专利名称：浅槽紊流酸洗除硅方法及设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及从酸液中除硅的方法，尤其涉及一种浅槽紊流酸洗除硅的工艺及其专用设备。
宝钢三冷轧酸轧机组是一条可生产汽车板与硅钢板的两用机组，该机组的酸洗段采用的是浅槽紊流喷淋式酸洗工艺。目前，世界上凡生产硅钢的机组往往采用深槽浸入式酸洗工艺。这两种工艺在供酸系统上存在较大差异，宝钢三冷轧酸洗段的酸液是循环的，其它硅钢机组酸洗后的废酸不是循环的。宝钢的这种汽车板与硅钢板两用型的酸洗机组在世界上是第一套，由于设计时对硅泥的化学特性认识不充分，经验不足，又无成熟的机组参考，因此在设计中对如何有效地消除酸液中的硅泥的影响考虑不周。从投产以来，因硅泥的影响造成的故障停机不断。
这样，硅泥影响不仅关系到酸轧机组的正常开机，而且对宝钢酸轧机组的后道机组生产产生严重制约，形成宝钢三冷轧的单元瓶颈。针对这种情况，对酸洗工艺段酸循环系统的硅泥进行取样化验、跟踪、调研，从源头上降低其影响成为目前的当务之急。
硅泥的成因根据现场取样化验及在显微镜下的观察，酸液中的硅泥微粒呈絮状，悬浮在酸液中，随着浓度的增加，絮状“微团”渐渐长大，并吸附在管路内壁、石墨加热器内孔，直至形成厚厚的硅泥层。经化验知硅泥成分主要为80％以上的SiO2。
由于硅泥是带钢酸洗后的产物，不让其产生是不可能的，同时由于酸液中的硅泥颗粒相当微小，用通常的过滤方式无法产生明显的效果。
中国专利申请号为01107095.1公开一种絮凝沉淀法，主要是通过产生的Fe(OH)3胶体利用其具有吸附作用，如
图1所示，其工艺流程为将废酸液加热后加入Fe片，在反应罐中加入碱，产生Fe(OH)3胶体，在酸液中生成絮状物，进一步加入絮凝剂，将絮状物凝结成絮状沉淀物，所加入的絮凝剂为有机聚合类絮凝剂。该方法的缺陷在于，由于加入Fe片，所加入的Fe片与废酸中的HCl发生反应，因而除去Si的同时将废酸液变成了Fecl2+Fecl3的混合液，由于除硅前后成分发生巨大变化，不经过进一步的反应处理无法直接回到酸洗机组利用。且该方法的工艺步骤较长。
本发明的浅槽紊流酸洗除硅方法，其特点是将酸罐的酸液通过酸泵打入混合罐，在进入沉淀罐之前至少加入一次絮凝剂，并与絮凝剂混合，之后进入沉淀罐，在沉淀罐内沉淀后，清液溢流返回酸罐，泥浆通过排放口排出罐外。
所述的絮凝剂为阳离子絮凝剂，其为Ciba ZETAG-51 flocculent或Ciba ZETAG-63 flocculent。
酸液通过酸泵以3～15m3/h的量，经过冷却器降温至60℃，在进入混合罐前加入1#絮凝剂Ciba ZETAG-51 flocculent，进入混合罐后在搅拌器的搅动下充分混合，从上部溢流，在进入沉淀罐前加入2#絮凝剂CibaZETAG-63 flocculent，在沉淀罐内沉淀后清液溢流返回酸罐，泥浆排出罐外。
本发明是通过利用悬浮颗粒带负电荷，阳离子絮凝剂带正电荷，使硅泥颗粒长大，加快其沉降，从而达到沉淀的目的。
根据现场的观察知当酸液中SiO2的最高浓度低于510mg/L时，硅泥在管路内壁、石墨加热器内孔结垢情况明显降低。则酸罐内酸液SiO2最高浓度控制在510mg/l。
沉淀罐内酸液溢流速度u＝Q/A，Q-进入沉淀池的酸液流量，A沉淀池的过流面积；根据经验u＝Q/A≤0.5m/h；从沉淀效果讲，流速越慢沉淀效果越好，但从上面的公式知使酸液从罐体圆周方向均匀流出，u越小，过流面积越大，沉淀罐的体积越大，相应的占地、投资越大，不经济。
因此，在设计该沉降系统时，沉淀流量选择3～15m3/h。根据计算沉淀罐直径范围为2～7m本发明的沉淀罐为锥形罐内设置有插入管、溢流堰、溢流口、密封罐、泥浆排放口。溢流堰为连续或不连续锯齿形。
其中插入管是用于导引酸液进入沉淀罐并降低其流速；溢流堰用于避免酸液短流，同时进一步净化酸液，其型式为连续或非连续锯齿形等；溢流口用于排出沉淀后的清液；密封罐用于吸收沉淀罐的酸雾，防止酸雾外溢污染环境；泥浆排放口用于排放沉淀下来的硅泥。
本发明的浅槽紊流酸洗除硅工艺，是通过利用悬浮颗粒带负电荷，阳离子絮凝剂带正电荷，使硅泥颗粒长大，加快其沉降，从而达到沉淀的目的。不需经过化学反应，所以经处理的酸液的化学成分无变化，仅将酸液中的SiO2成分除去，除去SiO2后的酸液可直接利用，本发明的工艺简单且能有效除去SiO2。其沉淀罐结构简单，通过设置插入管、溢流堰、溢流口、密封罐等，能有效地沉淀硅泥、除去硅泥。
图3为本发明的沉淀罐结构示意图，其中插入管1，导引酸液进入沉淀罐6并降低其流速；溢流堰2，避免酸液短流，同时进一步净化酸液，其型式可作成连续或不连续锯齿形；溢流口3，排出沉淀后的清液；密封罐4，吸收沉淀罐6的酸雾；泥浆排放口5，排放沉淀下来的硅泥。
