CN104548665A - 萃取有机相分离回收装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种萃取有机相分离回收装置和方法，包括至少两个依次连通的罐体，隔板（3）将各罐体分别上下腔室，隔板（3）上装有穿孔滤管，穿孔滤管覆盖有表面聚合材料，位于各罐体上腔室内的穿孔滤管连通各自的下腔室，第一级罐体（1）的一级进口（5）设置在第一级罐体（1）的上腔室上方，第一级罐体（1）下腔室下方的一级出口（6）与下一级罐体上腔室上方的进口连通，被处理后的水从下一级罐体（1）下腔室下方的出口流出，各个罐体和穿孔滤管均用玻璃钢制成，表面聚合材料为经过表面改性和调质处理后的晴纶短纤维。本发明具有以下技术效果：无需加药预处理，无需添加化学助剂；可高精度分离油水混合物等。

Description

萃取有机相分离回收装置和方法

【技术领域】

本发明涉及污水处理技术，特别是涉及分离油水的装置及该油水装置的制造方法。

【背景技术】

在湿法冶炼生产中，溶剂萃取是一种分离、富集或钝化金属的方法，其实质在于使金属离子或其化合物由水溶液中转入与水不相溶的有机相中，由此得到的萃合液接着进行反萃取使溶解于有机相中的金属离子再进入水相之中。在萃取工艺进行中，有机相和水相是通过高速混合进行物质传递，那么水相和有机相在分离之后会存在水中漂浮、溶解、乳化、沉淀四种形态的有机相，这种有机相的存在会造成高昂萃取剂的损失以及后段工艺生产中的负荷。萃余液中含有少量的萃取剂和煤油（萃取剂浓度不同，这两者之间的比例不同），在后段电解生产中，当溶液中含油量超标时，携带杂质离子的油粒粘附在阴极板上，不仅影响阴极板纯度，电解钴杂质含量超标，达不到品质要求，而且严重影响电解钴的物理性能，是电解钴变脆、分层、表面暴皮、长气孔、长瘤子、烧板等。所以必须对萃余液进行除油后再进入下一级电解生产。

现有技术中，萃余液采用超声波+树脂除油+活性炭吸附技术取代传统工艺，但是这几种除油方式均存在一些不足。

1.超声波除油

超声波除油是基于空化作用原理。当超声波作用于除油液时，由于压力波(疏密波)的传导，使溶液在某一瞬间受到负应力，而在紧接着的瞬间受到正应力作用，如此反复作用。当溶液受到负压力作用时，溶液中会出现瞬时的真空，出现空洞，溶液中溶解的气体会进入其中，变成气泡。气泡产生后的瞬间，由于受到正压力的作用，气泡受压破裂而分散，同时在空洞周围产生数千大气压的冲击波，这种冲击波能促使油水分离。超声波强化除油，就是利用了冲击波对油膜的破坏作用及空化现象产生的强烈搅拌作用，除油精度不够高，设备易发生故障。

2.树脂除油

树脂除油初期运行时，效果比较理想，但是运行一段时间后，因含固体胶体堵塞树脂层，油层厚度增加等因素，造成设备内部压力剧增、除油效果变得非常差，导致后段活性炭使用量成倍增加，更换频繁。同时因树脂除油器罐体压力过大造成安全隐患。

3.活性炭吸附

活性炭具有较好的吸附能力，处理含油量小的溶液时，效果非常好，但溶液含油量较高时，就需要经常更换；这样运行成本非常高，更换时工作量大，卫生条件差，更换的废料需要空间存放、处理。另外，更换活性炭时必须中断生产，排空罐体后更换填料后再生产，造成产量下降。

