CN115466844A - 一种抑制换热器结垢的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种抑制换热器结垢的方法，括以下步骤：S1向用于在换热器内流动的含MnO4 ‑的换热液中加入溶液；S2反应一段时间后，得到低MnO4 ‑含量的换热液，将低MnO4 ‑含量的换热液泵送至换热器中参与换热。本发明所述的一种抑制换热器结垢的方法，通过在含MnO4 ‑的换热液中加入一定量的溶液，将结垢的源头MnO4 ‑还原成低价态的Mn2+，减少在螺旋换热器中生成的MnO2沉淀，抑制换热器的结垢速度，从而减少换热器的清理频次至20～40天，保证了换热器的长时间运行，具有抑制结垢效果好、成本低的优点。
Description
技术领域
本发明涉及换热器领域，特别是涉及一种抑制换热器结垢的方法。
背景技术
氧压浸出法于1959年由加拿大舍利特，其工艺过程分物料准备、压浸、闪蒸及调节、硫回收等工序。目前氧压浸出一般是采用二段氧压浸出，第一段浸出在一段高压釜中进行，主要目的是保证浸出液中有较高的锌含量，浸出时需添加废电解液；第二段浸出在二段高压釜中进行，目的是进一步提高锌及其他有价金属的浸出率，浸出时需添加废电解液。
换热器作为不同温度溶液进行热交换的设备，常被用于能源的二次利用，多用于化工、石油、动力、食品等领域。其中螺旋换热器作为一种常见的换热设备，在锌冶炼系统中氧压浸出锌的废气余热的利用中起着重要的作用，其能很大程度上实现废气余热的二次利用，利用废气余热加热废电解液，降低能耗成本，减少加热所需时间，促进二段氧压浸出的稳定运行。
然而随着换热器的不断运行，换热器内部会逐渐结垢，在用于锌冶炼系统中氧压浸锌废气余热利用的螺旋换热器中，主要的结垢反应为：MnO4 -+Mn2+→MnO2(垢的主要成分)，螺旋换热器中结的MnO2垢会严重影响换热器的换热效率。
针对换热器结垢的问题，目前的应对办法是对其清洗，而现有的清洗结垢的方式主要有机械法(刮、刷)、高压水法和化学清洗(酸洗)法三种。
机械清洗法不仅效率慢，而且不能彻底清理结垢；高压水法需要对换热器拆开处理，耗时费力；化学清洗会对设备产生二次腐蚀，并且会有残留。由于目前没有比较便捷高效的换热器结垢清洗方案，且目前换热器清理频次为7～10天，将频繁消耗人力物力，因此需要从源头上缓解换热器结垢的问题。
发明内容
基于此，本发明的目的在于，提供一种抑制换热器结垢的方法，通过在含MnO4 -的换热液中加入一定量的溶液，将结垢的源头MnO4 -还原成低价态的Mn2+，减少在螺旋换热器中生成的MnO2沉淀，抑制换热器的结垢速度，从而减少换热器的清理频次至20～40天，保证了换热器的长时间运行，具有抑制结垢效果好、成本低的优点。
一种抑制换热器结垢的方法，包括以下步骤：S1向用于在换热器内流动的含MnO4 -的换热液中加入溶液；S2反应一段时间后，得到低MnO4 -含量的换热液，将低MnO4 -含量的换热液泵送至换热器中参与换热。
本发明所述的一种抑制换热器结垢的方法，通过在含MnO4 -的换热液中加入一定量的溶液，将结垢的源头MnO4 -还原成低价态的Mn2+，减少在螺旋换热器中生成的MnO2沉淀，抑制换热器的结垢速度，从而减少换热器的清理频次至20～40天，保证了换热器的长时间运行，具有抑制结垢效果好、成本低的优点。
进一步地，所述的加入量为含MnO4 -的换热液中MnO4 -的含量的2-5％若的加入量小于含MnO4 -的换热液中MnO4 -的含量的2％，低MnO4 -含量的换热液的MnO4 -含量过多，颜色呈暗红色，在换热过程中容易生成MnO2，即出现结垢现象；若的加入量大于含MnO4 -的换热液中MnO4 -的含量的5％，虽然低MnO4 -含量的换热液中的MnO4 -反应完全，不易结垢，但低MnO4 -含量的换热液中存在过多，颜色呈白色，在换热及输送过程中容易导致管道及设备出现电离腐蚀。
进一步地，所述溶液与所述含MnO4 -的换热液的反应时间为30-60min。若反应时间短于30min，则反应时间过短，加入的与MnO4 -还没反应完全，影响实际抑制结垢效果；若反应时间长于60min，则反应时间过长，影响生产效率。
