CN113843201B - 一种固废硅渣清洗装置及清洗方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种固废硅渣清洗装置及清洗方法，该清洗装置，包括：蒸淋罐，其上连通有加料口、进水管以及蒸汽管；至少一个铜液储槽，其通过第一管道与所述蒸淋罐下端连通，所述第一管道上设有第一阀门，所述铜液储槽与所述进水管连通；缓冲罐，其通过第二管道与所述蒸淋罐下端连通，所述第二管道上设有第二阀门。本发明的固废硅渣清洗方法，通过水洗和蒸汽淋洗相结合，可极大的除去硅渣中的强酸、金属盐和有机物，使硅渣能够再次利用，做到废弃物资源化再生，具有杂质脱除率高，工艺简单的优点。
Description
技术领域
本发明涉及固废硅渣处理技术领域，尤其涉及一种固废硅渣清洗装置及清洗方法。
背景技术
硅渣是指有机硅副产物-有机硅渣浆经水解处理得到的残渣。有机硅渣浆是有机硅单体特别是甲基氯硅烷单体合成过程中所产生的固液混合物，硅渣中包含有铜、氯等有害成分。目前，有很多有机硅生产企业将有机硅渣浆排放在水池中进行水解，排放的水解硅渣依然含有较高含量氯化铜及氯化氢等成分，污染严重，这显然不利于环境保护。
基于目前硅渣处理存在的缺陷，有必要对此进行改进。
发明内容
有鉴于此，本发明提出了一种固废硅渣清洗装置及清洗方法，以解决或部分解决现有技术中存在的技术问题。
第一方面，本发明提供了一种固废硅渣清洗装置，包括
蒸淋罐，其上连通有加料口、进水管以及蒸汽管；
至少一个铜液储槽，其通过第一管道与所述蒸淋罐下端连通，所述第一管道上设有第一阀门，所述铜液储槽与所述进水管通过耐酸泵、管道及阀门连通；
缓冲罐，其通过第二管道与所述蒸淋罐下端连通，所述第二管道上设有第二阀门。
优选的是，所述的固废硅渣清洗装置，还包括：
加料口，设置在蒸淋罐上部，与所述蒸淋罐连通，其上设有密封盖；
冷凝器，其与所述缓冲罐连通；
冷却塔，其与所述冷凝器连通。
优选的是，所述的固废硅渣清洗装置，还包括：
温度表或气压表，其设置在所述蒸淋罐上
第三管道，其一端与所述蒸淋罐、另一端与所述冷凝器连通，所述第三管道还连通所述缓冲罐，所述第三管道上设有泄压阀。
优选的是，所述的固废硅渣清洗装置，还包括空压机，所述空压机与所述蒸淋罐连通。
优选的是，所述的固废硅渣清洗装置，所述蒸淋罐内还设有固液分离装置，所述蒸淋罐内还设有吹扫环管，所述吹扫环管与位于蒸淋罐外的压缩气体管道连通，所述吹扫环管上开设有多个朝所述蒸淋罐内壁倾斜的出气孔。
优选的是，所述的固废硅渣清洗装置，所述蒸淋罐内还设有搅拌机构。
第二方面，本发明还提供了一种固废硅渣清洗方法，采用所述的固废硅渣清洗装置进行清洗，包括以下步骤：
通过加料口将硅渣置于蒸淋罐内；
通过进水管向蒸淋罐内通入水对硅渣进行多次清洗，开启第一阀门，至排出至铜液储槽中的水pH值达到2～3停止水洗；
通过蒸汽管向蒸淋罐内通入蒸汽对硅渣进行蒸淋，开启第二阀门，蒸淋后的蒸汽进入缓冲罐。
优选的是，所述的固废硅渣清洗方法，若所述固废硅渣清洗装置包括空压机，则在通入蒸汽之前还包括：启动空压机，通过空气机将硅渣中的水排出至铜液储槽中。
优选的是，所述的固废硅渣清洗方法，若所述固废硅渣清洗装置包括搅拌机构，在水对硅渣进行清洗过程中，开启搅拌机构对硅渣进行搅拌。
优选的是，所述的固废硅渣清洗方法，若所述固废硅渣清洗装置包括气压表，若气压表监测到蒸淋罐内中的压力达到预定值，则开启泄压阀进行泄压。
优选的是，所述的固废硅渣清洗方法，若所述固废硅渣清洗装置包括温度表，若温度表监测到蒸淋罐内中的温度达到预定值，则关闭蒸汽管进气阀或开启泄压阀进行泄压。
本发明的一种固废硅渣清洗装置及清洗方法相对于现有技术具有以下有益效果：