【发明内容】

本发明要解决的技术问题在于避免现有技术的不足之处而提供一种无需添加任何药剂，采用纯物理方式完成油水分离的萃取有机相分离回收装置和方法。

本发明采用的技术方案如下：

设计一种萃取有机相分离回收装置，包括至少两个依次连通的罐体，各个罐体中分别设有隔板，该隔板将各个罐体分别分为上腔室和下腔室，各个罐体中的隔板上分别装有穿孔滤管，所述穿孔滤管位于上腔室的部分覆盖有表面聚合材料，分别位于各个罐体上腔室内的穿孔滤管借助自身根部连接的水管连通各自的下腔室，第一级罐体的一级进口设置在第一级罐体的上腔室上方，第一级罐体下腔室下方的一级出口与下一级罐体上腔室上方的进口连通，被处理后的水从下一级罐体下腔室下方的出口流出，各个罐体和穿孔滤管均用玻璃钢制成，所述表面聚合材料为经过表面改性和调质处理后的晴纶短纤维。

进一步地，所述一级进口和进水管连通，该进水管上依次设置有单向阀、第一球阀、流量计、第一表球阀和第一压力阀。

最后一级罐体出口与出水管连通，所述出水管上分支有取样管道，该取样管道上设置有第二压力阀、第二表球阀和第二球阀。

各个罐体上腔室的下方分别设置有排污口。

各个罐体上腔室的上方分别设置有排油口。

提出一种萃取有机相分离回收方法，基于至少两个罐体，各个罐体和穿孔滤管均用玻璃钢制成，表面聚合材料采用经过表面改性和调质处理后的晴纶短纤维，包括以下步骤：

① 待处理油水从设置在第一级罐体上的一级进口进入第一级罐体隔板上方的上腔室；

② 不含油颗粒的水穿透第一级罐体内穿孔滤管上的表面聚合材料，依次通过该穿孔滤管和与该穿孔滤管连通的水管进入第一级罐体隔板下方的下腔室；

③ 经过第一级罐体处理的水流入下一级罐体隔板上方的上腔室；

④ 不含油颗粒的水穿透下一级罐体内穿孔滤管上的表面聚合材料，依次通过该穿孔滤管和与该穿孔滤管连通的水管进入下一级罐体隔板下方的下腔室，经过下一级罐体处理的水从下一级罐体的下腔室排出；

⑤ 在各个罐体的上腔室中，油颗粒在覆盖于穿孔滤管上的表面聚合材料之上聚集长大为油珠后，上浮到位于各个罐体顶部的集油器中。

进一步地，最后一级罐体的出口连通有出水管，所述出水管上分支有取样管道，用于对经过各个罐体处理后的水质进行取样检测。

所处理油水中的沉淀物经各个罐体上腔室下方设置的排污口排出。

与现有技术相比较，本发明具有以下技术效果：无需加药预处理，无需添加化学助剂；可高精度分离油水混合物，分离精度可达到0.5mg/L；本发明设备体积小，无需工程施工，可移动工作；自动运行，操作简单，维护方便，运行可靠。

【附图说明】

图1是本发明装置实施例的正面结构示意图；

图2是本发明装置实施例的侧面结构示意图；

图3是本发明装置实施例的顶面结构示意图。

【具体实施方式】

下面结合各附图对本发明实施例作进一步的描述。

本实施例中，萃取有机相分离回收装置两个依次连通的罐体，如图1至图3所示，第一级罐体1和第二级罐体2，两个罐体中分别设有隔板3，该隔板3将两个罐体分别分为上腔室和下腔室，各个罐体中的隔板3上分别装有穿孔滤管（图中未示），所述穿孔滤管位于上腔室的部分覆盖有表面聚合材料，分别位于各个罐体上腔室内的穿孔滤管借助自身根部连接的水管连通各自的下腔室，第一级罐体1的一级进口5设置在第一级罐体1的上腔室上方，第一级罐体1下腔室下方的一级出口6与第二级罐体2上腔室上方的进口7连通，被处理后的水从第二级罐体2下腔室下方的出口8流出，各个罐体和穿孔滤管均用玻璃钢制成，所述表面聚合材料为经过表面改性和调质处理后的晴纶短纤维。

所述一级进口5和进水管9连通，该进水管9上依次设置有单向阀10、第一球阀11、流量计12、第一表球阀13和第一压力阀14。其中，所述单向阀用于防止进液回流、球阀启闭用于开始和停止进液，流量计用于显示进液流量，压力表用于显示各腔室内部压力。