进一步地，所述低MnO4 -含量的换热液的氧化电位为400-600mV。若低MnO4 -含量的换热液的氧化电位小于400mv，则说明低MnO4 -含量的换热液中存在过多，在换热及输送过程中容易导致管道及设备出现电离腐蚀；若低MnO4 -含量的换热液的氧化电位大于600mv，则说明低MnO4 -含量的换热液中的MnO4 -含量过多，在换热过程中容易生成MnO2，即出现结垢现象。
本发明还提供一种包括上述任一所述的一种抑制换热器结垢的方法的抑制全湿法锌氧压浸出系统中换热器结垢的方法，包括以下步骤：S1将一段氧压浸出得到的电解废液转入废液槽中，向废液槽中加入一定量的含的上清液；S2反应一段时间后，得到低MnO4 -含量的电解废液，将废液槽中低MnO4 -含量的电解废液泵送至换热器中参与换热；S3换热后的低MnO4 -含量的电解废液继续输送至二段高压釜中进行二段浸出。
进一步地，所述含的上清液中的浓度为8-15g/l。若的浓度过低，会影响下游工序镓锗铟铜等稀贵金属回收，含的上清液为氧压浸出的产品，的浓度上限受原矿中含铁量的限制，的浓度大于15g/l的含的上清液一般不存在。
进一步地，所述低MnO4 -含量的电解废液泵送至所述换热器的流速为50-100m3/h。小于50m3/h低MnO4 -含量的电解废液停留反应时间长，影响生产效率，大于100m3/h废液泵送量过大，影响后续废液的换热效果。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供一种抑制全湿法锌氧压浸出系统中换热器结垢的方法，包括以下步骤：
S1将一段氧压浸出得到的电解废液转入废液槽中，废液槽的温度为38℃，向废液槽中加入2m3/h的一段含的上清液；其中电解废液中MnO4 -的浓度为5-8g/l；的加入量为废液中MnO4 -的含量的2％，含的上清液的加入量根据含的上清液中的浓度进行调整；在本实施例中，的加入量为加入的的物质的量，废液中MnO4 -的含量为废液中MnO4 -的物质的量，含的上清液的加入量为含的上清液的体积；在其他实施例中，的加入量为废液中MnO4 -的含量的2-5％；在本实施例中，含的上清液具体为氧压浸出产品ZPL液，其主要成分为硫酸锌、硫酸亚铁、硫酸铁，包括镓锗铟铜等稀贵金属以及氟氯钴等少量杂质元素，其中含的上清液中的浓度为8-15g/l；
S2反应30min后，得到低MnO4 -含量的电解废液，将废液槽中低MnO4 -含量的电解废液以50m3/h的流速泵送至换热器中参与换热；其中低MnO4 -含量的电解废液的氧化电位为400-600mV；在其他实施例中，反应时间的长短可根据生产所需电解废液的量调整，可以为0.5-3h，优选为30-60min；在其他实施例中，低MnO4 -含量的电解废液泵送至换热器的流速可以为50-100m3/h；
S3换热后的低MnO4 -含量的电解废液继续输送至二段高压釜中进行二段浸出。
换热器以此条件运行21天后，换热器酸端出口温度为65℃，换热效率明显降低。
加入含的上清液后，抑制后续结垢的主要反应为MnO4 -+→Mn2+。
通过在电解废酸中加入一定量的含的上清液，在不对设备及管道产生电离腐蚀的基础上，将大部分结垢的源头MnO4 -还原成低价态的Mn2+，首先能够减少在螺旋换热器中生成的MnO2沉淀，抑制换热器的结垢速度，从而减少换热器的清理频次至20～40天，保证了换热器的长时间运行，具有抑制结垢效果好、成本低的优点；其次还原后低价态的Mn2+还能作为催化剂促进锌的氧压浸出。
实施例2
本实施例提供一种抑制全湿法锌氧压浸出系统中换热器结垢的方法，包括以下步骤：
S1将一段氧压浸出得到的电解废液转入废液槽中，废液槽的温度为38℃，向废液槽中加入3m3/h的一段含的上清液；其中电解废液中MnO4 -的浓度为5-8g/l；的加入量为废液中MnO4 -的含量的3％，含的上清液的加入量根据含的上清液中的浓度进行调整，在本实施例中，的加入量为加入的的物质的量，废液中MnO4 -的含量为废液中MnO4 -的物质的量，含的上清液的加入量为含的上清液的体积；在本实施例中，含的上清液具体为氧压浸出产品ZPL液，其主要成分为硫酸锌、硫酸亚铁、硫酸铁，还包括镓锗铟铜等稀贵金属以及氟氯钴等少量杂质元素，其中的浓度为8-15g/l；
S2反应60min后，得到低MnO4 -含量的电解废液，将废液槽中低MnO4 -含量的电解废液以70m3/h的流速泵送至换热器中参与换热；其中低MnO4 -含量的电解废液的氧化电位为400-600mV；
S3换热后的电解废液继续输送至二段高压釜中进行二段浸出。