(1)本发明的固废硅渣清洗装置，包括蒸淋罐、进水管、蒸汽管和吹扫用压缩气体环管，通过进水管向蒸淋罐通入水，进而对硅渣进行洗涤；通过蒸汽管向蒸淋罐内通入蒸汽，进而对硅渣进行蒸汽淋洗，通过洗涤以及蒸汽淋洗可极大提高硅渣的杂质脱除率；
(2)本发明的固废硅渣清洗装置，还包括缓冲罐、冷凝器和冷却塔，硅渣淋洗后的蒸汽通过第二管道进入缓冲罐内后一部分经过冷凝成液体，蒸汽带出的细小颗粒硅渣留在了缓冲罐中，而不会阻塞冷凝器，一部分进入冷凝器冷凝凝结后最终储存在冷却塔中；
(3)本发明的固废硅渣清洗装置，还包括搅拌机构，水洗时通过搅拌增大了硅渣颗粒之间的摩擦，可以脱除硅渣中大部分易溶于水的杂质，最后出料时，搅拌也有利于硅渣的落下；
(4)本发明的固废硅渣清洗方法，通过水洗和蒸汽淋洗相结合，可极大的除去硅渣中的强酸、金属盐和有机物，使硅渣能够再次利用，做到废弃物资源化再生，具有杂质脱除率高，工艺简单的优点。
(5)本发明的固废硅渣清洗方法，压缩气体吹扫环管通入压缩气体，沿蒸淋罐内壁吹压缩气体，将罐内壁粘附的硅渣吹落，避免硅渣粘壁，保证装置正常运行。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的固废硅渣清洗装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明保护的范围。
本申请实施例提供了一种固废硅渣清洗装置，如图1所示，包括：
蒸淋罐1，其上连通有进料口、进水管2以及蒸汽管3；
至少一个铜液储槽4，其通过第一管道41与蒸淋罐1下端连通，第一管道41上设有第一阀门42；
缓冲罐5，其通过第二管道51与蒸淋罐1下端连通，第二管道51上设有第二阀门52。
需要说明的是，本申请的固废硅渣清洗装置，进水管2以及蒸汽管3均与蒸淋罐1连通，通过进水管2可向蒸淋罐1内通入水，通过蒸汽管3可向蒸淋罐1内通入蒸汽，实际中为了更好的控制水和蒸汽的加入，进水管2上还设有进水阀，通过控制进水阀控制水的加入；同理，为了更好的控制蒸汽的加入，蒸汽管3上设有蒸汽阀，通过蒸汽阀可控制蒸汽的加入；显然，蒸淋罐1上还设有进料口(图未示)，通过加料口可向蒸淋罐1内加入硅渣；有一个以上铜液储槽时，低浓度的铜液储槽4与进水管2连通，具体的铜液储槽4通过连通管21与进水管2连通，显然可在连通管21同样可设置阀门；蒸淋罐1的下端与铜液储槽4连通，具体的，铜液储槽4至少设置一个，比如可根据使用情况设置2个、3个、4个等，铜液储槽4通过第一管道41与蒸淋罐1连通，实际中，还可在第一管道上连通设置多个支管43，每个支管43分别与铜液储槽4一一对应，同时在支管43上设置控制阀，这样在使用水对蒸淋罐1内的硅渣处理后，将大部分的铜离子和氯离子及少量的有机物溶解于水中，固液分离之后，第一次水洗铜液(铜离子浓度高)通过第一管道41上的第一阀门42以及支管43上的控制阀可流入至其中一个铜液储槽4中，可以作为铜待提取液，进行金属铜提取工艺处理；而后面的清洗后的水洗铜液(铜离子浓度低)则进入其余的铜液储槽4，且该水洗铜液可通过回流管21再次进入蒸淋罐1内对硅渣进行清洗，以代替清水进行水洗工艺，提高铜离子浓度，最后一次水洗使用清水，具体的可在回流管21上可设置耐酸泵22，这样即可方便的将铜液储槽4中的洗涤液泵入蒸淋罐1内代替水洗；进一步的，为了更好的控制铜液储槽4中的洗涤液进入蒸淋罐1内，还可在回流管21与进水管2连通处设置三通阀23，三通阀用于控制分别接通清水管2和铜液储槽4、回流管21，下一次硅渣初次洗涤时接通回流管21，以便于回用铜液储槽4中的洗涤水，减少总的耗水量；对硅渣水洗后，通过蒸汽管3向蒸淋罐1内通入蒸汽，通过蒸汽对硅渣进行淋洗处理，对硅渣中难以脱除的有机物和残留的金属盐进行高温高压汽洗，提高杂质脱除率，对硅渣淋洗后的蒸汽通过第二管道51进入缓冲罐5内。
