CN104630469A - 一种联合脱除硫酸锌溶液中有机物和镁离子的方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种联合脱除硫酸锌溶液中有机物和镁离子的方法及其装置,属于有色冶金领域,本发明将硫酸锌溶液加入到加压雾化脱除硫酸锌溶液中有机物的装置中,先雾化处理,再进行切割分配,最后强化搅拌,不断供入氧气,保证气体循环,氧气与溶液和雾化后的溶液充分反应,将硫酸锌溶液不断循环处理,实现硫酸锌溶液中有机物的脱除;脱除有机物后的溶液通过导管排到浓缩罐体,对溶液进行加压,提高温度,再加入硫酸盐晶种,恒温进行浓缩沉降,使硫酸锌溶液镁离子脱除,本发明使溶液与氧气接触反应,使溶液中的有机物分解生成CO2与H2,使有机物分解脱除,降低生产成本,将溶液中镁离子脱除,避免产生沉锌渣,经脱除有机物和镁离子的溶液质量稳定。
Description
技术领域
本发明涉及一种在湿法炼锌过程中将溶液中镁离子和有机物高效脱除的方法,属于有色冶金领域,具体公开了一种联合脱除硫酸锌溶液中有机物和镁离子的方法及其装置。
背景技术
在湿法炼锌过程中,如果镁离子一直在高位运行,就会对整个生产过程带来了很大的负面影响,导致新液含锌无法提高至正常水平,电解锌片产量也无法达到高水平,如何长期排镁是业界一直关注的问题。
国外有些湿法炼锌厂,当硫化锌精矿含镁高于0.6%时,采用稀硫酸洗涤法除去镁,使镁以硫酸镁进入到洗涤液中排出。这种方法能有效地去除硫化锌精矿中的镁。但由于增加了一个工艺过程,仍然会带来金属的损耗,如果硫化锌精矿含有氧化锌、碳酸锌时,这部分锌也在酸洗时进入到酸洗液中,造成回收困难。
工业生产中,多采用鼓风式空气冷却塔,冷却经净化后的新液,新液从50℃以上,在冷却塔内降至40~45℃时放置在大型的新液储槽内,自然缓慢冷却,镁盐生成结晶,在储槽内壁和槽底沉积,随着时间的增加,储槽内壁四周和槽底形成块状的结晶物。定期清除结晶物,以达到除去钙镁的目的。也有的将新液与废液混合加入到空气冷却塔共同冷却,硫酸镁结晶在冷却塔内或在塔底集液池中析出。还有的厂用部分废液生产硫酸锌,从而镁通过硫酸锌副产品部分开路。但这些方法除钙镁都不彻底,也有采用膜渗析法将阴、阳离子分开,仍然无法将镁与锌有效分离。
比较彻底的是中和法排镁,包括电解废液排镁以及弱酸浸渣水洗液排镁,但是电解废液排镁由于电解废液含酸高、含锌低、且有价金属含量低,导致中和排镁过程中石灰粉耗量大,渣处理的费用高;弱酸浸渣水洗液排镁的方法有一定量的铜、镉有价金属,在排镁过程中损失掉,需增加的设备也较多,也不宜推广使用。
在湿法锌冶金过程中,溶液中的有机物过高会影响溶液净化电解生产过程,造成电解电流效率降低、直流能耗增加,整体生产成本增加。而现有的脱除硫酸锌溶液中有机物的方法是需要加入吸附剂或其它添加剂,吸附剂或添加剂综合循环利用、回收难度大,整体生产成本高。
发明内容
为了克服现有技术的不足,本发明提供了一种联合脱除硫酸锌溶液中有机物和镁离子的方法及其装置,在不改变现有湿法炼锌流程的情况下,通过加压雾化和强化搅拌,使硫酸锌溶液中的有机物分解生成CO2与H2,提高硫酸锌溶液中有机物分解脱除率,降低生产成本,并通过对脱除有机物溶液进行加压和浓缩沉降,将溶液中镁离子高效脱除,避免产生沉锌渣,且脱除有机物和镁离子之后的硫酸锌溶液质量稳定。
为了达到上述目的,本发明提出如下技术方案:
一种联合脱除硫酸锌溶液中有机物和镁离子的方法,具体步骤为:
1)将湿法冶金过程中产生的有机物含量COD值为300-850mg/L、Mg2+ 浓度为12-65 g/L、PH值为2.5—5.4的硫酸锌溶液,利用加压装置将压强提高至0.5-4.5MPa,同时,利用加热装置将硫酸锌溶液温度提高到120-250℃;
