CN109276947A - 碳酸稀土连续生产中固液分离的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种碳酸稀土连续生产中固液分离的装置，包括：固液分离槽、耙式搅拌器、浓浆液抽出泵、真空过滤机、流量计；固液分离槽在侧壁上设置有浆液入口、母液出口，在底部设置有浓浆液出口；浆液入口、母液出口设置有流量计，浓浆液出口通过管路连接真空过滤机，浓浆液出口、真空过滤机之间的管路上设置有浓浆液抽出泵、流量计；固液分离槽的底部为倒立的锥形底或者坡形底，浓浆液出口设置在锥形底或者坡形底的顶端；耙式搅拌器包括：变频电机、传动器、传动轴和搅拌叶；真空过滤机设置有碳酸稀土出口和母液出口。本发明还公开了一种碳酸稀土连续生产中固液分离的方法。本发明能够实现沉淀和固液分离整个过程的连续自动化。

Description

碳酸稀土连续生产中固液分离的装置及方法

技术领域

本发明涉及一种稀土湿法冶金技术，具体是，涉及一种碳酸稀土连续生产中固液分离的装置及方法。

背景技术

在稀土湿法冶炼生产过程中，稀土沉淀过程是稀土生产的重要工序。由于沉淀反应的原料为液体，反应后以浆液形式存在，需要经过过滤后得到固体稀土盐类。

因工艺条件和原料浓度不同，沉淀反应结束后固体与母液的体积比约为1:8-1:15，现在稀土行业使用的过滤设施有带式过滤机、离心机和板框压滤机，不论是采用哪一种过滤设施均存在液体量较大，降低了过滤设施产能的问题，所以通过静止使固液分层，经虹吸使固体与母液的体积比达到1:1-1:3时，打入过滤设施。

该方式使整个过程为间歇式澄清，需要大量中转槽，存在操作繁琐，作业周期长，效率低下等问题，不适用于规模型的连续沉淀生产线。

发明内容

本发明所解决的技术问题是提供一种碳酸稀土连续生产中固液分离的装置及方法，能够保证沉降在槽底的碳酸稀土程一定比例的浆体状态，使连续沉淀产生的碳酸稀土浆液实现连续浓缩，并可根据过滤设施的需要，调整浆液固液比，满足配套过滤设施的要求，从而实现沉淀和固液分离整个过程的连续自动化。

技术方案如下：

一种碳酸稀土连续生产中固液分离的装置，包括：固液分离槽、耙式搅拌器、浓浆液抽出泵、真空过滤机、流量计；固液分离槽在侧壁上设置有浆液入口、母液出口，在底部设置有浓浆液出口；浆液入口、母液出口设置有流量计，浓浆液出口通过管路连接真空过滤机，浓浆液出口、真空过滤机之间的管路上设置有浓浆液抽出泵、流量计；固液分离槽的底部为倒立的锥形底或者坡形底，浓浆液出口设置在锥形底或者坡形底的顶端；耙式搅拌器包括：变频电机、传动器、传动轴和搅拌叶；变频电机、传动器固定在固液分离槽的顶部，变频电机的转轴连接传动器的动力输入齿轮，传动器的动力输出齿轮连接传动轴的顶端；固液分离槽在顶部开有轴孔，传动轴套装在轴孔内；搅拌叶位于固液分离槽内部，连接在传动轴的底端；真空过滤机设置有碳酸稀土出口和母液出口。

进一步，浆液入口到固液分离槽底部的距离为固液分离槽高度的1/2-3/4。

进一步，浓浆液抽出泵为变频砂浆泵，真空过滤机为带式真空过滤机，流量计选用电磁流量计。

进一步，浓浆液抽出泵的转速与流量计的流量通过分布式控制系统DCS控制，保持浓浆液抽出泵的抽出流量小于浆液入口的流量。

一种碳酸稀土连续生产中固液分离的方法，包括：

稀土料液和沉淀剂经过连续沉淀且反应完全后，生成的浆液从浆液入口进入固液分离槽中，并通过流量计记录并控制其流量；

待固液分离槽中液面至母液出口时，浆液上部的母液从母液出口流出，通过流量计记录其流量；浆液下部浓浆液通过浓浆液出口用浓浆液抽出泵抽出送入真空过滤机，并通过流量计记录其流量；