在一些实施例中，还包括：
冷凝器6，其与缓冲罐5连通；
冷却塔7，其与冷凝器6连通。
在上述实施例中，还包括冷凝器6和冷却塔7，冷凝器6以及冷却塔7均采用现有技术，本申请并未对其进行改进，淋洗硅渣后的蒸汽通过第二管道进入缓冲罐5内，一部分经过冷凝成液体，蒸汽带出的细小颗粒硅渣留在了缓冲罐5中，而不会阻塞冷凝器6，一部分进入冷凝器6冷凝凝结后最终储存在冷却塔7中；
在一些实施例中，还包括：
气压表11，其设置在蒸淋罐1上
第三管道8，其一端与蒸淋罐1连通、另一端与冷凝器6连通，第三管道8还连通缓冲罐5，第三管道8上设有泄压阀81。
在上述实施例中，蒸淋罐1上设置气压表11，气压表11可以监测蒸淋罐1内的气压；冷凝器6通过第三管道8与蒸淋罐1连通，同时第三管道8还与缓冲罐5，具体的，缓冲罐5通过第四管道53与第三管道8连通，即缓冲罐5通过第四管道53、第三管道8与冷凝器6连通；同时，还在第三管道8上设有泄压阀81，若蒸淋罐1内的压力过大，则开启泄压阀81，对蒸淋罐1进行泄压，若蒸淋罐1内的压力在安全范围内，则关闭泄压阀81。具体的，蒸淋罐1内的压力根据实际确定，例如，蒸淋罐1中的压力超过0.4Mpa则开启蒸淋罐1，若蒸淋罐1中的压力不超过0.4Mpa则不必开启泄压阀81。
在一些实施例中，还包括空压机9，空压机9与蒸淋罐1连通。在本申请实施例中空压机9通过第五管道91与蒸淋罐1连通，同时还在第五管道91上设置阀门。在对硅渣进行水洗后，开启空压机9，空压机9工作通过气压将硅渣中残留的水尽量排出干净，提高杂质脱除率。
在一些实施例中，蒸淋罐1内还设有固液分离装置，蒸淋罐1内还设有吹扫环管14，吹扫环管14与位于蒸淋罐1外的压缩气体管道15或者与蒸汽管道3连通，吹扫环管14上开设有多个朝蒸淋罐内壁倾斜的出气孔。
在本申请实施例中固液分离装置12具体可采用筛网或设置有孔的板体，硅渣加入至蒸淋罐1后掉落在固液分离装置12上；筛网的孔径或板体上设置的孔的直径大小根据硅渣的粒径确定，显然筛网12的孔径或板体上设置的孔的直径小于硅渣的粒径，这样可使硅渣在固液分离装置12上不掉落；同时还在蒸淋罐1内还设有吹扫环管14，吹扫环管14为环形管，吹扫环管14上开设有朝蒸淋罐内壁倾斜的出气孔，工作时，通过压缩气体管道15向吹扫环管14内通入压缩气体，压缩气体经出气孔吹向蒸淋罐1内壁，将蒸淋罐1罐内壁粘附的硅渣吹落，避免硅渣粘壁，保证装置正常运行。
在一些实施例中，蒸淋罐1下端还开设有可打开/闭合的舱门，在对硅渣完成处理后，打开舱门排出洗完之后的硅渣，硅渣再经过干燥球磨处理，可以直接作为铸造冒口主要材料。
基于同一发明构思，本申请实施例还提供了一种固废硅渣清洗方法，上述的固废硅渣清洗装置进行清洗，包括以下步骤：
S1、将硅渣置于蒸淋罐内；
S2、通过进水管向蒸淋罐内通入水对硅渣进行清洗，开启第一阀门，至出水pH值达到2.0以上，停止通水洗涤；
S3、关闭进水阀门，向蒸淋罐内通入压缩气体，气体压力在0.12～0.6MPa之间，通气时间5～10min，将硅渣中残留的水进一步排出至第四铜液储槽中；
S4、通过蒸汽管向蒸淋罐内通入蒸汽对硅渣进行蒸淋，开启第二阀门，蒸淋后的蒸汽进入缓冲罐。
在一些实施例中，若固废硅渣清洗装置包括搅拌机构，在水对硅渣进行清洗过程中，开启搅拌机构对硅渣进行搅拌。
在一些实施例中，若固废硅渣清洗装置包括气压表，若气压表监测到蒸淋罐内中的压力达到预定值，则开启泄压阀进行泄压。
以下进一步以具体实施例说明本申请的固废硅渣清洗方法。
实施例1