2)将经过加压加热处理的硫酸锌溶液加入到加压雾化脱除硫酸锌溶液中有机物的装置内,首先,利用装置中的雾化器6将硫酸锌溶液进行雾化,使硫酸锌溶液分散成颗粒状和细线状;
3) 雾化后的硫酸锌溶液在装置的雾化区2内与氧气充分反应凝结成液体颗粒后,沉降到雾化区2底部的溶液分配筛3进行切割分配;
4)硫酸锌溶液经切割分配后,进入到装置的搅拌区4,对硫酸锌溶液进行强化搅拌,加速溶液中有机物的分解反应;
5)保持装置内的气体循环,并不断补入氧气,控制装置内氧分压为0.5-4.5 MPa,循环气体从循环气体入口10进入溶液底部,实现气-液反应,循环气体与搅拌区4的溶液充分反应后进入装置上部空间,再与雾化的溶液接触反应,实现气-汽反应,同时,控制硫酸锌溶液温度在120-250℃;
6)保持氧分压和硫酸锌溶液温度不变,将装置内的溶液不断循环雾化,反应时间为30-180分钟,实现硫酸锌溶液中有机物的有效脱出;
7)脱除有机物后的硫酸锌溶液由溶液出口8通过导管23和浓缩罐体19上的溶液入口27加入到浓缩罐体19内;利用加压装置将压强提高至0.5- 4.5MPa;
8)把硫酸锌溶液加压到0.5- 4.5Mpa后,通过加温装置将硫酸溶液温度提高到120-250℃,由浓缩装置的晶种加入口26加入硫酸盐晶种,保持温度在120-250℃,进行浓缩沉降0.5-6小时;
9)浓缩沉降完成后,将合格的硫酸锌溶液从装置的合格溶液出口24排出,再送到下一工序进行处理,同时,溶液循环系统不断补入新的待处理溶液,实现连续生产作业;
10)浓缩底流由底流排放口21放出进行过滤,滤液返回到加压装置再次处理,滤渣采用反火法系统进行处理。
作为优选,加压保温条件下进行沉降析出,保持溶液150-250℃的温度使硫酸锌溶液中的Mg2+沉降。
作为优选,浓缩沉降过程中加入硫酸镁晶种,促进溶液中镁离子的析出沉降。
以上所述的联合脱除硫酸锌溶液中有机物和镁离子的装置主要由压力罐体1、雾化区2、溶液分配筛3、搅拌区4、溶液搅拌机5、雾化器6、搅拌区隔板7、溶液出口8、循环液出口9、循环气体入口10、循环气体出口11、雾化区隔板12、硫酸锌溶液入口13、循环液入口14、循环风机15、输送泵16、循环泵17、供氧口18、浓缩罐体19、圆锥沉降槽20、底流排放口21、支架22、导管23、合格溶液排放口24、排气口25、晶种加入口26、溶液入口27组成;所述的压力罐体1为密闭罐,压力罐体1顶部设有硫酸锌溶液入口13和循环液入口14,压力罐体1内部设有溶液分配筛3,溶液分配筛3将压力罐体1分为雾化区2和搅拌区4,溶液分配筛3上部的雾化区2内设有雾化区隔板12和雾化器6,硫酸锌溶液入口13和循环液入口14分别与雾化器6相连通,溶液分配筛3下部的搅拌区4内设有搅拌区隔板7,所述的溶液搅拌机5固定在压力罐体1上并伸入到搅拌区4内,压力罐体1的底部设有循环液出口9和循环气体入口10,所述的循环液出口9与循环液入口14通过循环泵17和输送管道构成循环,所述的循环气体出口11与循环气体入口10通过循环风机15和输送管道构成循环,硫酸锌溶液入口13通过输送管道与输送泵16相连,供氧口18通过输氧管道与循环气体入口10相连,所述的溶液出口8设置在压力罐体1的中部,溶液出口8通过导管23与溶液入口27连接,所述的浓缩罐体19为密闭罐,下方设置有圆锥沉降槽20,溶液入口27位于浓缩罐体19的上部,晶种加入口26和排气口25设置在浓缩罐体19的顶部,合格溶液排放口24位于浓缩罐体19的中下部,底流排放口21设置在圆锥沉降槽20的底部,支架22设置在浓缩罐体19的底部。
作为优选,所述的合格溶液排放口24位于浓缩罐体19中下部的三分之一处。
作为优选,所述的圆锥沉降槽20的沉降槽锥体角度为40-55°。
本发明的有益效果:
