专利名称：一种改善空冷过程中冶金溶液结晶沉积的方法及空冷塔的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种冶金溶液的冷却方法及装置，尤其是指一种改善空冷过程中冶金溶液结晶沉积的方法及装置，属空气冷却技术领域。
背景技术：
冶金过程的冶金溶液降温，通常采用空气冷却塔(即空冷塔)冷却。在空冷塔冷却过程中，冶金溶液中的某些物质成分因降温引发析出结晶，结晶又沉积到设备内壁表面，降低设备运行效率。例如，湿法锌冶金净化过程和电积过程产生的硫酸锌溶液，也是采用空冷塔冷却，硫酸锌溶液以液滴形式从空冷塔塔顶洒落，液滴在洒落过程中与进塔气流对撞传热降温，引发液滴中的硫酸锌、硫酸钙、硫酸镁等物质成分析出结晶，导致洒落到空冷塔塔筒内壁表面的液滴发生结晶沉积。当结晶沉积恶劣时，塔筒内壁表面的结晶沉积速率达到2-3mm/日。这种结晶沉积的后果，加剧了空冷塔塔筒的负荷，降低了空冷塔的运行效率，增加了清理塔筒内壁结晶沉积层的难度。目前通用的阻止硫酸锌溶液在塔筒内壁表面发生结晶沉积的方法，是在塔筒内壁设置塑料软板隔层，借助进塔气流振动，将洒落到塑料软板隔层上的液滴及其结晶沉积层抖落到塔池中。这种阻止液滴结晶沉积的方法虽然有效，但因塑料软板在进塔气流强烈鼓动下易于老化和破损，加上破损后难以及时发现，发现了也难以及时停产检修，以至用塑料软板隔层阻止液滴在塔筒内壁表面结晶沉积的方法流于形式。随着中国专利(公开号为CN101021388和CN101071045)提出的空冷方法及其装置的迅速推广应用，针对矩形塔筒设计的用塑料软板隔层阻抗液滴结晶沉积的方法，用于圆形塔时需要将塑料软板隔层由平面改成曲面，从而增加了安装与检修的难度，更是加重了塑料软板隔层的老化和破损。因此，很有必要对阻抗空冷过程中冶金溶液结晶沉积的方法'加以改进。发明内容本发明旨在针对冶金溶液在空冷塔塔筒内壁结晶沉积严重的问题，提出一种改善空冷过程中冶金溶液结晶沉积的方法，尤其是提供一种用空冷后的冶金溶液流膜阻抗液滴结晶沉积，并阻抗冶金溶液中的晶粒沉积于塔筒内壁表壁的方法。
本发明的另一目的在于提供一种改善空冷过程中冶金溶液结晶沉积的空冷塔。
本发明通过大量研究证实冶金溶液中的某些物质成分在降温过程中析出结晶；空冷塔冷却过程中的硫酸锌溶液析出结晶，主要发生在液滴从十几米塔筒高度洒落到塔池的过程中；洒落到塔筒内壁上的硫酸锌溶液液滴，因其下落速度减缓，水份挥发加快，析出结晶增加，结晶加速粗大，易于发生结晶沉积；晶粒在硬性表面上的沉积速率，远远大于晶粒在液态流膜中的沉积速率；从塔筒顶部沿塔筒表壁垂直下流到塔池的硫酸锌溶液流膜，温降幅度很小；并且采用一定声场的超声波照射空冷后的硫酸锌溶液，可细化空冷后的硫酸锌溶液中析出的晶粒。因此本发明所采取的技术方案是 一种改善空冷过程中冶金溶液结晶沉积的方法，采用将空冷塔冷却后的冶金溶液，用输送装置输送至空冷塔内上部，再经塔筒内壁表面往下流动的方法，形成覆盖塔筒内壁表面的液态流膜，使喷洒到塔筒内壁的降温液滴，不能直接落到塔筒自身表壁，而是落入塔筒内壁表面的液态流膜，以此阻抗液滴结晶沉积于塔筒内壁；同时还可以对空冷塔冷却后的冶金溶液施加超声波照射，细化空冷后的冶金溶液中的晶粒后，再用输送装置输送至空冷塔内上部，再经塔筒内壁表面往下流动，形成覆盖塔筒内壁表面的晶粒更细的液态流膜，以此阻抗液态流膜中的晶粒在塔筒内壁表面沉积。
