CN115925284A - 一种废熔盐高温水淬的系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种废熔盐高温水淬系统，包括：渣水收集分离池，高压水淬渣装置，排渣装置以及沉降池。渣水收集分离池包括小面积区域、大面积区域；高压水淬渣装置设置在渣水收集分离池内且位于渣水收集分离池的中上部；排渣装置设置在渣水收集分离池的所述小面积区域的底部，以将小面积区域的底部的沉降物排出渣水收集分离池；沉降池包括混合物入口、上清液出口、泥浆混合物出口以及盐水出口；混合物入口连接至所述渣水收集分离池的大面积区域，上清液出口连接至高压水淬渣装置。本发明还公开了废熔盐高温水淬的方法。本发明提出的废熔盐高温水淬的系统及方法，解决了熔盐渣快速浸出盐成分等问题，实现高温废熔盐渣的高效资源化利用。
Description
技术领域
本发明涉及资源综合利用领域，尤其涉及从高温熔盐渣水淬快速浸出盐成分技术，特别地，涉及一种废熔盐高温水淬的系统及方法。
背景技术
钛渣熔盐氯化制备四氯化钛过程中产生高温(700～750℃)熔融废盐渣。目前处理方法主要是废盐渣冷却后中和填埋或者资源化处理。
资源化处理采用常温下浸出、中和除杂、回收盐等方式。其中，常温下浸出不仅时间长，且冷却渣采用对辊磨-球磨时设备易粘渣，导致腐蚀严重，不能连续作业，工程化应用难。高温水淬在炼钢、炼铁高炉渣处理均有应用，但水淬仅为破碎大颗粒，操作简单，不涉及盐水回收及排渣问题。而如何将高温水淬技术应用于高温熔盐渣破碎，且盐水资源回收、排泥顺畅是工艺的一大难题。
基于此，现有技术仍然有待改进。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明实施例提出一种废熔盐高温水淬的系统及方法。本发明的目的在于：提高熔盐渣浸出效率及渣水分离效果，使熔盐渣快速得到资源化利用，且资源高效回收。
本发明实施例所公开的一种废熔盐高温水淬系统，包括：
渣水收集分离池，所述渣水收集分离池包括小面积区域、大面积区域、以及设置在小面积区域和大面积区域之间的挡墙；高温熔融渣放置在所述小面积区域；所述挡墙的中部以上设置用于含渣量少的水从所述小面积区域流至所述大面积区域的溢流孔；
高压水淬渣装置，所述高压水淬渣装置设置在所述渣水收集分离池内且位于所述渣水收集分离池的中上部；所述高压水淬渣装置产生的循环水冲散所述渣水收集分离池内的高温熔融渣；
排渣装置，所述排渣装置设置在所述渣水收集分离池的所述小面积区域的底部，以将所述小面积区域的底部的沉降物排出所述渣水收集分离池；
沉降池，所述沉降池包括混合物入口、上清液出口、泥浆混合物出口以及盐水出口；所述混合物入口连接至所述渣水收集分离池的所述大面积区域，所述大面积区域中的包括悬浮物的盐水流动至所述沉降池进行沉降；所述上清液出口连接至所述高压水淬渣装置，以将所述沉降池的上清液作为循环水循环至所述高压水淬渣装置使用。
进一步地，所述废熔盐高温水淬系统还包括：
盐水循环装置，所述盐水循环装置包括循环泵，所述循环泵设置在所述渣水收集分离池和所述沉降池的所述混合物入口之间。
进一步地，所述渣水收集分离池还包括：
曝气搅拌装置，所述曝气搅拌装置包括设置在所述渣水收集分离池底部的按同心圆排列的多组曝气孔、以及同心圆设置的多个曝气管，其中，一组所述曝气孔设置在一个所述曝气管上，气体通过所述曝气孔进入所述渣水收集分离池中以对所述渣水收集分离池内部进行曝气搅拌。
进一步地，所述曝气孔的孔径为25mm；
所述小面积区域通过所述曝气孔通入氮气和空气的混合气进行曝气搅拌，曝气量为500～600m3/h，混合气的气体压力为0.08～0.1Mpa；
所述大面积区域通过所述曝气孔通入空气进行曝气搅拌，曝气量为800～1000m3/h，空气的气体压力为0.02～0.06Mpa。
进一步地，按照所述渣水收集分离池的底部面积计所述小面积区域与所述大面积区域的区域面积比为1：2。