在不改变现有湿法炼锌流程的情况下,通过加压雾化和强化搅拌,使硫酸锌溶液中的有机物分解生成CO2与H2,提高硫酸锌溶液中有机物分解脱除率,降低生产成本,并通过对脱除有机物的溶液进行加压和浓缩沉降,将溶液中镁离子高效脱除,避免产生沉锌渣,且脱除有机物和镁离子之后的硫酸锌溶液质量稳定。
附图说明
图1为本发明一种联合脱除硫酸锌溶液中有机物和镁离子装置结构图。
图中, 1-压力罐体、2-雾化区、3-溶液分配筛、4-搅拌区、5-溶液搅拌机、6-雾化器、7-搅拌区隔板、8-溶液出口、9-循环液出口、10-循环气体入口、11-循环气体出口、12-雾化区隔板、13-硫酸锌溶液入口、14-循环液入口、15-循环风机、16-输送泵、17-循环泵、18-供氧口、19-浓缩罐体、20-圆锥沉降槽、21-底流排放口、22-支架、23-导管、24-合格溶液排放口、25-排气口、26-晶种加入口、27-溶液入口。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例和附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
一种联合脱除硫酸锌溶液中有机物和镁离子的方法,具体步骤为:
1)将湿法冶金过程中产生的有机物含量COD值为300-850 mg/L、Mg2+ 浓度为12-65 g/L、PH值为2.5—5.4的硫酸锌溶液,利用加压装置将压强提高至0.5-4.5 MPa,同时,利用加热装置将硫酸锌溶液温度提高到120-250℃;
2)将经过加压加热处理的硫酸锌溶液加入到加压雾化脱除硫酸锌溶液中有机物的装置内,首先,利用装置中的雾化器6将硫酸锌溶液进行雾化,使硫酸锌溶液分散成颗粒状和细线状;
3)雾化后的硫酸锌溶液在装置的雾化区2内与氧气充分反应凝结成液体颗粒后,沉降到雾化区2底部的溶液分配筛3进行切割分配;
4) 硫酸锌溶液经切割分配后,进入到装置的搅拌区4,对硫酸锌溶液进行强化搅拌,加速溶液中有机物的分解反应;
5) 保持装置内的气体循环,并不断补入氧气,控制装置内氧分压为0.5-4.5 MPa,循环气体从循环气体入口10进入溶液底部,实现气-液反应,循环气体与搅拌区4的溶液充分反应后进入装置上部空间,再与雾化的溶液接触反应,实现气-汽反应,同时,控制硫酸锌溶液温度在120-250℃;
6)保持氧分压和硫酸锌溶液温度不变,将装置内的溶液不断循环雾化,反应时间为30-180分钟,实现硫酸锌溶液中有机物的有效脱出;
7)脱除有机物后的硫酸锌溶液由溶液出口8通过导管23和浓缩罐体19上的溶液入口27加入到浓缩罐体19内;利用加压装置将压强提高至0.5- 4.5MPa;
8)把硫酸锌溶液加压到0.5- 4.5Mpa后,通过加温装置将硫酸溶液温度提高到120-250℃,由浓缩装置的晶种加入口26加入硫酸盐晶种,保持温度在120-250℃,进行浓缩沉降0.5-6小时;
9)浓缩沉降完成后,将合格的硫酸锌溶液从装置的合格溶液出口24排出,再送到下一工序进行处理,同时,溶液循环系统不断补入新的待处理溶液,实现连续生产作业;
10)浓缩底流由底流排放口21放出进行过滤,滤液返回到加压装置再次处理,滤渣采用反火法系统进行处理。
作为优选,加压保温条件下进行沉降析出,保持溶液150-250℃的温度使硫酸锌溶液中的Mg2+沉降。
作为优选,浓缩沉降过程中加入硫酸镁晶种,促进溶液中镁离子的析出沉降。
