一种泥浆状物料动力波洗涤装置及其洗涤方法与流程

本发明涉及一种泥浆状物料动力波洗涤装置及其洗涤方法，属于冶金及化工技术领域。

背景技术：

从广义上讲，洗涤是从被洗涤对象中除去不需要的成分并达到某种目的的过程。对于泥浆状物料的洗涤通常是指通过一些洗涤剂(如水、电解质溶液等)的作用使可溶性的物质溶解进入洗涤剂，以减少或消除固体颗粒中夹带的可溶性的物质，可溶性的物质可以是杂质也可以是有价物质，但洗涤的最终目标是实现固体颗粒与可溶性物质的分离。

泥浆状物料通常形成于冶金及化工的生产过程，溶液反应产生的沉淀物及液固反应的残余物都可形成泥浆状物料。为了去除沉淀物中夹带的杂质或回收沉淀物中夹带的有价物质，反应体系经液固分离得到的泥浆状物料都必须进行洗涤。洗涤是冶金及化工工艺过程中常见的工序。

泥浆状物料洗涤的基础过程可用如下简单关系表示：

固体颗粒·可溶性的物质+洗涤剂→固体颗粒+洗涤剂·可溶性的物质

泥浆状物料的洗涤通常分三个阶段：

第一个阶段是分散，借助机械作用使泥浆状物料中的固体颗粒分散到由洗涤剂组成的液相中去；

第二个阶段是扩散，利用化学位平衡使可溶性物质脱离固体颗粒扩散进入洗涤剂组成的液相；

第三个阶段液固分离，依据筛分原理实现固体颗粒与洗涤剂的分离。

由于固体颗粒形成的泥浆状物料粘度大，其形状在不可压缩的液体介质中可任意改变，因此，泥浆状物料洗涤的关键是固体颗粒的分散。泥浆状物料与一般固体和液体的混合物不同，具有一些特殊性质：固体颗粒的粒径小，当溶液中颗粒间的距离达到纳米级后(液固分离或溶液增稠)，颗粒间发生团聚，固体颗粒团聚后形成泥浆状物料，由于表面张力的作用，泥浆状物料中的固体颗粒在溶液中的分散将变得十分困难。为了强化固体颗粒的分散，泥浆状物料的洗涤过程通常是先打浆，再洗涤，然后液固分离。具体操作过程是：控制较小的洗水与泥浆的液固比，借助搅拌桨产生的剪切力使泥浆中的固体颗粒在洗水中分散，然后再加入洗水放大液固比，以利于可溶性物质的溶解，有时也会辅以超声波，进一步强化固体颗粒的分散及可溶性物质的扩散，最后通过液固分离达到洗涤的目的。然而，由于泥浆状物料搅拌洗涤的液固比受限，固体颗粒的分散效果不理想，泥浆状物料要经过多次打浆-洗涤-过滤的洗涤过程才能满足要求。泥浆状物料多次重复洗涤不仅造成洗水的耗量大，作业效率低，而且导致固体物料的损失严重，环保压力大。

技术实现要素：

本发明就是针对上述问题，提出的一种作业效率高，洗涤效果好，结构简单，操作方便的泥浆状物料动力波洗涤装置，它可根据需要扩大泥浆状物料洗涤的生产规模，并实现泥浆状物料分散-洗涤-固液分离的全工艺过程。

本发明一种泥浆状物料动力波洗涤装置，包括洗涤槽、气液分离器、液固分离器，所述洗涤槽的输出接所述气液分离器的输入，所述气液分离器的输出接所述液固分离器的输入，液固分离器的输出分别为排渣口及排液口；其特征在于：所述洗涤槽的槽体中设有泥浆雾化器与洗涤水喷嘴。

本发明一种泥浆状物料动力波洗涤装置，所述洗涤水喷嘴在洗涤槽中处于泥浆雾化器开口的上方或下方；洗涤水喷嘴与泥浆雾化器开口相向设置时，洗涤水喷嘴处于泥浆雾化器下方；洗涤水喷嘴与泥浆雾化器开口同向设置时，洗涤水喷嘴处于泥浆雾化器上方。