所述的冶金溶液是包含至少一种在温降过程中析出结晶的物质成分的冶金过程中的溶液，所述的溶液可以是包含硫酸钙和(或)硫酸镁的硫酸锌溶液，所述的冶金过程至少包括浸出过程、净化过程、电积过程、电解过程、萃取过程和循环冷却过程。
所述的液态流膜的厚度《20mm。
根据所述的改善空冷过程中冶金溶液结晶沉积的方法提出的一种空冷塔，包括塔筒、塔池、喷淋装置、捕滴装置、鼓风装置和液态流膜形成装置，其中，捕滴装置和喷淋装置设置于塔筒的顶部，空冷塔的下底部为塔池，在塔池之上的塔筒侧面设有鼓风装置，其特征是空冷塔设有将空冷后的冶金溶液均匀分布到塔筒内壁表壁形成液态流膜的液态流膜形成装置，并在塔筒内壁表壁有一层流动的液态流膜。
所述的液态流膜形成装置，包括盛有空冷后的冶金溶液的循环槽、输送装置、管道和周向布液装置，其中，周向布液装置设置于塔筒内的上部，循环槽设置于塔筒底部的内或外，循环槽外设有输送装置，输送装置分别通过管道与循环槽和周向布液装置相连，将空冷后的冶金溶液输送至周向布液装置，再由周向布液装置向空冷塔塔筒内壁表面均匀布液，形成空冷塔内壁表面的液态流膜，所述的液态流膜形成装置包含周向布液装置。
所述的液态流膜形成装置，在其循环槽的内或外，还可以设有实施直接照射和(或)隔离照射的超声波波源装置，所述的超声波波:原^置至少包括频率15-128kHz、声强0. 5-50w/cm2的超声波声场。
所述的周向布液装置，至少可以是设置于塔筒内上部的一条环形溜槽，所述的环形溜槽溢流堰口到塔筒内壁表壁的最短距离《20mm。
所述的空冷塔，包括塔筒横截面为圆形和矩形的空气冷却塔。
本发明的技术原理是由喷淋装置喷洒的冶金溶液，以液滴形式从空冷塔塔顶洒落，液滴在洒落过程中与进塔气流对撞传热降温，^温,l起液滴析出结晶。当液滴洒落到空冷塔塔筒内壁表面时，含有析出结晶的液滴不是落到塔筒内壁的硬性表壁上，而是落到塔筒内壁表壁的液态流膜上。因液态流膜沿塔筒内壁表壁向下流动，液滴及其结晶无法沉积到塔筒内壁表壁，只能随液态流膜流入塔池。由此实现改善空冷过程中冶金溶液结晶沉积的过程。对空冷后的冶金溶液施加超声波照射，可以有效细化空冷后的冶金溶液中的晶粒，降低空冷后的冶金溶液的粘度，从而降低液态流膜自身的结晶沉积速率和降温液滴落入液态流膜后的结晶沉积速率。由此il一步改善空冷过程中冶金溶液在塔筒内壁表面发生结晶沉积。
虽然液态流膜在空冷塔塔筒内壁表面长期流动会形成结垢，但这种流膜结垢的结晶沉积速度非常缓慢，与冶金溶液直接洒落到塔筒内壁表壁的结晶析出速度和析出结晶的沉积速度相比，可以忽略不计。
6本发明的优点是1、改善空冷过程中冶金溶液的结晶沉积，发挥空冷塔效能，提 高空冷塔运行效率。2、改善冶金溶液中主体成分(如硫酸锌)的结晶沉积，减少主体 成分损耗。3、大幅减少空冷塔塔筒内壁结晶沉积层的检修工程量，从根本上消除恶劣 环境下用人工清理塔筒结晶沉积层的高空作业安全隐患。上述优点足以补偿形成液态流 膜循环流动所增加的成本。
图1为本发明方法的一个实施例。
