CN105233698A - 一种硫酸亚铁过滤系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种硫酸亚铁过滤系统，其创新点在于：包括一内循环过滤系统，包括四个两两串联后并联的陶瓷膜组件，内循环过滤系统连接有进料系统和浓液排出系统，还包括一陶瓷膜酸洗系统，该陶瓷膜酸洗系统包括酸洗罐、酸洗液回流管、酸洗液进液管、洗后液回流管。本发明的优点在于：本发明中，四个陶瓷膜组件采用两两串联后并联的方式，并配合循环泵构成两个内循环过滤回路，使得不断变浓的硫酸亚铁悬浮液在该回路中不断循环，使其沿管壁方向移动不断冲刷陶瓷膜管内壁，降低二氧化钛颗粒及其他杂质附着在管内壁的几率，避免膜通量快速下降影响正常过滤，延长使用周期。

Description

一种硫酸亚铁过滤系统

技术领域

本发明涉及一种硫酸亚铁生产设备，特别涉及一种硫酸亚铁过滤系统。

背景技术

硫酸亚铁可用于制铁盐、氧化铁颜料、媒染剂、净水剂、防腐剂、消毒剂等，在以硫酸法制备钛白粉的过程中，会产生副产品稀硫酸，稀硫酸的浓度在20~25%左右，再通过稀硫酸与铁屑、铁粉反应生成硫酸亚铁，既可以消耗稀硫酸，又可以生产硫酸亚铁产品，达到环保与经济效益的双丰收。但硫酸亚铁产品中含有一定的钛离子，其实际浓度在90%左右，其需要将其去除以便得到更高纯度的硫酸亚铁。

传统的方法是通过自然沉淀法或者压滤法进行去除，自然沉淀法通过在储存有该硫酸亚铁悬浮液的池子中，通过置入铜块置换并自然沉淀来实现，该方法周期长，极大的影响了生产效率。而压滤法则是通过板框上的滤布来进行压力过滤，利用二氧化钛不溶于水来去除，但其存在的缺陷在于：压滤过程中，在压力作用下二氧化钛颗粒不断的被滤布挡住，并吸附在滤布上，压滤一段时间后就需要将堵塞在滤布上的二氧化钛颗粒清理掉，否则大大的降低压滤效率，因此需要频繁的清理工作。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能够快速去除二氧化钛颗粒且无需频繁清理的硫酸亚铁过滤系统。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种硫酸亚铁过滤系统，其创新点在于：包括一内循环过滤系统，包括第一陶瓷膜组件、第二陶瓷膜组件、第三陶瓷膜组件、第四陶瓷膜组件、第一缓冲罐、第二缓冲罐、循环泵；所述第一陶瓷膜组件、第二陶瓷膜组件、第三陶瓷膜组件、第四陶瓷膜组件结构相同，均具有一个陶瓷管膜，以及一与陶瓷膜管内连通的进口、一与陶瓷膜管内连通的浓液出口、一与陶瓷膜管外连通的清液出口；所述第一、二陶瓷膜组件的进口与第一缓冲罐连通，第一陶瓷膜组件的浓液出口与第四陶瓷膜组件的进口通过内循环管道A连通，第二陶瓷膜组件的浓液出口与第三陶瓷膜组件的进口通过内循环管道B连通，第三、四陶瓷膜组件的浓液出口与第二缓冲罐连通，所述第一缓冲罐与第二缓冲罐通过内循环管道C连通，并在内循环管道C上安装循环泵；一进料系统，包括原液进料管、进料泵，该原液进料管接入内循环过滤系统的内循环管道C，并在原液进料管上安装进料泵；一清液收集系统，包括第三缓冲罐、第四缓冲罐、第一清液支管、第二清液支管、第三清液支管、第四清液支管、清液总管；所述第一、四陶瓷膜组件的清液出口分别通过第一清液支管、第四清液支管与第三缓冲罐连通，所述第二、三陶瓷膜组件的清液出口分别通过第二清液支管、第三清液支管与第四缓冲罐连通，所述第三、四缓冲罐还与清液总管连通，并在清液总管上安装清液控制阀门；一浓液排出系统，包括浓液排出管、浓液控制阀门，所述浓液排出管与第二缓冲罐连通，并在浓液排出管上安装浓液控制阀门；一陶瓷膜酸洗系统，包括酸洗罐、酸洗液回流管、酸洗液进液管、洗后液回流管；酸洗罐顶部具有一个洁净酸洗液回流口和一个洗后液回流口，酸洗罐底部具有一个酸洗液出口；所述酸洗液出口通过酸洗液进液管与进料系统的原液进料管连通，并在酸洗液进液管上设置酸洗进液阀门；所述酸洗液回流口通过酸洗液回流管与清液总管连通，并在酸洗液回流管上安装酸洗液回流阀门；所述洗后液回流口通过洗后液回流管与内循环过滤系统的第二缓冲罐连通。

