CN104326684A - 提钛尾渣洗涤装置及工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及提钛尾渣处理领域，公开了一种提钛尾渣洗涤装置及工艺。该洗涤装置包括包括筒体，筒体顶端为进料口，筒体底端为锥体结构，椎体结构下端设置有排渣口，排渣口上设置有排渣阀，筒体上部设置有溢流口，筒体中部设置有进水口。该装置用流态化技术原理，可以快速高效地将提钛尾渣中的氯离子等可溶性物质洗去。由于在洗涤过程中，大粒径提钛尾渣从筒体下部排渣口排出，再通过脱水即可回收利用，而小粒径的提钛尾渣从溢流口中被收集起来，从而在洗涤的同时可实现粒度分级，并通过调节水流速度可实现粒度控制。该装置的洗涤效率高，一次洗涤可使氯离子含量降低到0.25％以下，水的利用率很高，洗涤渣水比最大可达2.5。
Description
技术领域
本发明涉及提钛尾渣处理领域，尤其是一种提钛尾渣洗涤装置及工艺。
背景技术
在利用TiO2制取TiCl4后的尾渣中会产生含有氯离子的提钛尾渣，例如，攀钢每年排出近300万t的高钛型高炉渣，其中TiO2含量大20％-26％，为充分利用钛资源，攀钢开发“高温碳化-低温氯化制取TiCl4工艺”，该工艺在提取有价元素钛后产生大量的提钛尾渣，渣中含有4％左右的氯离子(主要以氯化镁、氯化钙的形式存在)，不能直接作为掺合料应用于建筑行业。另外，采取堆放的方式会占用大量土地，并污染周边环境。所以，如何将提钛尾渣中的氯离子洗去是提钛尾渣处理中一个重要环节。
流态化技术是利用流动流体的作用，将固体颗粒悬浮起来，从而使固体颗粒具有某些流体表观特征，利用这种流体与固体间的接触方式实现生产过程的操作，称为流态化技术。流态化技术广泛应用于工业生产中，其技术日益成熟。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种提钛尾渣洗涤装置，使用该装置可以高效地洗去提钛尾渣中的氯离子。
该装置包括包括筒体，所述筒体顶端为进料口，所述筒体底端为锥体结构，所述椎体结构下端设置有排渣口，所述排渣口上设置有排渣阀，所述筒体上部设置有溢流口，所述筒体中部设置有进水口。
优选地，所述筒体上设置有四个进水口，各进水口位于同一水平面上并沿筒体的周向均匀分布。
优选地，所述溢流口斜向上倾斜。
优选地，所述筒体上设置有至少2个溢流口，各溢流口沿筒体的轴向排列分布，所述各溢流口上均设置有阀门。
优选地，所述椎体结构的椎角小于45°。
优选地，所述椎体结构的底部设置有通渣口。
优选地，所述筒体包括从上至下依次连接的A、B、C、D、E共五段，所述A、B、C段均为直筒体，所述A段顶部即为进料口，所述溢流口位于A段上，所述进水口位于C段上，所述D段为锥体结构，所述E段为连接于D段底部的排渣口，所述排渣阀设置于E段上。
优选地，所述进水口与C段的横向中分平面相互错开。
本发明还提供了一种利用上述提钛尾渣洗涤装置进行提钛尾渣洗涤的工艺，其依次包括以下步骤：
a、将提钛尾渣进行打浆；
b、给进水口接通进水管，对提钛尾渣洗涤装置加水，将溢流口用管道接通到沉降槽中，待有清水从溢流口中溢出时，往加料口中注入提钛尾渣打浆料；
c、较细的提钛尾渣在流态化作用下随水从溢流口溢出，进入沉降槽中沉降，待椎体结构内有固态提钛尾渣沉积后，打开排渣阀，并调节开度，使较粗的提钛尾渣从排渣口排出；
d、对从排渣口排出的提钛尾渣进行过滤脱水。