第二级罐体2出口与出水管15连通，所述出水管15上分支有取样管道，该取样管道上设置有第二压力阀16、第二表球阀17和第二球阀18。

各个罐体上腔室的下方分别设置有排污口19，用于排出沉淀后的重金属。

各个罐体上腔室的上方分别设置有排油口20。

利用上述装置的萃取有机相分离回收方法，包括以下步骤：

① 待处理油水从设置在第一级罐体1上的一级进口5进入第一级罐体1隔板上方的上腔室；

② 不含油颗粒的水穿透第一级罐体1内穿孔滤管上的表面聚合材料，依次通过该穿孔滤管和与该穿孔滤管连通的水管进入第一级罐体1隔板下方的下腔室；

③ 经过第一级罐体1处理的水流入第二级罐体2隔板上方的上腔室；

④ 不含油颗粒的水穿透第二级罐体2内穿孔滤管上的表面聚合材料，依次通过该穿孔滤管和与该穿孔滤管连通的水管进入第二级罐体隔板下方的下腔室，经过第二级罐体处理的水从第二级罐体的下腔室排出；

⑤在各个罐体的上腔室中，油颗粒在覆盖于穿孔滤管上的表面聚合材料之上聚集长大为油珠后，上浮到位于各个罐体顶部的集油器中。

第二级罐体的出口连通有出水管15，所述出水管15上分支有取样管道，用于对经过各个罐体处理后的水质进行取样检测。

所处理油水中的重金属沉淀物经各个罐体上腔室下方设置的排污口19排出。

所述对表面改性后的晴纶短纤维进行强制调质处理，具体依次包括以下步骤：

A．将65mm～100mm长的表面改性后的晴纶短纤维制成毛条，并将该毛条渗入碱性溶液中循环浸泡60～90秒；

B．将所述毛条取出由脱水机脱干；

C．将脱干后的毛条开松，放入预热到50℃～65℃的烘箱中，设定烘箱温度为90℃～96℃对该毛条进行强制调质处理30分钟～90分钟；

D．将强制调质处理后的毛条四股制成绳备用。

本发明萃取有机相回收装置采用纯物理方式分离，运行期间无需添加任何药剂。初次投资成本较高，后期运行费用低廉，根据使用情况，聚结芯1-2年更换一次，45m³/h的处理设备更换聚结芯费用约50万元。过滤器滤芯更换一次约1000元。本套设备无易耗易损部件、无需其他专用工具；设备无需专人看守，运行稳定、可回收有机相等优点，具有很好的经济和社会效益。

申请人利用本发明萃取有机相分离回收装置针对银亿科技矿冶公司精炼车间萃余液除油设备进行中试。申请人提供一套160L/h的本发明装置赴现场安装、调试，并指导运行；银亿公司负责试验数据采集、化验以及中试设备的维护。

此次试验本发明装置的整体占地尺寸为2000×800×1800mm（长×宽×高），采用三级罐体处理；设备净重约为300Kg，运行过程中满载的重量约为400Kg。

部分试验记录

广西银亿科技矿冶有限公司常用的其他萃取余液的除油和反萃取后的萃取剂回收采用较多的方法为活性炭吸附或树脂吸附，采用这些方法，不仅需要消耗大量的活性炭或树脂，并且浪费了有机溶剂及萃取剂，提高了金属萃取的费用。采用本发明萃取有机相分离回收装置和方法，能够有效的回收水相中的萃取剂，提高金属回收率和萃取剂回收率，同时也能对反萃取后的水相进行萃取剂回收。一方面，做到了水相的油指标达标，提高了金属萃取的质量，另一方面也具备经济回收价值。

广西银亿科技矿冶有限公司精炼车间以前实际生产情况，硫酸镍生产线需要每个月更换一次活性炭，费用约30万元。另外，更换活性炭时需要停止生产，排空活性炭罐体，人工更换新填料；这样不仅工作量大，造成车间卫生环境差，还降低了产量。使用本发明萃取有机相回收装置除油后，活性炭更换时间延长到10个月以上，这样每年节省费用300万元以上。