浓浆液通过真空过滤机连续过滤，碳酸稀土从碳酸稀土出口排出，得到稀土总量大于45％的碳酸稀土；过滤后的浆液通过管道排出到浆液池，实现固液的彻底分离。

优选的，当浓浆液抽出泵的抽出量小于浆液进入固液分离槽的量时，澄清的母液从母液出口溢出，进入固液分离槽的浆液流量与母液出口、浓浆液出口的流量平衡。

优选的，当浓浆液抽出泵出口的流量数值小于固液分离槽进入量的1/3时，增加浓浆液抽出泵的频率以增加转速；当浓浆液抽出泵的出口的流量数值大于固液分离槽进入流量的1/2时，减小浓浆液抽出泵的频率以减小转速。

优选的，耙式搅拌器将沉淀到锥形底的碳酸稀土颗粒与浆液混合，通过调节耙式搅拌器的变频电机的频率控制搅拌叶的转速，将下部浓浆液调节到需要的固液体积比。

优选的，固液体积比在1:1至进入固液分离槽1中浆液的固液体积比之间；当固液体积比大于设备需求时，增加耙式搅拌器搅拌转速；当固液体积比小于设备需求时，减小耙式搅拌器搅拌转速。

优选的，稀土料液中的稀土为钪、钇、镧、铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥中的一种或几种；沉淀剂为碳酸氢铵、碳酸氢钠、碳酸钠中的其中一种。

本发明技术效果包括：

本发明利用碳酸稀土沉淀晶体的粒度及比重特性，结合浓密机的原理，对现有设备进行改进、组合，能够保证沉降在槽底的碳酸稀土程一定比例的浆体状态，使连续沉淀产生的碳酸稀土浆液实现连续浓缩，并可根据过滤设施的需要，调整浆液固液比，满足配套过滤设施的要求，从而实现沉淀和固液分离整个过程的连续自动化。可以有效提高设备利用率，实现整体生产过滤无人值守，降低工人劳动强度。

1、相较传统的间歇式澄清、分离工艺，本发明能够实现连续化生产，衔接了连续沉淀和连续式过滤机中间部分，减少设备数量，提高了设备利用率。

2、本发明能够实现浓浆液的固液比可调整控制，可配套不同要求的过滤设备。

3、本发明工艺简化，设备数目减少，故障点同时也减少，工艺操作步骤简单，劳动强度大幅度减轻。

4、本发明能够实现连续化生产，并实现自动控制，工艺参数恒定控制，减少人为操作误差影响因素。

附图说明

图1是本发明中碳酸稀土连续生产中固液分离的装置的结构示意图。

具体实施方式

以下描述充分地示出本发明的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践和再现。

如图1所示，是本发明中碳酸稀土连续生产中固液分离的装置的结构示意图。

碳酸稀土连续生产中固液分离的装置的结构，包括：固液分离槽1、耙式搅拌器2、浓浆液抽出泵3、真空过滤机4、流量计5。

固液分离槽1在侧壁上设置有浆液入口11、母液出口12，在底部设置有浓浆液出口13；浆液入口11、母液出口12设置有流量计5，浓浆液出口13通过管路连接真空过滤机4，浓浆液出口13、真空过滤机4之间的管路上设置有浓浆液抽出泵3、流量计5。固液分离槽1的底部为倒立的锥形底或者坡形底，浆液入口11到固液分离槽1底部的距离为固液分离槽1高度的1/2-3/4，浓浆液出口13设置在锥形底或者坡形底的顶端。

耙式搅拌器2的结构包括：变频电机21、传动器22、传动轴23和搅拌叶24；变频电机21、传动器22固定在固液分离槽1的顶部，变频电机21的转轴连接传动器22的动力输入齿轮，传动器22的动力输出齿轮连接传动轴23的顶端；固液分离槽1在顶部开有轴孔，传动轴23套装在轴孔内，搅拌叶24位于固液分离槽1内部，连接在传动轴23的底端。