本发明一种泥浆状物料动力波洗涤装置，所述泥浆雾化器的输入通过管道与泥浆给料器及压缩风源连接。

本发明一种泥浆状物料动力波洗涤装置，所述泥浆给料器选自螺旋给料器、隔膜泵给料器、顺流给料器中的一种。

本发明一种泥浆状物料动力波洗涤装置，所述泥浆雾化器采用离心喷雾或压力喷雾或气流喷雾；离心喷雾时，离心机的转速达8000-25000r.p.m，使泥浆经高速离心雾化成极细微的雾状液珠；压力喷雾时，泥浆通过气动压力为0.1-1.0Mpa的隔膜泵输入，喷出雾状液滴；气流喷雾时，采用压力为0.1-1.0MPa的压缩风，将泥浆从喷嘴喷出，靠摩擦力使泥浆分离成细小雾滴。

本发明一种泥浆状物料动力波洗涤装置，所述洗涤水喷嘴的输入通过管道与洗涤液循环泵连接。

本发明一种泥浆状物料动力波洗涤装置，所述洗涤水喷嘴与洗涤液循环泵之间还设有热交换器。

本发明一种泥浆状物料动力波洗涤装置，所述洗涤液喷嘴是非节流型的大孔喷嘴，喷嘴内设有一个活动的旋转片，旋转片上设有3-30个对称的带同向倾角的进液孔，进液孔的直径为2-20mm，进液孔与旋转片垂面成25°-75°的倾角，洗涤液经进液孔旋流出孔后,再从一个大的出液口汇合喷出。

本发明一种泥浆状物料动力波洗涤装置，所述洗涤液循环泵的输入与洗涤液的储槽连接或/和液固分离器输出端的排液口连接。

本发明一种泥浆状物料动力波洗涤装置，所述气液分离器上端设有尾气排放口；在气液分离器内设有搅拌装置；

所述搅拌装置采用桨式搅拌器或锚式搅拌器或框式搅拌器或推进式搅拌器或涡轮式搅拌器，所述搅拌器的转速为20-250r/min。

本发明一种泥浆状物料动力波洗涤装置，所述液固分离器选自离心过滤机、压滤机、叶滤机、真空转鼓过滤机、真空带式过滤机中的一种。

本发明一种泥浆状物料动力波洗涤方法，是将泥浆从雾化器喷出，从雾化器喷出的泥浆与从喷嘴喷出的洗涤液相遇后形成高度湍动的“泡沫区”，泥浆中的固体颗粒经“泡沫区”动力波洗涤后先进入气液分离器进行气液分离，再进入液固分离器进行液固分离，最后分别得到洗后渣及洗后液。

本发明一种泥浆状物料动力波洗涤方法，根据泥浆状物料的性质，确定洗涤液的温度及成分。

本发明一种泥浆状物料动力波洗涤方法，洗涤过程中对洗涤液的温度及成分进行实时检测并调整。

为便于操作，在液固分离器的进料口及其排液口设置有调节阀门，在循环泵的洗后液入口及其洗涤液入口设置有调节阀门，在洗涤液喷嘴进液管内装有温度计，在气液分离器内装有液位计，在液固分离器的排液管内装有洗涤液成分检测仪，具体操作方法如下：

先开启气液分离器内的搅拌装置，再打开循环泵的洗涤液入口调节阀门，然后启动循环泵，使洗涤液通过热交换器后再从喷嘴喷出，并根据洗涤工艺要求开启热交换器的加热或冷却装置，最后开启泥浆给料器，让泥浆从雾化器喷出，从雾化器喷出的泥浆与从喷嘴喷出的洗涤液相遇后，在洗涤槽内形成高度湍动的“泡沫区”，固体颗粒经“泡沫区”动力波洗涤后从洗涤槽的底部进入气液分离器，并根据“泡沫区”的高度调节泥浆、洗涤液及压缩风的进料速度及其比例，气液分离器内分离出来的尾气从其上端排放口排出，气液分离器中分离出来的混合液进入液固分离器，固液分离后分别得到洗后渣及洗后液，使泥浆状物料从给料器到液固分离器排渣口完成一个完整的动力波洗涤过程。

本发明与现有的技术相比具有以下优点及效果：

由于采用上述装置，将泥浆分散巧妙地放在气相中完成，它与传统的洗涤槽相比，显著减小了泥浆分散的阻力，分散得到的泥浆雾滴细且分布均匀，并借助泥浆雾滴与洗涤液射流及压缩风相遇后，形成气-液-固三相组成的混合物，并在洗涤槽内形成高度湍动的“泡沫区”-动力波，使固体颗粒与气体及迅速更新的液面接触，极大强化了固体颗粒夹杂的可溶性物质的传质过程，因而可实现泥浆状物料快速高效的洗涤过程。

