒的液体通过多孔板上流，先经过斜板沉降出去大部分几十微米尺寸以上的颗粒，后经过过滤芯进一步过滤而被截留，去除颗粒杂质的废酸透过过滤芯从顶部的清液出水口汇集而出得到澄清的废酸溶液，出水单位处理量为150L/m2h，该处理后的废酸溶液浊度为0.1NTU，颗粒去除率达到99%以上；分离罐下部逐步积累的颗粒粉体通过分离罐底部的排液口排出而回收粉体，粉体回收率高于99.5%。
Claims (6)
1.钛白废酸净化处理装置，由分离罐（6）、密封盖（2）、清液出水口（1）、连接头（3）、密封环（4）、过滤芯（5）、斜板（7）、斜板隔板（8）、第一多孔板（9A）、第二多孔板（9B）、第一支撑环（10A）、第二支撑环（10B）、第三支撑环（10C）、排液口（11）和料液进口（12）组成；其中分离罐（6）与密封盖（2）之间采用密封环（4）通过螺栓固定，密封盖（2）顶部中心安装有清液出水口（1）；分离罐（6）上部为圆筒状、下部为锥形结构，锥形底部接有排液口（11），圆筒与锥形交接处设有料液进口（12），分离罐（6）内侧上、中、下分别设有第一支撑环（10A）、第二支撑环（10B）和第三支撑环（10C），第三支撑环（10C）位于靠近料液进口（12）的上方；第三支撑环（10C）上放有第二多孔板（9B）；第二多孔板（9B）上安装一组由斜板隔板（8）固定的斜板（7），斜板隔板（8）位于第二支撑环（10B）和第三支撑环（10C）的中间，斜板（7）上方是第二支撑环（10B）；第二支撑环（10B）上放有第一多孔板（9A），第一多孔板（9A）上放有过滤芯（5），过滤芯（5）的上部固定在第一支撑环（10A）上，过滤芯（5）顶部的出水口通过连接头（3）与清液出水口（1）连接。
2.根据权利要求1所述的钛白废酸净化预处理装置，其特征在于所述过滤芯的孔径为0.1～50μm。
3.根据权利要求1所述的钛白废酸净化预处理装置，其特征在于所述斜板材料为耐酸腐蚀材料，斜板之间的距离为4～15mm。
4.根据权利要求1所述的钛白废酸净化预处理装置，其特征在于所述第一多孔板（9A）、第二多孔板（9B）均为塑料板或陶瓷板；多孔板的厚度均为1～5cm。
5.根据权利要求1所述的钛白废酸净化预处理装置，其特征在于所述第一多孔板（9A）、第二多孔板（9B）上都均匀分布的孔的面积为1～200cm2的孔；每平方米多孔板上的孔的个数为30～2000。
6.一种利用如权利要求1所述钛白废酸净化处理装置处理钛白废酸的工艺，其具体步骤如下：将含有粉体颗粒的钛白废酸溶液通入料液进口，控制压力为0.05～0.5MPa，料液进入分离罐形成旋流，部分毫米级以上尺寸颗粒直接下沉，含有细小颗粒的液体通过多孔板上流，先经过斜板沉降出去大部分几十微米以上尺寸的颗粒，后经过过滤芯进一步过滤而被截留，去除颗粒杂质的废酸透过过滤芯从顶部的清液出水口汇集而出得到澄清的废酸溶液，分离罐下部逐步积累的颗粒粉体通过分离罐底部的排液口排出而回收粉体。
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