如图1所示,以上所述的联合脱除硫酸锌溶液中有机物和镁离子的装置主要由压力罐体1、雾化区2、溶液分配筛3、搅拌区4、溶液搅拌机5、雾化器6、搅拌区隔板7、溶液出口8、循环液出口9、循环气体入口10、循环气体出口11、雾化区隔板12、硫酸锌溶液入口13、循环液入口14、循环风机15、输送泵16、循环泵17、供氧口18、浓缩罐体19、圆锥沉降槽20、底流排放口21、支架22、导管23、合格溶液排放口24、排气口25、晶种加入口26、溶液入口27组成;所述的压力罐体1为密闭罐,压力罐体1顶部设有硫酸锌溶液入口13和循环液入口14,压力罐体1内部设有溶液分配筛3,溶液分配筛3将压力罐体1分为雾化区2和搅拌区4,溶液分配筛3上部的雾化区2内设有雾化区隔板12和雾化器6,硫酸锌溶液入口13和循环液入口14分别与雾化器6相连通,溶液分配筛3下部的搅拌区4内设有搅拌区隔板7,所述的溶液搅拌机5固定在压力罐体1上并伸入到搅拌区4内,压力罐体1的底部设有循环液出口9和循环气体入口10,所述的循环液出口9与循环液入口14通过循环泵17和输送管道构成循环,所述的循环气体出口11与循环气体入口10通过循环风机15和输送管道构成循环,硫酸锌溶液入口13通过输送管道与输送泵16相连,供氧口18通过输氧管道与循环气体入口10相连,所述的溶液出口8设置在压力罐体1的中部,溶液出口8通过导管14与溶液入口27连接,所述的浓缩罐体19为密闭压力罐体,下方设置有圆锥沉降槽20,溶液入口27位于浓缩罐体19的上部,晶种加入口26和排气口25设置在浓缩罐体19的顶部,合格溶液排放口24位于浓缩罐体19的中下部,底流排放口21设置在圆锥沉降槽20的底部,支架22设置在浓缩罐体19的底部。
作为优选,所述的合格溶液排放口24位于浓缩罐体19中下部的三分之一处。
作为优选,所述的圆锥沉降槽20的沉降槽锥体角度为40-55°。
实施例1
一种联合脱除硫酸锌溶液中有机物和镁离子的方法,具体步骤为:
1)将湿法冶金过程中产生的有机物含量COD值为300 mg/L、Mg2+ 浓度为12 g/L、PH值为2.5的硫酸锌溶液,利用加压装置将压强提高至0.5 MPa,同时,利用加热装置将硫酸锌溶液温度提高到120℃;
2)将经过加压加热处理的硫酸锌溶液加入到加压雾化脱除硫酸锌溶液中有机物的装置内,首先,利用装置中的雾化器6将硫酸锌溶液进行雾化,使硫酸锌溶液分散成颗粒状和细线状;
3)雾化后的硫酸锌溶液在装置的雾化区2内与氧气充分反应凝结成液体颗粒后,沉降到雾化区2底部的溶液分配筛3进行切割分配;
4) 硫酸锌溶液经切割分配后,进入到装置的搅拌区4,对硫酸锌溶液进行强化搅拌,加速溶液中有机物的分解反应;
5)保持装置内的气体循环,并不断补入氧气,控制装置内氧分压为0.5 MPa,循环气体从循环气体入口10进入溶液底部,实现气-液反应,循环气体与搅拌区4的溶液充分反应后进入装置上部空间,再与雾化的溶液接触反应,实现气-汽反应,同时,控制硫酸锌溶液温度在120 ℃;
6)保持氧分压和硫酸锌溶液温度不变,将装置内的溶液不断循环雾化,反应时间为180分钟,实现硫酸锌溶液中有机物的有效脱出;
7)脱除有机物后的硫酸锌溶液由溶液出口8通过导管23和浓缩罐体19上的溶液入口27加入到浓缩罐体19内;利用加压装置将浓缩罐体19内压强提高为0.5 MPa;
8)浓缩罐体19内压强提高为0.5 MPa后,通过加温装置将硫酸溶液温度保持为120 ℃,由浓缩装置的晶种加入口26加入硫酸盐晶种,保持温度在120 ℃,进行浓缩沉降6小时;
9)浓缩沉降完成后,将合格的硫酸锌溶液从装置的合格溶液出口24排出,再送到下一工序进行处理,同时,溶液循环系统不断补入新的待处理溶液,实现连续生产作业;
10)浓缩底流由底流排放口21放出进行过滤,滤液返回到加压装置再次处理,滤渣采用反火法系统进行处理。
实施例2
一种联合脱除硫酸锌溶液中有机物和镁离子的方法,具体步骤为:
1)将湿法冶金过程中产生的有机物含量COD值为300 mg/L、Mg2+ 浓度为65 g/L、PH值为5.4的硫酸锌溶液,利用加压装置将压强提高至0.5 MPa,同时,利用加热装置将硫酸锌溶液温度提高到120 ℃;