优选的，所述第一陶瓷膜组件、第二陶瓷膜组件、第三陶瓷膜组件、第四陶瓷膜组件均还具有一与陶瓷膜管外连通的排污口。

优选的，所述硫酸亚铁过滤系统还包括一气体反冲系统，该气体反冲系统包括反冲进气总管、反冲进气第一支管和反冲进气第二支管；反冲进气总管分别通过反冲进气第一支管、反冲进气第二支管与第三缓冲罐、第四缓冲罐连通，并在反冲进气第一支管、反冲进气第二支管上安装反冲进气第一阀门和反冲进气第二阀门。

本发明的优点在于：

本发明中通过陶瓷膜进行过滤，硫酸亚铁悬浮液在陶瓷膜管内流动，大于管壁膜孔径的二氧化钛颗粒及其他杂质被拦截在膜内侧，管内形成浓液；而小于管壁膜孔径的硫酸根离子、亚铁离子以及水则沿管壁切线的垂直方向渗出管外进入清液侧，形成无杂质的硫酸亚铁清液；切向流模式的过滤方式会延缓污染滤饼的形成，使得产水通量得以长时间保持，若系统长时间运行导致膜通量下降，则再通过反冲洗机构充入清水来进行定时自动清洗陶瓷膜管内壁，大大延长拆卸清洗的周期。

本发明中，四个陶瓷膜组件采用两两串联后并联的方式，并配合循环泵构成两个内循环过滤回路，使得不断变浓的硫酸亚铁悬浮液在该回路中不断循环，使其沿管壁方向移动不断冲刷陶瓷膜管内壁，降低二氧化钛颗粒及其他杂质附着在管内壁的几率，避免膜通量快速下降影响正常过滤，延长使用周期。本发明中由于配备了陶瓷膜酸洗系统，其可通过酸来溶解少量吸附在陶瓷膜管内壁上且不易被冲刷的二氧化钛颗粒，避免频繁拆卸陶瓷膜组件进行清理。

本发明中还可配备一气体反冲系统，在酸洗前提前吹扫陶瓷膜组件管内壁，将吸附在内壁上的二氧化钛颗粒吹扫下来，再由酸洗系统溶解颗粒，双重清理，提高陶瓷膜的清洗效果。

附图说明

图1为本发明硫酸亚铁过滤系统结构示意图。

第一陶瓷膜组件1、第二陶瓷膜组件2、第三陶瓷膜组件3、第四陶瓷膜组件4、第一缓冲罐5、第二缓冲罐6、循环泵7、内循环管道A8、内循环管道B9、内循环管道C10、原液进料管11、进料泵12、第三缓冲罐13、第四缓冲罐14、第一清液支管15、第二清液支管16、第三清液支管17、第四清液支管18、清液总管19、清液控制阀门20、酸洗罐23、酸洗液回流管24、酸洗液进液管25、洗后液回流管26、酸洗进液阀门27、酸洗液回流阀门28、洗后液回流阀门29、反冲进气总管30、反冲进气第一支管31和反冲进气第二支管32、反冲进气第一阀门33和反冲进气第二阀门34。

具体实施方式

如图1所示，包括内循环过滤系统、进料系统、清液收集系统、浓液排出系统、陶瓷膜酸洗系统和气体反冲系统，具体结构如下：

内循环过滤系统，包括第一陶瓷膜组件1、第二陶瓷膜组件2、第三陶瓷膜组件3、第四陶瓷膜组件4、第一缓冲罐5、第二缓冲罐6、循环泵7。

第一陶瓷膜组件1、第二陶瓷膜组件2、第三陶瓷膜组件3、第四陶瓷膜组件4结构相同，均具有一个陶瓷管膜，以及一与陶瓷膜管内连通的进口a、一与陶瓷膜管内连通的浓液出口b、一与陶瓷膜管外连通的清液出口c。第一陶瓷膜组件1、第二陶瓷膜组件2、第三陶瓷膜组件3、第四陶瓷膜组件4均还具有一与陶瓷膜管外连通的排污口g。