本实施了提供了一种固废硅渣清洗方法，采用上述的固废硅渣清洗装置进行处理，并且铜液储槽有4个，依次为第一铜液储槽、第二铜液储槽、第三铜液储槽、第四铜液储槽，具体的清洗方法包括以下步骤：
S1、第一次水洗工艺：称取72kg的硅渣，关闭第一阀门、第二阀门，将硅渣置于蒸淋罐中的筛网上，打开进水阀，然后通过进水管向蒸淋罐内加入70kg清水，开启搅拌机构，控制搅拌速率为180r/min，搅拌5min，开启第一阀门，排出蒸淋罐中的水至第一铜液储槽；然后再次关闭第一阀门，再通过进水管向蒸淋罐内加入70kg清水，再于150r/min下搅拌5min，开启第一阀门，排出蒸淋罐中的水至第二铜液储槽；再次关闭第一阀门，再通过进水管向蒸淋罐内加入70kg清水，再于120r/min下搅拌5min，开启第一阀门，排出蒸淋罐中的水至第三铜液储槽；最后再次关闭第一阀门，通过进水管向蒸淋罐内加入70kg清水，再于120r/min下搅拌5min，开启第一阀门，排出蒸淋罐中的水至第四铜液储槽；
S2、开启空压机5min，将硅渣中残留的水进一步排出至第四铜液储槽中；
S3、关闭空压机、进水管上的进水阀、第一阀门、以及搅拌机构，打开蒸汽阀，通过蒸汽管向蒸淋罐内通入120℃的水蒸汽15min(期间进入蒸淋罐内的水蒸汽量约12.5kg)，然后开启第二阀门，蒸淋罐中的水蒸汽对硅渣进行蒸淋处理后进入缓冲罐中，蒸淋完成后；
S4、打开舱门，打开搅拌轴以及压缩气体管道上的阀门，落下硅渣，进行干燥球磨，即完成对硅渣的资源化再生。
其中，所用的硅渣包括以下质量百分比元素：35.42％的Si、19.17％的C、2.65％的Cu、1.49％的Fe、14.98％的Cl、余量的为氢、氧以及其它微量的铝、钙、锌、硫、镍等元素。
按照上述述实施例1中的清洗方法，测定清洗后各元素的质量百分比并计算脱出率，结果如下表1所示。
表1-清洗前后各元素的质量百分比
通过上表可知，通过本申请的清洗方法可以很好的除去各种杂质。
实施例2
S1、接实施例1，再次称取72kg的硅渣，关闭第一阀门、第二阀门，将硅渣置于蒸淋罐中的筛网上，打开进水阀，将实施例1中第二铜液储槽中的洗涤液通过连通管加入至蒸淋罐内，开启搅拌机构，控制搅拌速率为180r/min，搅拌5min，开启第一阀门，排出蒸淋罐中的水至第一铜液储槽；然后再次关闭第一阀门，再将第三铜液储槽中的洗涤液加入至蒸淋罐内，再于150r/min下搅拌5min，开启第一阀门，排出蒸淋罐中的水至第二铜液储槽中；然后再次关闭第一阀门，再将第四铜液储槽中的洗涤液加入至蒸淋罐内，再于120r/min下搅拌5min，开启第一阀门，排出蒸淋罐中的水至第三铜液储槽；最后再次关闭第一阀门，再通过进水管向蒸淋罐内加入70kg清水，再于120r/min下搅拌5min，开启第一阀门，排出蒸淋罐中的水至第四铜液储槽；
S2、开启空压机5min，将硅渣中残留的水进一步排出至第四铜液储槽中；
S3、关闭空压机、进水管上的进水阀、第一阀门、以及搅拌机构，打开蒸汽阀，通过蒸汽管向蒸淋罐内通入120℃的水蒸汽，通入时间为15min，然后开启第二阀门，蒸淋罐中的水蒸汽对硅渣进行蒸淋处理后进入缓冲罐中，蒸淋完成后，取出硅渣，即完成对硅渣清洗。
按照上述述实施例1中的清洗方法，测定清洗后各元素的质量百分比并计算脱出率，结果如下表1所示。
表1-清洗前后各元素的质量百分比
上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种固废硅渣清洗方法，其特征在于，采用固废硅渣清洗装置进行清洗，
所述固废硅渣清洗装置包括：
蒸淋罐，其上连通有加料口、进水管以及蒸汽管；
至少一个铜液储槽，其通过第一管道与所述蒸淋罐下端连通，所述第一管道上设有第一阀门，所述铜液储槽与所述进水管连通；
缓冲罐，其通过第二管道与所述蒸淋罐下端连通，所述第二管道上设有第二阀门；