2)将经过加压加热处理的硫酸锌溶液加入到加压雾化脱除硫酸锌溶液中有机物的装置内,首先,利用装置中的雾化器6将硫酸锌溶液进行雾化,使硫酸锌溶液分散成颗粒状和细线状;
3)雾化后的硫酸锌溶液在装置的雾化区2内与氧气充分反应凝结成液体颗粒后,沉降到雾化区2底部的溶液分配筛3进行切割分配;
4) 硫酸锌溶液经切割分配后,进入到装置的搅拌区4,对硫酸锌溶液进行强化搅拌,加速溶液中有机物的分解反应;
5) 保持装置内的气体循环,并不断补入氧气,控制装置内氧分压为0.5 MPa,循环气体从循环气体入口10进入溶液底部,实现气-液反应,循环气体与搅拌区4的溶液充分反应后进入装置上部空间,再与雾化的溶液接触反应,实现气-汽反应,同时,控制硫酸锌溶液温度在120℃;
6)保持氧分压和硫酸锌溶液温度不变,将装置内的溶液不断循环雾化,反应时间为180分钟,实现硫酸锌溶液中有机物的有效脱出;
7)脱除有机物后的硫酸锌溶液由溶液出口8通过导管23和浓缩罐体19上的溶液入口27加入到浓缩罐体19内;利用加压装置将压强提高至4.5MPa;
8)把硫酸锌溶液加压到4.5Mpa后,通过加温装置将硫酸溶液温度提高到250℃,由浓缩装置的晶种加入口26加入硫酸盐晶种,保持温度在250℃,进行浓缩沉降0.5小时;
9)浓缩沉降完成后,将合格的硫酸锌溶液从装置的合格溶液出口24排出,再送下一工序进行处理,同时,溶液循环系统不断补入新的待处理溶液,实现连续生产作业;
10)浓缩底流由底流排放口21放出进行过滤,滤液返回到加压装置再次处理,滤渣采用反火法系统进行处理。
实施例3
一种联合脱除硫酸锌溶液中有机物和镁离子的方法,具体步骤为:
1)将湿法冶金过程中产生的有机物含量COD值为850 mg/L、Mg2+ 浓度为65 g/L、PH值为5.4的硫酸锌溶液,利用加压装置将压强提高至4.5 MPa,同时,利用加热装置将硫酸锌溶液温度提高到250℃;
2)将经过加压加热处理的硫酸锌溶液加入到加压雾化脱除硫酸锌溶液中有机物的装置内,首先,利用装置中的雾化器6将硫酸锌溶液进行雾化,使硫酸锌溶液分散成颗粒状和细线状;
3)雾化后的硫酸锌溶液在装置的雾化区2内与氧气充分反应凝结成液体颗粒后,沉降到雾化区2底部的溶液分配筛3进行切割分配;
4) 硫酸锌溶液经切割分配后,进入到装置的搅拌区4,对硫酸锌溶液进行强化搅拌,加速溶液中有机物的分解反应;
5) 保持装置内的气体循环,并不断补入氧气,控制装置内氧分压为4.5 MPa,循环气体从循环气体入口10进入溶液底部,实现气-液反应,循环气体与搅拌区4的溶液充分反应后进入装置上部空间,再与雾化的溶液接触反应,实现气-汽反应,同时,控制硫酸锌溶液温度在250℃;
6)保持氧分压和硫酸锌溶液温度不变,将装置内的溶液不断循环雾化,反应时间为30分钟,实现硫酸锌溶液中有机物的有效脱出;
7)脱除有机物后的硫酸锌溶液由溶液出口8通过导管23和浓缩罐体19上的溶液入口27加入到浓缩罐体19内;利用加压装置将压强提高至4.5MPa;
8)把硫酸锌溶液加压到4.5Mpa后,通过加温装置将硫酸溶液温度提高为250℃,由浓缩装置的晶种加入口26加入硫酸盐晶种,保持温度在250℃,进行浓缩沉降0.5小时;
9)浓缩沉降完成后,将合格的硫酸锌溶液从装置的合格溶液出口24排出,再送下一工序进行处理,同时,溶液循环系统不断补入新的待处理溶液,实现连续生产作业;
10)浓缩底流由底流排放口21放出进行过滤,滤液返回到加压装置再次处理,滤渣采用反火法系统进行处理。
实施例4
一种联合脱除硫酸锌溶液中有机物和镁离子的方法,具体步骤为:
1)将湿法冶金过程中产生的有机物含量COD值为850 mg/L、Mg2+ 浓度为12 g/L、PH值为2.5的硫酸锌溶液,利用加压装置将压强提高至4.5 MPa,同时,利用加热装置将硫酸锌溶液温度提高到250℃;