精炼车间硫酸镍萃取液流量为45m3/h，按平均含油为80mg/L计，处理出油为5mg/L，则：每天能回收萃取剂为45t/h*1000L/t*24h*（0.08-0.005）g/L=72000g=81kg；则每月可回收有机相约2.5吨，按目前市场萃取剂价格计算，回收价值约10万元；每年可回收有机相价值约122万元，创造了非常可观的经济价值。

此外，使用本发明节约了含油水的处理费用，减少人工更换活性炭的次数和停产时间，提高了产量，也提高了有色贵重金属的回收率，节省了其他耗材的消耗，改善了车间卫生环境。

Claims (8)

1.一种萃取有机相分离回收装置，其特征在于：包括至少两个依次连通的罐体，各个罐体中分别设有隔板（3），该隔板（3）将各个罐体分别分为上腔室和下腔室，各个罐体中的隔板（3）上分别装有穿孔滤管，所述穿孔滤管位于上腔室的部分覆盖有表面聚合材料，分别位于各个罐体上腔室内的穿孔滤管借助自身根部连接的水管连通各自的下腔室，第一级罐体（1）的一级进口（5）设置在第一级罐体（1）的上腔室上方，第一级罐体（1）下腔室下方的一级出口（6）与下一级罐体上腔室上方的进口连通，被处理后的水从下一级罐体（1）下腔室下方的出口流出，各个罐体和穿孔滤管均用玻璃钢制成，所述表面聚合材料为经过表面改性和调质处理后的晴纶短纤维。

2.根据权利要求1所述的萃取有机相分离回收装置，其特征在于：所述一级进口（5）和进水管（9）连通，该进水管（9）上设置有单向阀（10）、第一球阀（11）、流量计（12）和第一压力阀（14）。

3.根据权利要求1所述的萃取有机相分离回收装置，其特征在于：最后一级罐体出口与出水管（15）连通，所述出水管（15）上分支有取样管道，该取样管道上设置有第二压力阀（16）和第二球阀（18）。

4.根据权利要求1所述的萃取有机相分离回收装置，其特征在于：各个罐体上腔室的下方分别设置有排污口（19）。

5.根据权利要求1所述的萃取有机相分离回收装置，其特征在于：各个罐体上腔室的上方分别设置有排油口（20）。

6.一种萃取有机相分离回收方法，其特征在于，基于至少两个罐体，各个罐体和穿孔滤管均用玻璃钢制成，表面聚合材料采用经过表面改性和调质处理后的晴纶短纤维，包括以下步骤：

① 待处理油水从设置在第一级罐体（1）上的一级进口（5）进入第一级罐体（1）隔板上方的上腔室；

② 不含油颗粒的水穿透第一级罐体（1）内穿孔滤管上的表面聚合材料，依次通过该穿孔滤管和与该穿孔滤管连通的水管进入第一级罐体（1）隔板下方的下腔室；

③ 经过第一级罐体（1）处理的水流入下一级罐体隔板上方的上腔室；

④ 不含油颗粒的水穿透下一级罐体内穿孔滤管上的表面聚合材料，依次通过该穿孔滤管和与该穿孔滤管连通的水管进入下一级罐体隔板下方的下腔室，经过下一级罐体处理的水从下一级罐体的下腔室排出；

⑤在各个罐体的上腔室中，油颗粒在覆盖于穿孔滤管上的表面聚合材料之上聚集长大为油珠后，上浮到位于各个罐体顶部的集油器中。

7.根据权利要求6所述的一种萃取有机相分离回收方法，其特征在于：最后一级罐体的出口连通有出水管（15），所述出水管（15）上分支有取样管道，用于对经过各个罐体处理后的水质进行取样检测。

8.根据权利要求6所述的萃取有机相分离回收装置，其特征在于：所处理油水中的沉淀物经各个罐体上腔室下方设置的排污口（19）排出。