图2为本发明方法的另一个实施例。
图1中，1、空冷塔；2、捕滴装置；3、喷淋装置；4、冶金溶液；5、环形溜槽溢 流堰口； 6、液态流膜形成装置；7、周向布液装置；8、环形溜槽；9、液滴；10、液态 流膜；11、塔筒；12、鼓风装置；13、进塔气流；14、空冷后的冶金溶液循环槽；15、 输送装置；16、管道；17、空冷后的冶金溶液出口； 18、塔池；19、空冷后的冶金溶液； 20、硫酸锌溶液；21、空冷后的硫酸锌溶液出口； 22、空冷后的硫酸锌溶液。
图2中，23、超声波波源装置；24、超声空冷塔。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述，但本发明的保护范围并不局限于 实施例所描述的范围。 实施例一
通过图1可以看出，本发明是一种改善空冷过程中冶金溶液结晶沉积的方法。所述 的方法是采用将空冷塔冷却后的冶金溶液，用输送装置输送至空冷塔内上部，再经塔筒 内壁表面往下流动的方法，形成覆盖塔筒内壁表面的液态流膜，使喷洒到塔筒内壁的降 温液滴，不能直接落到塔筒自身表壁，而是落入塔筒内壁表面的液态流膜，以此阻抗液
滴结晶沉积于塔筒内壁；同时还可以对空冷塔冷却后的冶金溶液施加超声波照射，细化 空冷后的冶金溶液中的晶粒后，再用输送装置 t送至空冷塔内上部，再经塔筒内壁表面 往下流动，形成覆盖塔筒内壁表面的晶粒更细的液态流膜，以此阻抗液态流膜中的晶粒在塔筒内壁表面沉积。所述的冶金溶液是包含至少一种在温降过程中析出结晶的物质成 分的冶金过程中的溶液，且至少包括包含硫酸钙和(或)硫酸镁的硫酸锌溶液，所述的 冶金过程至少包括浸出过程、净化过程、电积过程、电解过程、萃取过程和循环冷却过 程。所述的液态流膜的厚度《20mra。所述的空冷塔，包括塔筒横截面为圆形和矩形的空 气冷却塔。
根据所述的改善空冷过程中冶金溶液4结晶沉积的方法提出的一种空冷塔1,包括 塔筒11、塔池18、喷淋装置3、捕滴装置2、鼓风装置12和液态流膜形成装置6，其 中，捕滴装置2和喷淋装置3安装在塔筒11的顶部，空冷塔1的下底部为塔池18，在 塔池18之上的塔筒11侧面设有鼓风装置12，空冷塔1设有用空冷后的冶金溶液4在 塔筒11内壁表壁形成液态流膜10的液态流膜形成装置6。所述的液态流膜形成装置6 包括空冷后的冶金溶液循环槽14、输送装置15和周向布液装置7，其中，周向布液装 置7设于塔筒11内的上部；空冷后的冶金溶液循环槽14设于塔池18的内或外，且盛 有空冷后的冶金溶液19;空冷后的冶金溶液循环槽14外设有输送装置15，输送装置 15分别通过管道16与空冷后的冶金溶液循环槽14和周向布液装置7相连，将空冷后 的冶金溶液19循环输送至周向布液装置7，再由周向布液装置7向空冷塔塔筒11的内 壁表壁均匀布液，在空冷塔1内壁表面形成空冷后的冶金溶液19的液态流膜10。所述 的周向布液装置7是将空冷后的冶金溶液19沿塔筒11内壁表壁进行均匀分布的装置， 至少可以是设置于塔筒11内上部的一条环形溜槽8，且从环形溜槽溢流堰口 5到塔筒 11内壁表壁的最短距离《20mm。