优选地，在b步骤中，水在提钛尾渣洗涤装置中的速度在5-20mm/s。
本发明的有益效果是：本发明钛尾渣洗涤装置利用尾渣中的氯离子在水中快速溶解，并以一定的速度传质，不同粒径固相的提钛尾渣在水中沉降速度不同等物质属性，利用流态化技术原理，可以快速高效地将提钛尾渣中的氯离子等可溶性物质洗去。由于在洗涤过程中，大粒径提钛尾渣从筒体下部排渣口排出，再通过脱水即可回收利用，而氯离子含量较高的含高浓度氯离子的水以及小粒径的提钛尾渣从溢流口中被收集起来，从而在洗涤的同时可实现粒度分级，并通过调节水流速度可实现粒度控制。该装置的洗涤效率高，一次洗涤可使氯离子含量降低到0.25％以下，水的利用率很高，洗涤渣水比最大可达2.5。此外，该装置结构简单、操作方便，易实现自动化控制。
附图说明
图1是本发明的示意图；
图2是本发明筒体的C段的示意图。
附图标记：1-筒体，2-进料口，3-排渣口，31-排渣阀,4-锥体结构，5-进水口，6-溢流口，7-通渣口，8-横向中分平面，9-固定部件。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明。
如图1所示，本发明公开的提钛尾渣洗涤装置，包括筒体1，所述筒体1顶端为进料口2，所述筒体1底端为锥体结构4，所述椎体结构4下端设置有排渣口3，所述排渣口3上设置有排渣阀31，所述筒体1上部设置有溢流口6，所述筒体1中部设置有进水口5。
该装置的工作原理如下：
首先将从进水口5向筒体1注水，待有清水从溢流口6中溢出时，以一定的速率往加料口2中均匀注入提钛尾渣打浆料，同时保持注水，使含有小粒径提钛尾渣和高浓度氯离子的水从溢流口6中排出，待筒体1底部有一定量的固态沉积时，调节位于排渣阀31的开度，使含有大粒径提钛尾渣的渣水混合物从排渣口3均匀流出提钛尾渣洗涤装置，然后可对其进行脱水处理，脱水后的提钛尾渣氯离子含量小于0.25％，可作为掺混料直接用于建筑行业。
其中，筒体1底端的锥体结构4可以使洗涤后的提钛尾渣顺利流出排渣口3，溢流口6设置于筒体1上部，使小粒径提钛尾渣能够从溢流口6流出，而大粒径提钛尾渣只能从排渣口3排出，从而实现了尾渣粒度分级，进水口5设置于筒体1中部，能够对提钛尾渣进行充分洗涤，进水口5的管道最好不要延伸出筒体1内壁进入筒体1内，从而防止其影响提钛尾渣的流动，造成尾渣沉积。
若进水口5只有一个，则只能从筒体1的一边进水，这就会造成洗涤不均的情况，为解决这一问题，作为优选方式，所述筒体1上设置有四个进水口5，各进水口5位于同一水平面上并沿筒体1的周向均匀分布。如此，可以从四方进水对尾渣进行洗涤，从而使洗涤更加彻底均匀。当然，也可设置5个、6个甚至更多进水口5，确保进水均匀。
为防止溢流细渣堵塞溢流口6，作为优选方式，所述溢流口6斜向上倾斜。倾斜角度优选为45°。
溢流出的小粒径尾渣的粒径大小与溢流口6的设置高度有着密切关系，一般来讲，溢流口6高度越高，溢流出的尾渣粒径越小，反之，其高度越低，溢流出的尾渣粒径越大，为了便于调节溢流的尾渣粒径，作为优选方式，所述筒体1上设置有至少2个溢流口6，各溢流口6沿筒体1的轴向排列分布，所述各溢流口6上均设置有阀门。
此时，如图1所示，其设置有三个溢流口6，通过开闭溢流口6上的阀门，即可选择不同的溢流口6进行溢流，例如，为减小溢流尾渣粒径，可开启最顶端的溢流口上的阀门，关闭其他溢流口上的阀门，从而完成调节。