还包括空压机，所述空压机与所述蒸淋罐连通；
所述蒸淋罐内还设有搅拌机构；
所述固废硅渣清洗方法，包括以下步骤：
采用上述的固废硅渣清洗装置进行处理，并且铜液储槽有4个，依次为第一铜液储槽、第二铜液储槽、第三铜液储槽、第四铜液储槽，具体的清洗方法包括以下步骤：
第一次水洗工艺：称取72kg的硅渣，关闭第一阀门、第二阀门，将硅渣置于蒸淋罐中的筛网上，打开进水阀，然后通过进水管向蒸淋罐内加入70kg清水，开启搅拌机构，控制搅拌速率为180r/min，搅拌5min，开启第一阀门，排出蒸淋罐中的水至第一铜液储槽；然后再次关闭第一阀门，再通过进水管向蒸淋罐内加入70kg清水，再于150r/min下搅拌5min，开启第一阀门，排出蒸淋罐中的水至第二铜液储槽；再次关闭第一阀门，再通过进水管向蒸淋罐内加入70kg清水，再于120r/min下搅拌5min，开启第一阀门，排出蒸淋罐中的水至第三铜液储槽；最后再次关闭第一阀门，通过进水管向蒸淋罐内加入70kg清水，再于120r/min下搅拌5min，开启第一阀门，排出蒸淋罐中的水至第四铜液储槽；
开启空压机5min，将硅渣中残留的水进一步排出至第四铜液储槽中；
关闭空压机、进水管上的进水阀、第一阀门、以及搅拌机构，打开蒸汽阀，通过蒸汽管向蒸淋罐内通入120℃的水蒸汽15min，然后开启第二阀门，蒸淋罐中的水蒸汽对硅渣进行蒸淋处理后进入缓冲罐中，蒸淋完成后；
打开舱门，打开搅拌轴以及压缩气体管道上的阀门，落下硅渣，进行干燥球磨，即完成对硅渣的资源化再生；
接上述清洗方法，再次称取72kg的硅渣，关闭第一阀门、第二阀门，将硅渣置于蒸淋罐中的筛网上，打开进水阀，将上述清洗方法中第二铜液储槽中的洗涤液通过连通管加入至蒸淋罐内，开启搅拌机构，控制搅拌速率为180r/min，搅拌5min，开启第一阀门，排出蒸淋罐中的水至第一铜液储槽；然后再次关闭第一阀门，再将第三铜液储槽中的洗涤液加入至蒸淋罐内，再于150r/min下搅拌5min，开启第一阀门，排出蒸淋罐中的水至第二铜液储槽中；然后再次关闭第一阀门，再将第四铜液储槽中的洗涤液加入至蒸淋罐内，再于120r/min下搅拌5min，开启第一阀门，排出蒸淋罐中的水至第三铜液储槽；最后再次关闭第一阀门，再通过进水管向蒸淋罐内加入70kg清水，再于120r/min下搅拌5min，开启第一阀门，排出蒸淋罐中的水至第四铜液储槽；
开启空压机5min，将硅渣中残留的水进一步排出至第四铜液储槽中；
关闭空压机、进水管上的进水阀、第一阀门、以及搅拌机构，打开蒸汽阀，通过蒸汽管向蒸淋罐内通入120℃的水蒸汽，通入时间为15min，然后开启第二阀门，蒸淋罐中的水蒸汽对硅渣进行蒸淋处理后进入缓冲罐中，蒸淋完成后，取出硅渣，即完成对硅渣清洗。
2.如权利要求1所述的固废硅渣清洗方法，其特征在于，还包括：
冷凝器，其与所述缓冲罐连通；
冷却塔，其与所述冷凝器连通。
3.如权利要求2所述的固废硅渣清洗方法，其特征在于，还包括：
气压表，其设置在所述蒸淋罐上；
第三管道，其一端与所述蒸淋罐、另一端与所述冷凝器连通，所述第三管道还连通所述缓冲罐，所述第三管道上设有泄压阀。
4.如权利要求1所述的固废硅渣清洗方法，其特征在于，所述蒸淋罐内还设有固液分离装置，所述蒸淋罐内还设有吹扫环管，所述吹扫环管与位于蒸淋罐外的压缩气体管道连通，所述吹扫环管上开设有多个朝所述蒸淋罐内壁倾斜的出气孔。
5.如权利要求3所述的固废硅渣清洗方法，其特征在于，若所述固废硅渣清洗装置包括气压表，若气压表监测到蒸淋罐内中的压力达到预定值，则开启泄压阀进行泄压。
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