其中，第一陶瓷膜组件1、第二陶瓷膜组件2的进口a与第一缓冲罐5连通，第一陶瓷膜组件1的浓液出口b与第四陶瓷膜组件4的进口a通过内循环管道A8连通，第二陶瓷膜组件2的浓液出口b与第三陶瓷膜组件3的进口a通过内循环管道B9连通，第三陶瓷膜组件3、第四陶瓷膜组件4的浓液出口b与第二缓冲罐6连通，第一缓冲罐5与第二缓冲罐6通过内循环管道C10连通，并在内循环管道C10上安装循环泵7。

进料系统，包括原液进料管11、进料泵12和进料控制阀35，该原液进料管11接入内循环过滤系统的内循环管道C10，并在原液进料管11上安装进料泵12。

清液收集系统，包括第三缓冲罐13、第四缓冲罐14、第一清液支管15、第二清液支管16、第三清液支管17、第四清液支管18、清液总管19；第一陶瓷膜组件1、第四陶瓷膜组件4的清液出口c分别通过第一清液支管15、第四清液支管18与第三缓冲罐13连通，第二陶瓷膜组件2、第三陶瓷膜组件3的清液出口c分别通过第二清液支管16、第三清液支管17与第四缓冲罐14连通，第三缓冲罐13、第四缓冲罐14还与清液总管19连通，并在清液总管19上安装清液控制阀门20。

浓液排出系统，包括浓液排出管21、浓液控制阀门22，浓液排出管21与第二缓冲罐6连通，并在浓液排出管21上安装浓液控制阀门22。

陶瓷膜酸洗系统，包括酸洗罐23、酸洗液回流管24、酸洗液进液管25、洗后液回流管26、酸洗进液阀门27、酸洗液回流阀门28；酸洗罐23顶部具有一个洁净酸洗液回流口d和一个洗后液回流口e，酸洗罐底部具有一个酸洗液出口f；其中，酸洗液出口f通过酸洗液进液管25与进料系统的原液进料管11连通，并在酸洗液进液管25上设置酸洗进液阀门27；酸洗液回流口d通过酸洗液回流管24与清液总管19连通，并在酸洗液回流管24上安装酸洗液回流阀门28；洗后液回流口e通过洗后液回流管26与内循环过滤系统的第二缓冲罐6连通，并在洗后液回流管26上安装洗后液回流阀门29。

本发明中，硫酸亚铁过滤系统还包括一气体反冲系统，该气体反冲系统包括反冲进气总管30、反冲进气第一支管31和反冲进气第二支管32；反冲进气总管30分别通过反冲进气第一支管31、反冲进气第二支管32与第三缓冲罐13、第四缓冲罐14连通，并在反冲进气第一支管31、反冲进气第二支管32上安装反冲进气第一阀门33和反冲进气第二阀门34。

工作原理：

过滤状态：含有二氧化钛的硫酸亚铁悬浮液固含量在0.2%左右，其经预热器预热至50摄氏度后，通入原液进料管，在进料泵的作用下泵入内循环管道C，进料完成后关闭进料泵和进料控制阀；然后由循环泵进行两个回路的内循环，

第一回路为：硫酸亚铁悬浮液通过循环泵进入第一缓冲罐，然后进入第一陶瓷膜组件，悬浮液中小于管壁膜孔径的硫酸根离子、亚铁离子以及水则沿管壁切线的垂直方向渗出管外进入清液出口，而大于管壁膜孔径的二氧化钛颗粒及其他杂质被拦截在膜内侧；经第一陶瓷膜组件浓液出口排出的硫酸亚铁悬浮液井内循环管道A再进入第四陶瓷膜组件内进行二次过滤，过滤后的二氧化钛含量不断提升的硫酸亚铁悬浮液再由第二缓冲罐和内循环管道C回到第一缓冲罐，如此不断循环排出清液，留下含较多二氧化钛颗粒的浓液；

第二回路为：硫酸亚铁悬浮液通过循环泵进入第一缓冲罐，然后进入第二陶瓷膜组件，悬浮液中小于管壁膜孔径的硫酸根离子、亚铁离子以及水则沿管壁切线的垂直方向渗出管外进入清液出口，而大于管壁膜孔径的二氧化钛颗粒及其他杂质被拦截在膜内侧；经第二陶瓷膜组件浓液出口排出的硫酸亚铁悬浮液井内循环管道B再进入第三陶瓷膜组件内进行二次过滤，过滤后的二氧化钛含量不断提升的硫酸亚铁悬浮液再由内循环管道C回到第一缓冲罐，如此不断循环排出清液，留下含较多二氧化钛颗粒的浓液。