2)将经过加压加热处理的硫酸锌溶液加入到加压雾化脱除硫酸锌溶液中有机物的装置内,首先,利用装置中的雾化器6将硫酸锌溶液进行雾化,使硫酸锌溶液分散成颗粒状和细线状;
3)雾化后的硫酸锌溶液在装置的雾化区2内与氧气充分反应凝结成液体颗粒后,沉降到雾化区2底部的溶液分配筛3进行切割分配;
4) 硫酸锌溶液经切割分配后,进入到装置的搅拌区4,对硫酸锌溶液进行强化搅拌,加速溶液中有机物的分解反应;
5) 保持装置内的气体循环,并不断补入氧气,控制装置内氧分压为4.5 MPa,循环气体从循环气体入口10进入溶液底部,实现气-液反应,循环气体与搅拌区4的溶液充分反应后进入装置上部空间,再与雾化的溶液接触反应,实现气-汽反应,同时,控制硫酸锌溶液温度在250℃;
6)保持氧分压和硫酸锌溶液温度不变,将装置内的溶液不断循环雾化,反应时间为30-180分钟,实现硫酸锌溶液中有机物的有效脱出;
7)脱除有机物后的硫酸锌溶液由溶液出口8通过导管23和浓缩罐体19上的溶液入口27加入到浓缩罐体19内;利用加压装置将压强提高至0.5MPa;
8)把硫酸锌溶液加压到0.5Mpa后,通过加温装置将硫酸溶液温度提高到120℃,由浓缩装置的晶种加入口26加入硫酸盐晶种,保持温度在120℃,进行浓缩沉降6小时;
9)浓缩沉降完成后,将合格的硫酸锌溶液从装置的合格溶液出口24排出,再送到下一工序进行处理,同时,溶液循环系统不断补入新的待处理溶液,实现连续生产作业;
10)浓缩底流由底流排放口21放出进行过滤,滤液返回到加压装置再次处理,滤渣采用反火法系统进行处理。
实施例5
作为优选,一种联合脱除硫酸锌溶液中有机物和镁离子的方法,具体步骤为:
1)将湿法冶金过程中产生的有机物含量COD值为680 mg/L、Mg2+ 浓度为23.5 g/L、PH值为4.5 的硫酸锌溶液,利用加压装置将压强提高至1.0 MPa,同时,利用加热装置将硫酸锌溶液温度提高到150℃;
2)将经过加压加热处理的硫酸锌溶液加入到加压雾化脱除硫酸锌溶液中有机物的装置内,首先,利用装置中的雾化器6将硫酸锌溶液进行雾化,使硫酸锌溶液分散成颗粒状和细线状;
3)雾化后的硫酸锌溶液在装置的雾化区2内与氧气充分反应凝结成液体颗粒后,沉降到雾化区2底部的溶液分配筛3进行切割分配;
4) 硫酸锌溶液经切割分配后,进入到装置的搅拌区4,对硫酸锌溶液进行强化搅拌,加速溶液中有机物的分解反应;
5) 保持装置内的气体循环,并不断补入氧气,控制装置内氧分压为1.5 MPa,循环气体从循环气体入口10进入溶液底部,实现气-液反应,循环气体与搅拌区4的溶液充分反应后进入装置上部空间,再与雾化的溶液接触反应,实现气-汽反应,同时,控制硫酸锌溶液温度在160℃;
6)保持氧分压和硫酸锌溶液温度不变,将装置内的溶液不断循环雾化,反应时间为60分钟,实现硫酸锌溶液中有机物的有效脱出;此时,完成硫酸锌溶液中有机物的有效脱出硫酸锌溶液有机物含量降低86.74%;
7)脱除有机物后的硫酸锌溶液由溶液出口8通过导管23和浓缩罐体19上的溶液入口27加入到浓缩罐体19内;利用加压装置将压强提高至1.2 MPa;
8)把硫酸锌溶液加压到1.2 Mpa后,通过加温装置将硫酸溶液温度提高到160℃,由浓缩装置的晶种加入口26加入硫酸盐晶种,保持温度在160℃,进行浓缩沉降2小时;
9)浓缩沉降完成后,将合格的硫酸锌溶液从装置的合格溶液出口24排出,再送到下一工序进行处理,同时,溶液循环系统不断补入新的待处理溶液,实现连续生产作业;
10)浓缩底流由底流排放口21放出进行过滤,滤液返回到加压装置再次处理,滤渣采用反火法系统进行处理,此时沉镁加压罐体上清硫酸锌溶液含Mg2+:13.2 g/L液。