浓浆液抽出泵3为变频砂浆泵，真空过滤机4为带式真空过滤机，流量计5选用电磁流量计，广泛应用于稀土盐类固液分离。真空过滤机4设置有碳酸稀土出口41和母液出口42。

浓浆液抽出泵3的转速与流量计5的流量通过DCS系统(分布式控制系统)控制，保持浓浆液抽出泵3的抽出流量小于浆液入口11的流量；当浓浆液抽出泵3的出口的流量数值小于进入量的1/3时，自动增加浓浆液抽出泵3的频率以增加转速；当浓浆液抽出泵3的出口的流量数值大于浆液入口11的流量的1/2时，自动减小浓浆液抽出泵3的频率以减小转速。

碳酸稀土连续生产中固液分离的方法，具体步骤如下：

步骤1：稀土料液和沉淀剂经过连续沉淀且反应完全后，生成的浆液从浆液入口11进入固液分离槽1中，并通过流量计5记录并控制其流量；

变频电机21通过传动器22带动传动轴23和搅拌叶24转动，搅拌叶24将沉淀到锥形底的碳酸稀土颗粒与浆液混合，通过调节变频电机21的频率控制搅拌叶24的转速，将下部浓浆液调节到需要的固液体积比。

固液体积比在1:1至进入固液分离槽1中浆液的固液体积比之间任意调整；当固液体积比大于设备需求时，可增加搅拌转速；当固液体积比小于设备需求时，减小搅拌转速。浓浆液的固液体积比可在浓浆液抽出泵3的出口进行取样检测。

浆液进入固液分离槽1之前，取一定浆液，静置，待固体沉降完全后，测定浆液中液体与固体的体积比，根据浓浆液需要的液固体积比确定浓浆液抽出泵3的抽出量，此过程中固体全部抽出。

稀土料液中的稀土为钪、钇、镧、铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥中的一种或几种。沉淀剂为碳酸氢铵、碳酸氢钠、碳酸钠中的其中一种。

步骤2：待固液分离槽1中液面至母液出口12时，浆液上部的母液从母液出口12流出，并通过管路送到浆液池，通过流量计5记录其流量；浆液下部为固体含量较多的浓浆液，浓浆液通过浓浆液出口13用浓浆液抽出泵3抽出送入真空过滤机4，并通过流量计5记录其流量；

当浓浆液抽出泵3的抽出量小于浆液进入固液分离槽1的量时，澄清的母液从母液出口12溢出，进入固液分离槽1的浆液流量与母液出口12、浓浆液出口13的流量自然平衡。

步骤3：浓浆液通过真空过滤机4连续过滤，碳酸稀土从碳酸稀土出口41排出，得到稀土总量大于45％的碳酸稀土；过滤后的浆液通过管道排出到浆液池，实现固液的彻底分离。

浆液入口11的流量与母液出口12、浓浆液出口13流量之和相匹配。

实施例1

将氯化镧料液和沉淀剂碳酸氢铵经过连续沉淀且达到反应终点，生成的浆液进入20m³的固液分离槽1，进入的浆液流量为10m³/h；开启耙式搅拌器2搅拌，要求浓浆液出口13处浆液的固液体积比为1:2，调节变频电机21的频率为4Hz，控制转速为6r/min；待液面至母液出口12并流出母液时，开启浓浆液抽出泵3，用变频器调节泵频率，使其抽出流量为3.5m³/h，上部的母液流量为6.5m³/h；

浓浆液抽出泵3抽出的浆液直接通过真空过滤机4过滤，得到稀土总量大于45％的碳酸镧，固液分离槽1与真空过滤机4的母液合流到废水处理处，实现固液的彻底分离。

连续运行30天以上，生产线运行平稳。

实施例2

将氯化铈料液和沉淀剂碳酸氢铵经过连续沉淀且达到反应终点，生成的浆液进入20m³的固液分离槽1中，进入的浆液流量为12m³/h，开启耙式搅拌器2搅拌，要求浓浆液出口13处浆液的固液体积比为1:2.5，调节变频电机21的频率为5Hz，控制转速为8r/min；待液面至母液出口12并流出母液时，开启浓浆液抽出泵3，用变频器调节泵频率，使其抽出流量为3.8m³/h，上部的母液流量为8.2m³/h；