为了保证洗涤后尾渣顺利通过排渣口排出，作为优选方式，所述椎体结构4的椎角小于45°。
虽然椎体结构4的椎角小于45°，尾渣可较为顺利排出，但是，也可能出现提钛尾渣沉积或者尾渣排出不畅的状况，为解决这一问题，作为优选方式，所述椎体结构4的底部设置有通渣口7。当有过量提钛尾渣沉积或者钛尾渣排出不顺时，可以往通渣口通水，以达到稀释尾渣，使排渣恢复顺畅的作用。
若筒体1为一个整体，运输和维护都较为不便，为解决这一问题，作为优选方式，所述筒体1包括从上至下依次连接的A、B、C、D、E共五段，所述A、B、C段均为直筒体，所述A段顶部即为进料口2，所述溢流口6位于A段上，所述进水口5位于C段上，所述D段即为锥体结构4，所述E段为连接于D段底部的排渣口3，所述排渣阀31设置于E段上。
如此，在安装、运输和维护方面都十分方便。上述筒体1的各段之间一般采用法兰连接的方式进行连接，每段的长度优选不超过1米，更利于运输和安装。为方便安装固定，可在B段上设置固定部件9。
为使进水口的高度可以调节，作为优选方式，如图2所示，所述进水口5与C段的横向中分平面8相互错开。所谓横向中分平面8即是指与C段上下两端距离相等的平面，它将C段上下平分为两段。进水口5与C段的横向中分平面8相互错开，上下颠倒C段即可改变进水口5的高度，这在没有增加任何其他结构的情况下，即可使进水口5高度有着两种选择，最大限度地节约了成本。
本发明还公开了一种利用上述提钛尾渣洗涤装置进行提钛尾渣洗涤的工艺，依次包括以下步骤：
a、将提钛尾渣进行打浆；
b、给进水口5接通进水管，对提钛尾渣洗涤装置加水，将溢流口6用管道接通到沉降槽中，待有清水从溢流口6中溢出时，往加料口2中注入提钛尾渣打浆料；
c、较细的提钛尾渣在流态化作用下随水从溢流口6溢出，进入沉降槽中沉降，待椎体结构4内有固态提钛尾渣沉积后，打开排渣阀31，并调节开度，使较粗的提钛尾渣从排渣口3排出；
d、对从排渣口3排出的提钛尾渣进行过滤脱水。
a步骤中，将提钛尾渣进行打浆主要是为了使洗涤更加彻底干净；为方便运输的同时保证提钛尾渣打浆料进入提钛尾渣洗涤装置可以快速散开，加入提钛尾渣打浆料的的渣水重量比在1.2为最佳，洗涤用水一般采用自来水即可。洗涤时，先注水待有水溢出后再加入提钛尾渣打浆料的目的在于防止过早加入尾渣造成其在洗涤装置底部堵塞。因为流态化原理，较细的提钛尾渣随水从溢流口6溢出，进入沉降槽中沉降，而较粗的提钛尾渣可顺利随水从排渣口3排出，如此，即可实现尾渣的粒度分级。通过调节水流速度和溢流口6高度可实现对排渣口3排出尾渣粒径的控制，其中，调节筒体1内的水流速度可以实现调整提钛尾渣粒度的分级，水流速度大，则可在排渣口3得到较粗的提钛尾渣，水流速度小则得到的提钛尾渣中有较细的提钛尾渣。从排渣口3排出的尾渣通过脱水处理以后即可完成整个洗涤过程，洗涤后的尾渣可直接运用于建筑等领域。脱水时，优选采用板框压滤机给洗涤后的提钛尾渣脱水。
如上所述，水在提钛尾渣洗涤装置中的流动速度对提钛尾渣的粒度分级有着较大影响，但若水流速度过大会造成溢出大粒径尾渣的从溢流口6溢出，减少排渣口3排渣量，降低洗涤效率，若水流速度过小粒径的尾渣也不会从溢流口6溢出，影响粒度分级，而作为优选方式，在b步骤中，水在提钛尾渣洗涤装置中的速度在5-20mm/s。在此范围内，在排渣口3排出的尾渣量和尾渣粒度都较为适度。
下表为不同水流速度下，排渣口3排出尾渣的粒度情况。
表1