进一步地，所述高压水淬渣装置包括：高压管、用于泵送循环水的计量泵、射流器和喷孔盒；所述计量泵通过所述高压管连接所述射流器，所述喷孔盒置于所述渣水分离池内，靠近所述渣水分离池底部的一侧设有多个喷射孔；所述射流器设置于所述喷孔盒内并且与所述喷射孔连接；
所述计量泵设置在所述沉降池的所述上清液出口和所述高压水淬渣装置之间。
进一步地，所述废熔盐高温水淬系统还包括：
泥浆浓缩池，所述排渣装置连接至所述泥浆浓缩池，所述排渣装置将所述小面积区域的底部的沉降物打入泥浆浓缩池，经板框过滤洗涤可送至渣场。
本发明实施例还公开了一种使用如上所述的系统进行废熔盐高温水淬的方法，包括以下步骤：
步骤100：向沉降池注满工业新水；
步骤200：开启计量泵及高压水淬系统，将沉降池内的工业新水通过计量泵输送至高压水淬系统，并由高压水淬系统喷射至所述渣水收集分离池的小面积区域的高温熔融渣开始水淬，同时开启爆气搅拌装置；
步骤300：待渣水分离池水位升至挡墙的溢流孔所在的位置处时，开启排渣装置；高温熔融渣被打散，含渣量90％及未溶解的大颗粒掉至渣水收集分离池的小面积区域的底部，形成沉降物，排渣装置将该沉降物送至泥浆浓缩池；含渣量少的水通过溢流孔掉落至大面积区域，在曝气搅拌作用下，经循环泵抽至沉降池；
步骤400：沉降池中的含渣量少的水和工业新水混合沉降得到上清液和泥浆；若上清液的NaCl含量低于22％，则将沉降池内的上清液通过计量泵输送至高压水淬系统继续进行水淬；若上清液的NaCl含量高于22％，则将沉降池内的上清液排出三分之一至下一工序进行净化处理回收，补充工业新水后继续通过计量泵输送至高压水淬系统继续进行水淬。
进一步地，在步骤400中，还包括：沉降池中沉降得到泥浆进行处理得到含35～40％铁饼，烘干后作为烧结原料。
进一步地，步骤200和步骤300中，水淬过程中，水渣比为(12～15):1。
采用上述技术方案，本发明至少具有如下有益效果：
本发明提出的废熔盐高温水淬的系统及方法，解决了熔盐渣快速浸出盐成分、排泥顺畅，资源最大限度回收问题，实现高温废熔盐渣的高效资源化利用。
本发明提出的废熔盐高温水淬的系统及方法，充分利用熔盐渣显热提高了熔盐渣快速浸出效率，浸出时间由常温下24h降至高温水淬的5min(总浸出时间40min～60min)，且热态下渣水分离更高效，盐水资源回收率更高。
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地介绍，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为本发明一实施例的废熔盐高温水淬的运行系统及工艺的流程图；
图2为本发明一实施例的高压水淬装置的示意图；
图3为本发明一实施例的渣水收集分离池的俯视示意图；
图4为本发明一实施例的废熔盐高温水淬方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明实施例进一步详细说明。
如图1所示，本发明的一些实施例公开了废熔盐高温水淬系统，包括：渣水收集分离池，高压水淬渣装置，排渣装置以及沉降池。
如图3所示，渣水收集分离池包括小面积区域、大面积区域、以及设置在小面积区域和大面积区域之间的挡墙；高温熔融渣放置在小面积区域；挡墙的中部以上设置用于包括悬浮物的盐水从小面积区域流至大面积区域的溢流孔。
高压水淬渣装置设置在渣水收集分离池内且位于渣水收集分离池的中上部；高压水淬渣装置产生的循环水冲散小面积区域中的高温熔融渣；
排渣装置设置在渣水收集分离池的小面积区域的底部，以将小面积区域的底部的沉降物排出渣水收集分离池；
沉降池包括混合物入口、上清液出口、泥浆混合物出口以及盐水出口；混合物入口连接至渣水收集分离池的大面积区域，大面积区域中的包括悬浮物的盐水流动至沉降池进行沉降；上清液出口连接至高压水淬渣装置，以将沉降池沉降后的上清液作为循环水循环至高压水淬渣装置使用。
优选地，排渣装置包括在渣水收集分离池的下部侧面排口设有防腐蚀自吸泵，在曝气搅拌作用下，将泥渣及时抽走，防止细颗粒悬浮物等粘在一起板结。抽走量由水淬渣量的不溶物计算，一般为20～25％。