浓浆液抽出泵3抽出的浆液直接通过真空过滤机4过滤，得到稀土总量大于45％的碳酸铈，固液分离槽1与真空过滤机4的母液合流到废水处理处，实现固液的彻底分离。

连续运行30天以上，生产线运行平稳。

应当理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应该涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种碳酸稀土连续生产中固液分离的装置，其特征在于，包括：固液分离槽、耙式搅拌器、浓浆液抽出泵、真空过滤机、流量计；固液分离槽在侧壁上设置有浆液入口、母液出口，在底部设置有浓浆液出口；浆液入口、母液出口设置有流量计，浓浆液出口通过管路连接真空过滤机，浓浆液出口、真空过滤机之间的管路上设置有浓浆液抽出泵、流量计；固液分离槽的底部为倒立的锥形底或者坡形底，浓浆液出口设置在锥形底或者坡形底的顶端；耙式搅拌器包括：变频电机、传动器、传动轴和搅拌叶；变频电机、传动器固定在固液分离槽的顶部，变频电机的转轴连接传动器的动力输入齿轮，传动器的动力输出齿轮连接传动轴的顶端；固液分离槽在顶部开有轴孔，传动轴套装在轴孔内；搅拌叶位于固液分离槽内部，连接在传动轴的底端；真空过滤机设置有碳酸稀土出口和母液出口。

2.如权利要求1所述碳酸稀土连续生产中固液分离的装置，其特征在于，浆液入口到固液分离槽底部的距离为固液分离槽高度的1/2-3/4。

3.如权利要求1所述碳酸稀土连续生产中固液分离的装置，其特征在于，浓浆液抽出泵为变频砂浆泵，真空过滤机为带式真空过滤机，流量计选用电磁流量计。

4.如权利要求1所述碳酸稀土连续生产中固液分离的装置，其特征在于，浓浆液抽出泵的转速与流量计的流量通过分布式控制系统DCS控制，保持浓浆液抽出泵的抽出流量小于浆液入口的流量。

5.一种碳酸稀土连续生产中固液分离的方法，包括：

稀土料液和沉淀剂经过连续沉淀且反应完全后，生成的浆液从浆液入口进入固液分离槽中，并通过流量计记录并控制其流量；

待固液分离槽中液面至母液出口时，浆液上部的母液从母液出口流出，通过流量计记录其流量；浆液下部浓浆液通过浓浆液出口用浓浆液抽出泵抽出送入真空过滤机，并通过流量计记录其流量；

浓浆液通过真空过滤机连续过滤，碳酸稀土从碳酸稀土出口排出，得到稀土总量大于45％的碳酸稀土；过滤后的浆液通过管道排出到浆液池，实现固液的彻底分离。

6.如权利要求5所述碳酸稀土连续生产中固液分离的方法，其特征在于，当浓浆液抽出泵的抽出量小于浆液进入固液分离槽的量时，澄清的母液从母液出口溢出，进入固液分离槽的浆液流量与母液出口、浓浆液出口的流量平衡。

7.如权利要求6所述碳酸稀土连续生产中固液分离的方法，其特征在于，当浓浆液抽出泵出口的流量数值小于固液分离槽进入量的1/3时，增加浓浆液抽出泵的频率以增加转速；当浓浆液抽出泵的出口的流量数值大于固液分离槽进入流量的1/2时，减小浓浆液抽出泵的频率以减小转速。

8.如权利要求5所述碳酸稀土连续生产中固液分离的方法，其特征在于，耙式搅拌器将沉淀到锥形底的碳酸稀土颗粒与浆液混合，通过调节耙式搅拌器的变频电机的频率控制搅拌叶的转速，将下部浓浆液调节到需要的固液体积比。

9.如权利要求8所述碳酸稀土连续生产中固液分离的方法，其特征在于，固液体积比在1:1至进入固液分离槽1中浆液的固液体积比之间；当固液体积比大于设备需求时，增加耙式搅拌器搅拌转速；当固液体积比小于设备需求时，减小耙式搅拌器搅拌转速。

10.如权利要求5所述碳酸稀土连续生产中固液分离的方法，其特征在于，稀土料液中的稀土为钪、钇、镧、铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥中的一种或几种；沉淀剂为碳酸氢铵、碳酸氢钠、碳酸钠中的其中一种。