图4、图5为SiO2的浓度与酸液的流量的关系，图中横坐标为打向沉淀罐沉淀的酸液流量，纵坐标为酸液内SiO2的浓度，从图中的曲线知随着打向沉淀罐沉淀的酸液流量的增加，酸罐内SiO2的浓度在不断下降，但下降的幅度在逐渐减小，最终该曲线趋于一条直线。
实施例1酸罐的酸液通过酸泵以6m3/h的流量，经过换热面积为12m2的冷却器降温至60℃(用循环冷却水冷却，流量自动调节)，在进入混合罐前通过计量泵加入1#阳离子型絮凝剂(Ciba ZETAG-51 flocculent)，进入混合罐，其容积约1m3，在搅拌器的搅动下充分混合，从上部溢流，在进入沉淀罐前通过计量泵加入2#阳离子型絮凝剂(Ciba ZETAG-63 flocculent)，通过插入管，进入沉淀罐，其容积约80m3，沉淀后清液在罐顶边缘溢流堰(非连续锯齿形)的作用下均匀的流出溢流口，返回1#酸罐。沉淀罐底部的泥浆通过泥浆泵打向压滤机压滤，清液返回酸罐，泥饼运走处理。酸罐内SiO2的最高浓度从1260mg/l降为467mg/l。
实施例2酸罐的酸液通过酸泵以8m3/h的流量，与实施例1相同的步骤处理后，酸罐内SiO2的最高浓度从1260mg/l降为413mg/l。
实施例3酸罐的酸液通过酸泵以12m3/h的流量，与实施例1相同的步骤处理后，酸罐内SiO2的最高浓度从1260mg/l降为343mg/l。
实施例4
酸罐的酸液通过酸泵以4m3/h的流量，经过换热面积为10m2的冷却器降温至60℃(用循环冷却水冷却，流量自动调节)，在进入混合罐前通过计量泵加入1#阳离子型絮凝剂(Ciba ZETAG-51 flocculent)，进入混合罐，其容积约1m3，在搅拌器的搅动下充分混合，从上部溢流，在进入沉淀罐前通过计量泵加入2#阳离子型絮凝剂(Ciba ZETAG-63flocculent)，通过插入管，进入沉淀罐，容积约40m3，沉淀后清液在罐顶边缘溢流堰(非连续锯齿形)的作用下均匀的流出溢流口，返回酸罐。沉淀罐底部的泥浆通过泥浆泵打向压滤机压滤，清液返回酸罐，泥饼运走处理。酸罐内SiO2的最高浓度从920mg/l降为638mg/l。
实施例5酸罐的酸液通过酸泵以5m3/h的流量，与实施例4相同的步骤处理后，酸罐内SiO2的最高浓度从920mg/l降为538mg/l。
实施例6酸罐的酸液通过酸泵以9m3/h的流量，与实施例4相同的步骤处理后，酸罐内SiO2的最高浓度从920mg/l降为419mg/l。
权利要求
1.浅槽紊流酸洗除硅的方法，其特征在于，将酸罐的酸液通过酸泵进入混合罐，在进入沉淀罐之前至少加入一次絮凝剂，并与絮凝剂混合，之后进入沉淀罐，在沉淀罐内沉淀后，清液溢流返回酸罐，泥浆通过排放口排出罐外。
2.根据权利要求书1所述的浅槽紊流酸洗除硅的方法，其特征在于，所述的絮凝剂为阳离子絮凝剂。
3.根据权利要求书1或2所述的浅槽紊流酸洗除硅的方法，其特征在于，所述的阳离子絮凝剂为Ciba ZETAG-51 flocculent或CibaZETAG-63 flocculent。
4.根据权利要求书1所述的浅槽紊流酸洗除去硅的方法，其特征在于，酸液通过酸泵以3～15m3/h的量，经过冷却器降温至60℃，在进入混合罐前加入1#絮凝剂Ciba ZETAG-51 flocculent，进入混合罐后在搅拌器的搅动下充分混合，从上部溢流，在进入沉淀罐前加入2#絮凝剂Ciba ZETAG-63 flocculent，在沉淀罐内沉淀后清液溢流返回酸罐，泥浆排出罐外。
5.根据权利要求书1或4所述的浅槽紊流酸洗除去硅的方法所用沉淀罐，其特征在于，锥形罐内设置有插入管、溢流堰、溢流口、密封罐、泥浆排放口。
6.根据权利要求书1或4所述的浅槽紊流酸洗除硅的方法所用沉淀罐，其特征在于，所述的溢流堰为连续或不连续锯齿形。
7.根据权利要求书1所述的浅槽紊流酸洗除去硅的方法所用沉淀罐。其特征在于，所述的锥形罐直径为2～7m。
全文摘要
本发明公开一种浅槽紊流酸洗除硅的方法及其设备，方法是将酸罐的酸液通过酸泵打入混合罐，在进入沉淀罐之前至少加入一次絮凝剂，并与絮凝剂混合，之后进入沉淀罐，在沉淀罐内沉淀后，清液溢流返回酸罐，泥浆通过排放口排出罐外；本发明的沉淀罐设置有插入管、溢流堰、溢流口、密封罐、泥浆排放口，经本发明方法处理的酸液其化学成分无变化，且能有效除去酸液中的SiO
文档编号C23G1/00GK1461823SQ02111899
公开日2003年12月17日 申请日期2002年5月31日 优先权日2002年5月31日
发明者邢启宏, 陈声鹤, 王康健, 刘永丰, 费俊 申请人:宝山钢铁股份有限公司