过滤得到的固含量很低的硫酸亚铁清液通过第三缓冲罐、第四缓冲罐进入清液总管，过滤一段时间后，关闭循环泵，将浓液通过浓液排出管排出。

清洗状态：

打开酸洗进液阀门，使得酸洗罐内的酸洗液通过进料泵泵入内循环过滤系统内，利用循环泵使得酸洗液在内循环过滤系统中不断的循环，酸洗液逐渐溶解陶瓷膜组件管内壁的二氧化钛颗粒，在循环过程中，部分酸洗液穿过陶瓷膜从清液出口排出，再经第三、四缓冲罐以及酸洗液回流管流入酸洗罐中，而溶解有二氧化钛颗粒的酸洗液则通过第二缓冲罐、洗后液回流管流回酸洗罐。

在酸洗前，可先进气反冲吹扫，以便将吸附在管内壁上的颗粒吹落：打开反冲进气第一阀门和反冲进气第二阀门，反冲气通过反冲进气第一支管和反冲进气第二支管进入第三缓冲罐、第四缓冲罐；再经第一清液支管、第二清液支管、第三清液支管、第四清液支管进入第一陶瓷膜组件、第二陶瓷膜组件、第三陶瓷膜组件、第四陶瓷膜组件的清液侧，由管外向管内冲扫压缩气体，将吸附在管内壁上的颗粒吹落。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (3)

1.一种硫酸亚铁过滤系统，其特征在于：包括

一内循环过滤系统，包括第一陶瓷膜组件、第二陶瓷膜组件、第三陶瓷膜组件、第四陶瓷膜组件、第一缓冲罐、第二缓冲罐、循环泵；所述第一陶瓷膜组件、第二陶瓷膜组件、第三陶瓷膜组件、第四陶瓷膜组件结构相同，均具有一个陶瓷管膜，以及一与陶瓷膜管内连通的进口、一与陶瓷膜管内连通的浓液出口、一与陶瓷膜管外连通的清液出口；所述第一、二陶瓷膜组件的进口与第一缓冲罐连通，第一陶瓷膜组件的浓液出口与第四陶瓷膜组件的进口通过内循环管道A连通，第二陶瓷膜组件的浓液出口与第三陶瓷膜组件的进口通过内循环管道B连通，第三、四陶瓷膜组件的浓液出口与第二缓冲罐连通，所述第一缓冲罐与第二缓冲罐通过内循环管道C连通，并在内循环管道C上安装循环泵；

一进料系统，包括原液进料管、进料泵，该原液进料管接入内循环过滤系统的内循环管道C，并在原液进料管上安装进料泵；

一清液收集系统，包括第三缓冲罐、第四缓冲罐、第一清液支管、第二清液支管、第三清液支管、第四清液支管、清液总管；所述第一、四陶瓷膜组件的清液出口分别通过第一清液支管、第四清液支管与第三缓冲罐连通，所述第二、三陶瓷膜组件的清液出口分别通过第二清液支管、第三清液支管与第四缓冲罐连通，所述第三、四缓冲罐还与清液总管连通，并在清液总管上安装清液控制阀门；

一浓液排出系统，包括浓液排出管、浓液控制阀门，所述浓液排出管与第二缓冲罐连通，并在浓液排出管上安装浓液控制阀门；

一陶瓷膜酸洗系统，包括酸洗罐、酸洗液回流管、酸洗液进液管、洗后液回流管；酸洗罐顶部具有一个洁净酸洗液回流口和一个洗后液回流口，酸洗罐底部具有一个酸洗液出口；所述酸洗液出口通过酸洗液进液管与进料系统的原液进料管连通，并在酸洗液进液管上设置酸洗进液阀门；所述酸洗液回流口通过酸洗液回流管与清液总管连通，并在酸洗液回流管上安装酸洗液回流阀门；所述洗后液回流口通过洗后液回流管与内循环过滤系统的第二缓冲罐连通。

2.根据权利要求1所述的硫酸亚铁过滤系统，其特征在于：所述第一陶瓷膜组件、第二陶瓷膜组件、第三陶瓷膜组件、第四陶瓷膜组件均还具有一与陶瓷膜管外连通的排污口。

3.根据权利要求1所述的硫酸亚铁过滤系统，其特征在于：所述硫酸亚铁过滤系统还包括一气体反冲系统，该气体反冲系统包括反冲进气总管、反冲进气第一支管和反冲进气第二支管；反冲进气总管分别通过反冲进气第一支管、反冲进气第二支管与第三缓冲罐、第四缓冲罐连通，并在反冲进气第一支管、反冲进气第二支管上安装反冲进气第一阀门和反冲进气第二阀门。