本发明的技术原理是由喷淋装置3喷洒的冶金溶液4，以液滴形式从空冷塔塔顶 洒落，液滴在洒落过程中与进塔气流13对撞传热降温，降温引起液滴析出结晶。当液 滴9洒落到空冷塔1塔筒11内壁表面时，含有析出结晶的液滴9不是落到塔筒内壁的 硬性表壁上，而是落到塔筒内壁表壁的液态流膜1《上。因液态流膜10沿塔筒内壁表壁 向下流动，液滴及其结晶无法沉积到塔筒内壁表壁，只能随液态流膜10流入塔池18。 由此实现改善空冷过程中冶金溶液4结晶沉积的过程。
8实施例二
图2为本发明的另一个实施例。从图2可以看出，这是一种改善空冷过程中冶金溶 液结晶沉积的超声空冷塔24。所述的超声空冷塔24，包括塔筒ll、塔池18、喷淋装置 3、捕滴装置2、鼓风装置12和液态流膜形成裴置6，所述的液态流膜形成装置6包含 超声波波源装置23。实施例二与实施例一的原理是一样的，只是所述的空冷后的冶金 溶液19是经频率15-128kHz、声强0. 5-50w/cm2的超声波的直接或隔离照射后，再由输 送装置15经管道16输送到周向布液装置7，再由周向布液装置7均匀分布到塔筒11 内壁表壁，形成晶粒更细的液态流膜IO。用超声波波源装置23照射过的空冷后的冶金 溶液19，可将液滴9在空冷过程中析出的结晶颗粒震碎或阻止析出结晶继续长大，降 低空冷后的冶金溶液19的粘度，从而降低液态流膜10自身的结晶沉积速率和降温液滴 落入液态流膜10后的结晶沉积速率。由此进一步改善空冷过程中冶金溶液4在塔筒11 内壁表面发生结晶沉积。
实施例三
图1为本发明的另一个实施例，实施例三与实施例一的原理是一样的，只是所述的 冶金溶液4变为硫酸锌溶液20，空冷后的冶金4^出口 17变为空冷后的硫酸锌溶液出 口21，空冷后的冶金溶液19变为空冷后的硫酸锌溶液22。这种硫酸锌溶液空冷塔，是 用于湿法锌冶金生产过程中的，可以大幅改善空冷过程中硫酸锌溶液20在塔筒11内壁 表面发生结晶沉积。
实施例四
图2还可以用于本发明的另一个实施例，是一种用空冷后的硫酸锌溶液流膜阻止硫 酸锌液滴在塔筒内壁表面结晶沉积的超声空冷塔。
从图2可以看出，所述的用空冷后的硫酸锌溶液流膜阻止硫酸锌溶液液滴在塔筒内 壁表面结晶沉积的超声空冷塔24，包括塔筒ll、塔池18、喷淋装置3、捕滴装置2、 鼓风装置12和液态流膜形成装置6。所述的液态流膜形成装置6包含超声波波源装置 23。实施例四与实施例二的原理是一样的，只是所述的空冷后的硫酸锌溶液22，是经频率15kHz、声强2w/cm2的超声波的直接或隔离照射后，再由输送装置15经管道16输 送到环形溜槽8，再由环形溜槽溢流堰口 5均勺分布到塔筒11内壁表壁，形成晶粒更 细的液态流膜10。
本发明方法及空冷塔的优点是，利用超声波的振动功能和(或)空化功能，阻止硫 酸锌溶液20在空冷过程中析出的结晶颗粒继续长大和(或)将其震碎，使空冷后的硫 酸锌溶液22中的晶粒细化和均质化，降低液态流膜10中晶粒的沉积速率，进一步提高 阻抗硫酸锌溶液20在塔筒11内壁表壁结晶沉积的效果。
权利要求
1、一种改善空冷过程中冶金溶液结晶沉积的方法，其特征在于采用将空冷塔冷却后的冶金溶液，用输送装置输送至空冷塔内上部，再经塔筒内壁表面往下流动的方法，形成覆盖塔筒内壁表面的液态流膜，使喷洒到塔筒内壁的降温液滴，不能直接落到塔筒自身表壁，而是落入塔筒内壁表面的液态流膜，以此阻抗液滴结晶沉积于塔筒内壁。