本发明一些优选的实施例中，废熔盐高温水淬系统还包括：
盐水循环装置，盐水循环装置包括循环泵，循环泵设置在渣水收集分离池和沉降池的混合物入口之间。
本发明一些优选的实施例中，渣水收集分离池还包括：
曝气搅拌装置，曝气搅拌装置包括设置在渣水收集分离池底部的按同心圆排列的多组曝气孔、以及同心圆设置的多个曝气管，其中，一组曝气孔设置在一个曝气管上，气体通过曝气孔进入渣水收集分离池中以对渣水收集分离池内部进行曝气搅拌。
本发明一些优选的实施例中，曝气孔的孔径为25mm；
小面积区域通过曝气孔通入氮气和空气的混合气进行曝气搅拌，曝气量为500～600m3/h，混合气的气体压力为0.08～0.1Mpa，防止Fe氧化粘结大颗粒；
大面积区域通过曝气孔通入空气进行曝气搅拌，曝气量为800～1000m3/h，空气的气体压力为0.02～0.06Mpa，防止细小泥浆沉底堵塞出口。
优选地，渣水收集分离池，池型为圆形，按圆面积1:2设置耐酸挡墙，挡墙高度2-2.5m，距地1.5m上部设有溢流孔，溢流孔的孔径10cm。当水淬熔盐渣时，循环水高压冲散高温熔融渣(高压水淬渣装置设置在小面积区中上部)，含渣量高和大颗粒渣掉落小面积区域，同时下部有曝气系统搅拌使大颗粒泥渣呈松散状态能够及时排出渣水收集分离池；上部含悬浮物如Fe(OH)3泥随水从溢流孔流至大面积区域；冲压水喷射至大面积区，在搅拌作用下含悬浮物盐水通过循环泵排出。
本发明一些优选的实施例中，按照渣水收集分离池的底部面积计小面积区域与大面积区域的区域面积为1：2。
本发明一些优选的实施例中，如图2所示，高压水淬渣装置包括：高压管、用于泵送循环水的计量泵、射流器和喷孔盒；计量泵通过高压管连接射流器，喷孔盒置于渣水分离池内，靠近渣水分离池底部的一侧设有多个喷射孔；射流器设置于喷孔盒内并且与喷射孔连接；
计量泵设置在沉降池的上清液出口和高压水淬渣装置之间。
优选地，射流器的冲水压力为0.6～1.0Mpa，射流器置于喷孔盒，喷孔盒置于渣水分离池中上部(渣水分离池的熔盐渣排口下50-60cm)，呈长方体，靠池侧设有10～20个喷射孔，内装有循环水。计量泵流量依水渣比调节，射流器为市场通用的商品，材质为聚氟耐高压，每个流量依循环水量(计量泵)平均分配，喷孔盒材质为钛材，直径2.5cm。
优选地，盐水循环装置在渣水收集分离池外置耐腐蚀循环泵，在曝气搅拌作用下，抽取盐水至沉降池，上清液在计量泵作用下返回高压水淬系统，循环水淬(水淬过程及时补水)，水淬比(水量与渣重比值)控制在(12～15):1，保证池内水温低于60℃。当盐水含量(NaCl浓度)达到要求后取三分之一量进入后续资源化处理，三分之二量补加后续工艺洗涤水进行循环，保持系统水总量平衡。
本发明一些优选的实施例中，废熔盐高温水淬系统还包括：
泥浆浓缩池，排渣装置连接至泥浆浓缩池，排渣装置将小面积区域的底部的沉降物打入泥浆浓缩池，经板框过滤洗涤可送至渣场。
如图4所示，本发明的一些实施例公开了该系统进行废熔盐高温水淬的方法，包括以下步骤：
步骤S100：向沉降池注满工业新水；
步骤S200：开启计量泵及高压水淬系统，将沉降池内的工业新水通过计量泵输送至高压水淬系统，并由高压水淬系统喷射至渣水收集分离池的小面积区域的高温熔融渣开始水淬，同时开启爆气搅拌装置；
步骤S300：待渣水分离池水位升至挡墙的溢流孔所在的位置处时，开启排渣装置；高温熔融渣被打散，含渣量90％及未溶解的大颗粒掉至渣水收集分离池的小面积区域的底部，形成沉降物，排渣装置将该沉降物送至泥浆浓缩池；含渣量少的水通过溢流孔掉落至大面积区域，在曝气搅拌作用下，经循环泵，通过沉降池的混合物入口抽至沉降池；
步骤S400：沉降池中的含渣量少的水和工业新水混合沉降得到上清液和泥浆；若上清液的NaCl含量低于22％，则将沉降池内的上清液经由上清液出口通过计量泵输送至高压水淬系统继续进行水淬；若上清液的NaCl含量高于22％，则将沉降池内的上清液通过盐水出口排出三分之一至下一工序进行净化处理回收，同时补充等量的工业新水，继续通过计量泵输送至高压水淬系统继续进行水淬。