换热器以此条件运行23天后，换热器酸端出口温度为64℃，换热效率明显降低。
实施例3
本实施例提供一种抑制全湿法锌氧压浸出系统中换热器结垢的方法，包括以下步骤：
S1将一段氧压浸出得到的电解废液转入废液槽中，废液槽的温度为35℃，向废液槽中加入7m3/h的一段含的上清液；其中电解废液中MnO4 -的浓度为5-8g/l；的加入量为废液中MnO4 -的含量的3％，含的上清液的加入量根据含的上清液中的浓度进行调整，在本实施例中，的加入量为加入的的物质的量，废液中MnO4 -的含量为废液中MnO4 -的物质的量，含的上清液的加入量为含的上清液的体积；在本实施例中，含的上清液具体为氧压浸出产品ZPL液，其主要成分为硫酸锌、硫酸亚铁、硫酸铁，还包括镓锗铟铜等稀贵金属以及氟氯钴等少量杂质元素，其中的浓度为8-15g/l；
S2反应40min后，得到低MnO4 -含量的电解废液，将废液槽中低MnO4 -含量的电解废液以60m3/h的流速泵送至换热器中参与换热；其中低MnO4 -含量的电解废液的氧化电位为400-600mV；
S3换热后的电解废液继续输送至二段高压釜中进行二段浸出。
换热器以此条件运行22天后，换热器酸端出口温度为64℃，换热效率明显降低。
实施例4
本实施例提供一种抑制全湿法锌氧压浸出系统中换热器结垢的方法，包括以下步骤：
S1将一段氧压浸出得到的电解废液转入废液槽中，废液槽的温度为35℃，向废液槽中加入5m3/h的一段含的上清液；其中电解废液中MnO4 -的浓度为5-8g/l；的加入量为废液中MnO4 -的含量的5％，含的上清液的加入量根据含的上清液中的浓度进行调整，在本实施例中，的加入量为加入的的物质的量，废液中MnO4 -的含量为废液中MnO4 -的物质的量，含的上清液的加入量为含的上清液的体积；在本实施例中，含的上清液具体为氧压浸出产品ZPL液，其主要成分为硫酸锌、硫酸亚铁、硫酸铁，还包括镓锗铟铜等稀贵金属以及氟氯钴等少量杂质元素，其中的浓度为8-15g/l；
S2反应60min后，得到低MnO4 -含量的电解废液，将废液槽中低MnO4 -含量的电解废液以100m3/h的流速泵送至换热器中参与换热；其中低MnO4 -含量的电解废液的氧化电位为400-600mV；
S3换热后的电解废液继续输送至二段高压釜中进行二段浸出。
换热器以此条件运行40天后，换热器酸端出口温度为66℃，换热效率明显降低。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，则本发明也意图包含这些改动和变形。
Claims (7)
1.一种抑制换热器结垢的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1向用于在换热器内流动的含MnO4 -的换热液中加入溶液；
S2反应一段时间后，得到低MnO4 -含量的换热液，将低MnO4 -含量的换热液泵送至换热器中参与换热。
2.根据权利要求1所述的一种抑制换热器结垢的方法，其特征在于，所述的加入量为含MnO4 -的换热液中MnO4 -的含量的2-5％。
3.根据权利要求1所述的一种抑制换热器结垢的方法，其特征在于，所述溶液与所述含MnO4 -的换热液的反应时间为30-60min。
4.根据权利要求1所述的一种抑制换热器结垢的方法，其特征在于，所述低MnO4 -含量的换热液的氧化电位为400-600mV。
5.一种抑制全湿法锌氧压浸出系统中换热器结垢的方法，包括权利要求1-4任一所述的一种抑制换热器结垢的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1将一段氧压浸出得到的电解废液转入废液槽中，向废液槽中加入一定量的含的上清液；
S2反应一段时间后，得到低MnO4 -含量的电解废液，将废液槽中低MnO4 -含量的电解废液泵送至换热器中参与换热；
S3换热后的低MnO4 -含量的电解废液继续输送至二段高压釜中进行二段浸出。
6.根据权利要求5所述的一种抑制全湿法锌氧压浸出系统中换热器结垢的方法，其特征在于，所述含的上清液中的浓度为8-15g/l。
7.根据权利要求5所述的一种抑制全湿法锌氧压浸出系统中换热器结垢的方法，其特征在于，所述低MnO4 -含量的电解废液泵送至所述换热器的流速为50-100m3/h。
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