2、 如权利要求1所述的改善空冷过程中冶金溶液结晶沉积的方法，其特征在于 所述的经空冷塔冷却后的冶金溶液，是经过超声波照射，细化空冷后的冶金溶液中的晶 粒后，再输送到空冷塔内上部，再经塔筒内壁表面往下流动，形成覆盖塔筒内壁表面的 晶粒更细的液态流膜，以此阻抗液态流膜中的晶粒在塔筒内壁表面沉积。
3、 如权利要求1或2所述的改善空冷过程中冶金溶液结晶沉积的方法，其特征在 于所述的冶金溶液是包含至少一种在温降过程中析出结晶的物质成分的冶金过程中的 溶液。
4、 如权利要求3所述的改善空冷过程中冶金溶液结晶沉积的方法，其特征在于 所述的冶金溶液是包含硫酸钙和/或硫酸镁的硫酸锌溶液，所述的冶金过程至少包括浸 出过程、净化过程、电积过程、电解过程、萃取过程和循环冷却过程。
5、 如权利要求1或2所述的改善空冷过程中冶金溶液结晶沉积的方法，其特征在 于所述的液态流膜的厚度《20mm。
6、 一种改善空冷过程中冶金溶液结晶沉积的空冷塔，包括塔筒、塔池、喷淋装置、 捕滴装置、鼓风装置和液态流膜形成装置，其中，捕滴装置和喷淋装置设置于塔筒的顶 部，空冷塔的下底部为塔池，在塔池之上的塔筒侧面设有鼓风装置，其特征是空冷塔 设有将空冷后的冶金溶液均匀分布到塔筒内壁表壁形成液态流膜的液态流膜形成装 置，，并在塔筒内壁表壁有一层流动的液态流膜。
7、 如权利要求6所述的液态流膜形成装置，包括盛有空冷后的冶金溶液的循环槽、 输送装置、管道和周向布液装置，其中，周向布液装置设置于塔筒内的上部，循环槽设 置于塔筒底部的内或外，循环槽外设有输送装置，输送装置分别通过管道与循环槽和周向布液装置相连，将空冷后的冶金溶液输送至周向布液装置，再由周向布液装置向空冷 塔塔筒内壁表面均匀布液，形成空冷塔内壁表面的液态流膜，其特征在于所述的液态 流膜形成装置包含周向布液装置。
8、 如权利要求6所述的液态流膜形成装置，在其循环槽的内或外，还可以设有实 施直接照射和(或)隔离照射的超声波波源装置，所述的超声波波源装置至少包括频率 15-128kHz、声强0. 5-50w/cn^的超声波声场。
9、 如权利要求6所述的周向布液装置，至少可以是设置于塔筒内上部的一条环形 溜槽，所述的环形溜槽溢流堰口到塔筒内壁表壁的最短距离《20mm。
全文摘要
一种改善空冷过程中冶金溶液结晶沉积的方法及空冷塔，采用将空冷塔冷却后的冶金溶液，用输送装置输送至空冷塔内上部，再经塔筒内壁表面往下流动的方法，形成覆盖塔筒内壁表面的液态流膜，使喷洒到塔筒内壁的降温液滴，不能直接落到塔筒自身表壁，而是落入塔筒内壁表面的液态流膜，以此阻抗液滴结晶沉积于塔筒内壁；同时还可以对空冷塔冷却后的冶金溶液施加超声波照射，细化空冷后的冶金溶液中的晶粒后，再输送到空冷塔内上部，再经塔筒内壁表面往下流动，形成覆盖塔筒内壁表面的晶粒更细的液态流膜，以此阻抗液态流膜中的晶粒在塔筒内壁表面沉积。
文档编号C25C7/06GK101498557SQ20091004259
公开日2009年8月5日 申请日期2009年1月23日 优先权日2009年1月23日
发明者曾兴民 申请人:佛山市兴民科技有限公司