此外，经试验证明，采用直径为300mm的提钛尾渣洗涤装置，将水流速度8mm/s一小时可得到氯离子含量小于0.25％的提钛尾渣300kg左右。
以下为本发明的一个实施例：
如图1所示，该洗涤装置的直径为200mm，高2.5m，，其上C段沿周向设置有四个进水口5，A端上沿轴向设置有三个溢流口3，洗涤时，首先四个进水口1接好进水管，调节水量，使进水总流量为10L/min；关闭位于下方的两个溢流口6阀门，将最上方的溢流口6用管道接到沉降槽中，待有清水从该溢流口6中溢出时，往加料口2中均匀注入提钛尾渣打浆料，保持速度为300kg/h，等1-2min,待筒体1底部底部有一定量的固态沉积，调节排渣阀31开度，使排渣口3排出的尾渣量与进料口2进料量相对应，如此可以保持排渣口排出的提钛尾渣中水含量在15％左右，使渣水混合物均匀流出到板框过滤机中，开启板框过滤机，对洗涤后的提钛尾渣进行脱水，脱水尾渣中氯离子含量<0.25％，可作为掺混料可以直接用于建筑行业。
Claims (10)
1.提钛尾渣洗涤装置，其特征在于：包括筒体(1)，所述筒体(1)顶端为进料口(2)，所述筒体(1)底端为锥体结构(4)，所述椎体结构(4)下端设置有排渣口(3)，所述排渣口(3)上设置有排渣阀(31)，所述筒体(1)上部设置有溢流口(6)，所述筒体(1)中部设置有进水口(5)。
2.如权利要求1所述的提钛尾渣洗涤装置，其特征在于：所述筒体(1)上设置有四个进水口(5)，各进水口(5)位于同一水平面上并沿筒体(1)的周向均匀分布。
3.如权利要求1所述的提钛尾渣洗涤装置，其特征在于：所述溢流口(6)斜向上倾斜。
4.如权利要求3所述的提钛尾渣洗涤装置，其特征在于：所述筒体(1)上设置有至少2个溢流口(6)，各溢流口(6)沿筒体(1)的轴向排列分布，所述各溢流口(6)上均设置有阀门。
5.如权利要求1所述的提钛尾渣洗涤装置，其特征在于：所述椎体结构(4)的椎角小于45°。
6.如权利要求1所述的提钛尾渣洗涤装置，其特征在于：所述椎体结构(4)的底部设置有通渣口(7)。
7.如权利要求1至6中任一权利要求所述的提钛尾渣洗涤装置，其特征在于：所述筒体(1)包括从上至下依次连接的A、B、C、D、E共五段，所述A、B、C段均为直筒体，所述A段顶部即为进料口(2)，所述溢流口(6)位于A段上，所述进水口(5)位于C段上，所述D段即为锥体结构(4)，所述E段为连接于D段底部的排渣口(3)，所述排渣阀(31)设置于E段上。
8.如权利要求7所述的提钛尾渣洗涤装置，其特征在于：所述进水口(5)与C段的横向中分平面(8)相互错开。
9.利用如权利要求1所述的提钛尾渣洗涤装置进行提钛尾渣洗涤的工艺，依次包括以下步骤：
a、将提钛尾渣进行打浆；
b、给进水口(5)接通进水管，对提钛尾渣洗涤装置加水，将溢流口(6)用管道接通到沉降槽中，待有清水从溢流口(6)中溢出时，往加料口(2)中注入提钛尾渣打浆料；
c、较细的提钛尾渣在流态化作用下随水从溢流口(6)溢出，进入沉降槽中沉降，待椎体结构(4)内有固态提钛尾渣沉积后，打开排渣阀(31)，并调节开度，使较粗的提钛尾渣从排渣口(3)排出；
d、对从排渣口(3)排出的提钛尾渣进行过滤脱水。
10.如权利要求9所述的提钛尾渣洗涤的工艺，其特征在于：在b步骤中，水在提钛尾渣洗涤装置中的速度在5-20mm/s。
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