在湿法锌冶金过程中,溶液中的有机物过高会影响溶液净化电解生产过程,造成电解电流效率降低、直流能耗增加,从而引起烧板、返溶和起疱钉等现象的发生,使得整体生产成本增加。使用本发明提供的加压雾化脱除硫酸锌溶液中有机物的方法及其装置,对含有机物的硫酸锌溶液进行处理,能有效脱除有机物,其效果分析如下:
有机物含量COD值为400 mg/L,PH值为5.2的硫酸锌溶液,在氧分压为1.0 MPa,温度控制在150℃的条件下,循环处理60分钟,有机物含量降低了86.52%;有机物含量COD值为650 mg/L,PH值为4.5的硫酸锌溶液,在氧分压为1.2 MPa,温度控制在150℃的条件下,循环处理120分钟,有机物含量降低了88.47%;有机物含量COD值为850 mg/L,PH值为2.6的硫酸锌溶液,在氧分压为1.5 MPa,温度控制在160℃的条件下,循环处理180分钟,有机物含量降低了80.74%。目前,在现有技术中没有较好的去除硫酸锌溶液中有机物的方法,而从本方法数据上可看出,使用本发明提供的方法能有效脱除有机物,减少湿法锌冶金过程中烧板、返溶和起疱钉等现象的发生,从而降低整个生产成本。
同时,采用本申请所记载的技术方案在湿法炼锌过程中将溶液中镁离子高效脱除,实现溶液中的镁离子有效脱除,减少生产过程中和沉锌渣的产出。中和沉锌渣由原来未使用该系统前的10吨,降低至使用该方法和装置后的3吨,一种加压脱除硫酸锌溶液镁离子的方法可提高镁离子70%的脱除效率。
本发明在不改变现有湿法炼锌流程的情况下,保持湿法锌冶金过程镁离子的平衡,在湿法炼锌过程中将溶液中镁离子高效脱除,避免产出中和沉锌渣,通过加压雾化和强化搅拌,使硫酸锌溶液中的有机物分解生成CO2与H2,提高硫酸锌溶液中有机物分解脱除率,降低生产成本,且脱除有机物的硫酸锌溶液质量稳定。
最终,以上实施例和附图仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管通过上述实施例已经对本发明进行了详细的描述,但本领域技术人员应当理解,可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变,而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。
Claims (6)
1.一种联合脱除硫酸锌溶液中有机物和镁离子的方法,其特征在于,具体步骤为:
1)将湿法冶金过程中产生的有机物含量COD值为300-850mg/L、Mg2+ 浓度为12-65 g/L、PH值为2.5—5.4的硫酸锌溶液,利用加压装置将压强提高至0.5-4.5MPa,同时,利用加热装置将硫酸锌溶液温度提高到120-250℃;
2)将经过加压加热处理的硫酸锌溶液加入到加压雾化脱除硫酸锌溶液中有机物的装置内,首先,利用装置中的雾化器(6)将硫酸锌溶液进行雾化,使硫酸锌溶液分散成颗粒状和细线状;
3)雾化后的硫酸锌溶液在装置的雾化区(2)内与氧气充分反应凝结成液体颗粒后,沉降到雾化区(2)底部的溶液分配筛(3)进行切割分配;
4) 硫酸锌溶液经切割分配后,进入到装置的搅拌区(4),对硫酸锌溶液进行强化搅拌,加速溶液中有机物的分解反应;
5)保持装置内的气体循环,并不断补入氧气,控制装置内氧分压为0.5-4.5MPa,循环气体从循环气体入口(10)进入溶液底部,实现气-液反应,循环气体与搅拌区(4)的溶液充分反应后进入装置上部空间,再与雾化的溶液接触反应,实现气-汽反应,同时,控制硫酸锌溶液温度在120-250℃;
6)保持氧分压和硫酸锌溶液温度不变,将装置内的溶液不断循环雾化,反应时间为30-180分钟,实现硫酸锌溶液中有机物的有效脱出;