工艺运行时，向沉降池注满水，开启计量泵，按水渣比(12～15):1开启排熔盐渣阀，进行高温水淬，同时开启曝气搅拌装置及排渣泵、循环水泵，排渣泵将泥渣打入泥浆浓缩池，经板框过滤洗涤可送至渣场，水淬后盐水通过循环泵将盐水送至沉降池，上清液循环水淬，泥浆通过泥浆混合物出口排出沉降池，混合下步工序处理得到含35～40％铁饼，烘干后作为烧结原料。当循环盐水NaCl含量达到22％以上，取三分之一量排至下步工序进一步净化处理、回收Fe、Mg、NaCl资源。同时在回收资源过程中产生的洗涤水补充至沉降池，保持系统水量平衡，达到连续循环水淬目的。整个水淬循环过程及时监测池内水温，调节喷射流量以保证水温稳定≤60℃。
实施例
以熔盐氯化炉排渣1t为例，熔盐氯化炉排渣通过熔盐渣排口排放至渣水收集分离池。系统运行时，首次沉降池注满工业新水，开启计量泵及高压水淬系统，调节流量14m3/h，喷射压力0.8Mpa，同时开启曝气系统，待渣水分离池水位升至1.5m时，开启熔盐渣排渣阀，在高压水冲击下，熔融态渣被打散，掉落至渣水收集分离池，含渣量90％及未溶解的大颗粒掉至小面积区域，在曝气压力0.1Mpa、流量600m3/h搅拌作用下，开启排渣泵，送至泥浆浓缩池，上部水经溢流孔流至大面积区域；含渣量少的水掉落至大面积区域，在曝气压力0.05Mpa、流量800m3/h搅拌作用下，经循环泵抽至沉降池，流量为14m3/h，补充水量为1m3/h的工业新水至沉降池，上清液经计量泵打至高压水淬系统，循环水淬8次，盐水NaCl含量达到22.4％，排出3m3/h送至下一工序进行净化处理回收，同时补充水量为3m3/h的工业新水至沉降池，即连续运行补充总水量4m3/h。
上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上限制。凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对上述实施例所做的任何简单修改、等同变化、修饰及变通，均应落在本发明技术方案保护范围内。
需要特别指出的是，上述各个实施例中的各个组件或步骤均可以相互交叉、替换、增加、删减，因此，这些合理的排列组合变换形成的组合也应当属于本发明的保护范围，并且不应将本发明的保护范围局限在所述实施例之上。
以上是本发明公开的示例性实施例，上述本发明实施例公开的顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。但是应当注意，以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子，在不背离权利要求限定的范围的前提下，可以进行多种改变和修改。根据这里描述的公开实施例的方法权利要求的功能、步骤和/或动作不需以任何特定顺序执行。此外，尽管本发明实施例公开的元素可以以个体形式描述或要求，但除非明确限制为单数，也可以理解为多个。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明实施例的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上所述的本发明实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明实施例的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种废熔盐高温水淬系统，其特征在于，包括：
渣水收集分离池，所述渣水收集分离池包括小面积区域、大面积区域、以及设置在小面积区域和大面积区域之间的挡墙；高温熔融渣放置在所述小面积区域；所述挡墙的中部以上设置用于含渣量少的水从所述小面积区域流至所述大面积区域的溢流孔；
高压水淬渣装置，所述高压水淬渣装置设置在所述渣水收集分离池内且位于所述渣水收集分离池的中上部；所述高压水淬渣装置产生的循环水冲散所述渣水收集分离池内的高温熔融渣；
排渣装置，所述排渣装置设置在所述渣水收集分离池的所述小面积区域的底部，以将所述小面积区域的底部的沉降物排出所述渣水收集分离池；
沉降池，所述沉降池包括混合物入口、上清液出口、泥浆混合物出口以及盐水出口；所述混合物入口连接至所述渣水收集分离池的所述大面积区域，所述大面积区域中的包括悬浮物的盐水流动至所述沉降池进行沉降；所述上清液出口连接至所述高压水淬渣装置，以将所述沉降池的上清液作为循环水循环至所述高压水淬渣装置使用。
2.根据权利要求1所述的废熔盐高温水淬系统，其特征在于，所述废熔盐高温水淬系统还包括：
盐水循环装置，所述盐水循环装置包括循环泵，所述循环泵设置在所述渣水收集分离池和所述沉降池的所述混合物入口之间。
3.根据权利要求1所述的废熔盐高温水淬系统，其特征在于，所述渣水收集分离池还包括：
曝气搅拌装置，所述曝气搅拌装置包括设置在所述渣水收集分离池底部的按同心圆排列的多组曝气孔、以及同心圆设置的多个曝气管，其中，一组所述曝气孔设置在一个所述曝气管上，气体通过所述曝气孔进入所述渣水收集分离池中以对所述渣水收集分离池内部进行曝气搅拌。
4.根据权利要求3所述的废熔盐高温水淬系统，其特征在于，所述曝气孔的孔径为25mm；
所述小面积区域通过所述曝气孔通入氮气和空气的混合气进行曝气搅拌，曝气量为500～600m3/h，混合气的气体压力为0.08～0.1Mpa；
所述大面积区域通过所述曝气孔通入空气进行曝气搅拌，曝气量为800～1000m3/h，空气的气体压力为0.02～0.06Mpa。
5.根据权利要求1所述的废熔盐高温水淬系统，其特征在于，按照所述渣水收集分离池的底部面积计，所述小面积区域与所述大面积区域的区域面积比为1：2。
6.根据权利要求1所述的废熔盐高温水淬系统，其特征在于，所述高压水淬渣装置包括：高压管、用于泵送循环水的计量泵、射流器和喷孔盒；所述计量泵通过所述高压管连接所述射流器，所述喷孔盒置于所述渣水分离池内，靠近所述渣水分离池底部的一侧设有多个喷射孔；所述射流器设置于所述喷孔盒内并且与所述喷射孔连接；
所述计量泵设置在所述沉降池的所述上清液出口和所述高压水淬渣装置之间。
7.根据权利要求1所述的废熔盐高温水淬系统，其特征在于，所述废熔盐高温水淬系统还包括：
泥浆浓缩池，所述排渣装置连接至所述泥浆浓缩池，所述排渣装置将所述小面积区域的底部的沉降物打入泥浆浓缩池，经板框过滤洗涤可送至渣场。
8.一种使用权利要求1-7任一项所述的系统进行废熔盐高温水淬的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤100：向沉降池注满工业新水；
步骤200：开启计量泵及高压水淬系统，将沉降池内的工业新水通过计量泵输送至高压水淬系统，并由高压水淬系统喷射至所述渣水收集分离池的小面积区域的高温熔融渣开始水淬，同时开启爆气搅拌装置；
步骤300：待渣水分离池水位升至挡墙的溢流孔所在的位置处时，开启排渣装置；高温熔融渣被打散，含渣量90％及未溶解的大颗粒掉至渣水收集分离池的小面积区域的底部，形成沉降物，排渣装置将该沉降物送至泥浆浓缩池；含渣量少的水通过溢流孔掉落至大面积区域，在曝气搅拌作用下，经循环泵抽至沉降池；
步骤400：沉降池中的含渣量少的水和工业新水混合沉降得到上清液和泥浆；若上清液的NaCl含量低于22％，则将沉降池内的上清液通过计量泵输送至高压水淬系统继续进行水淬；若上清液的NaCl含量高于22％，则将沉降池内的上清液排出三分之一至下一工序进行净化处理回收，补充工业新水后继续通过计量泵输送至高压水淬系统继续进行水淬。
9.根据权利要求8所述的废熔盐高温水淬的方法，其特征在于，在步骤400中，还包括：沉降池中沉降得到泥浆进行处理得到含35～40％铁饼，烘干后作为烧结原料。
10.根据权利要求8所述的废熔盐高温水淬的方法，其特征在于，步骤200和步骤300中，水淬过程中，水渣比为(12～15):1。
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