7)脱除有机物后的硫酸锌溶液由溶液出口(8)通过导管(23)和浓缩罐体(19)上的溶液入口(27)加入到浓缩罐体(19)内;利用加压装置将压强提高至0.5- 4.5MPa;
8)把硫酸锌溶液加压到0.5- 4.5Mpa后,通过加温装置将硫酸溶液温度提高到120-250℃,由浓缩装置的晶种加入口(26)加入硫酸盐晶种,保持温度在120-250℃,进行浓缩沉降0.5-6小时;
9)浓缩沉降完成后,将合格的硫酸锌溶液从装置的合格溶液出口(24)排出,再送到下一工序进行处理,同时,溶液循环系统不断补入新的待处理溶液,实现连续生产作业;
10)浓缩底流由底流排放口(21)放出进行过滤,滤液返回到加压装置再次处理,滤渣采用反火法系统进行处理。
2.根据权利要求1所述的一种联合脱除硫酸锌溶液中有机物和镁离子的方法,其特征在于:加压保温条件下进行沉降析出,保持溶液150-250℃的温度使硫酸锌溶液中的Mg2+沉降。
3.根据权利要求1所述的一种联合脱除硫酸锌溶液中有机物和镁离子的方法,其特征在于:浓缩沉降过程中加入硫酸镁晶种,促进溶液中镁离子的析出沉降。
4.根据以上任意一项权利要求中所述的一种联合脱除硫酸锌溶液中有机物和镁离子的装置,其特征在于:所述的一种联合脱除硫酸锌溶液中有机物和镁离子的装置主要由压力罐体(1)、雾化区(2)、溶液分配筛(3)、搅拌区(4)、溶液搅拌机(5)、雾化器(6)、搅拌区隔板(7)、溶液出口(8)、循环液出口(9)、循环气体入口(10)、循环气体出口(11)、雾化区隔板(12)、硫酸锌溶液入口(13)、循环液入口(14)、循环风机(15)、输送泵(16)、循环泵(17)、供氧口(18)、浓缩罐体(19)、圆锥沉降槽(20)、底流排放口(21)、支架(22)、导管(23)、合格溶液排放口(24)、排气口(25)、晶种加入口(26)、溶液入口(27)组成;所述的压力罐体(1)为密闭罐,压力罐体(1)顶部设有硫酸锌溶液入口(13)和循环液入口(14),压力罐体(1)内部设有溶液分配筛(3),溶液分配筛(3)将压力罐体(1)分为雾化区(2)和搅拌区(4),溶液分配筛(3)上部的雾化区(2)内设有雾化区隔板(12)和雾化器(6),硫酸锌溶液入口(13)和循环液入口(14)分别与雾化器(6)相连通,溶液分配筛(3)下部的搅拌区(4)内设有搅拌区隔板(7),所述的溶液搅拌机(5)固定在压力罐体(1)上并伸入到搅拌区(4)内,压力罐体(1)的底部设有循环液出口(9)和循环气体入口(10),所述的循环液出口(9)与循环液入口(14)通过循环泵(17)和输送管道构成循环,所述的循环气体出口(11)与循环气体入口(10)通过循环风机(15)和输送管道构成循环,硫酸锌溶液入口(13)通过输送管道与输送泵(16)相连,供氧口(18)通过输氧管道与循环气体入口(10)相连,所述的溶液出口(8)设置在压力罐体(1)的中部,溶液出口(8)通过导管(14)与溶液入口(27)连接,所述的浓缩罐体(19)为密闭压力罐体,下方设置有圆锥沉降槽(20),溶液入口(27)位于浓缩罐体(19)的上部,晶种加入口(26)和排气口(25)设置在浓缩罐体(19)的顶部,合格溶液排放口(24)位于浓缩罐体(19)的中下部,底流排放口(21)设置在圆锥沉降槽(20)的底部,支架(22)设置在浓缩罐体(19)的底部。
5.根据权利要求4所述的一种联合脱除硫酸锌溶液中有机物和镁离子的装置,其特征在于:所述的合格溶液排放口(24)位于浓缩罐体(19)中下部的三分之一处。
6.根据权利要求4所述的一种联合脱除硫酸锌溶液中有机物和镁离子的装置,其特征在于:所述的圆锥沉降槽(20)的沉降槽锥体角度为40-55°。
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