综上所述，本装置结构合理，作业效率高，洗涤效果好，操作简便，适用于泥浆状物料洗涤的大规模工业生产。

附图说明

图1为本发明的泥浆动力波相向喷射洗涤装置结构示意图。

图2为本发明的泥浆动力波同向喷射洗涤装置结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明作进一步描述，以下实施例旨在说明本发明而不是对本发明的进一步限定。

实施例1

一种泥浆状物料动力波洗涤装置：

参见附图1、2，本发明设计的一种泥浆状物料动力波洗涤装置，由泥浆给料器1、泥浆雾化器2、洗涤槽3、洗涤水喷嘴4、气液分离器5、搅拌装置6、液固分离器7、洗涤液循环泵8及热交换器9组成；所述洗涤槽3是用1-30mm厚的碳钢或不锈钢或玻璃钢或塑料做成的圆柱形或上端扩大的圆柱形结构；所述泥浆雾化器2设置在洗涤槽3内上端的中央，泥浆雾化器2的开口向下，从泥浆雾化器2喷出的泥浆与从洗涤水喷嘴4喷出的洗涤液相遇后，在洗涤槽3内形成高度湍动的“泡沫区”，泥浆雾化器2的开口离“泡沫区”顶端50-2500cm；洗涤水喷嘴4设置在洗涤槽3内下端的中央，洗涤水喷嘴4的开口向上，调节泥浆雾化器2及洗涤水喷嘴4的流量，使洗涤水喷嘴4的开口至少出高“泡沫区”顶端1cm；或将洗涤水喷嘴4设置在洗涤槽3内上端的中央，位于泥浆雾化器2的上方，洗涤水喷嘴4的开口向下，洗涤水喷嘴4的开口离泥浆雾化器2的上端1-30cm；或将泥浆雾化器2与洗涤水喷嘴4合二为一，设置在洗涤槽3内上端的中央，泥浆和洗涤液分别由连接喷头的同心内外管输入，泥浆经内管从喷头的中心区雾化后喷出，洗涤液走外管从喷头的外沿喷出；洗涤槽3底部通过管道与气液分离器5的下端连通；所述气液分离器5包括筒体和搅拌装置6，筒体由1-20mm厚的碳钢或不锈钢或钛合金或玻璃钢或塑料做成，筒体的上端有尾气排放口，筒体的底部通过管道与液固分离器7连通，液固分离器7的输出分别是洗后渣收集器及洗后液收集器，洗后液收集器通过管道与循环泵8连通，循环泵8送出的洗涤液经热交换器9进行热交换后，从洗涤水喷嘴4喷出。

为了便于操控，在液固分离器7的进料口及其排液口设置有调节阀门，在洗涤液循环泵8的洗后液入口及其洗涤液入口设置有调节阀门，在洗涤液喷嘴4的进液管内装有温度计，在气液分离器4内装有液位计，在液固分离器7的排液管内装有洗涤液成分检测仪。

实施例2

将多个泥浆状物料动力波洗涤装置并联使用，形成一种泥浆状物料动力波洗涤装置，多个所述泥浆状物料动力波洗涤装置的泥浆进料口并联后与总进料管连接，从而可扩大泥浆状物料洗涤的生产规模。

实施例3

将多个泥浆状物料动力波洗涤装置串联使用，形成一种泥浆状物料动力波洗涤装置，所述泥浆状物料动力波洗涤装置液固分离器7的洗后渣收集器与相邻的另一个泥浆状物料动力波洗涤装置的泥浆给料器1连接，从而可实现泥浆状物料的深度洗涤。

实施例4

使用实施例1的装置实现泥浆状物料动力波洗涤的方法：

先开启气液分离器5内的搅拌装置6，再打开洗涤液循环泵8的洗涤液入口调节阀门，然后启动洗涤液循环泵8，使洗涤液通过热交换器9后从洗涤液喷嘴4喷出，并根据洗涤工艺要求开启热交换器9内的加热或冷却装置，最后开启泥浆给料器1，让泥浆从泥浆雾化器2喷出，从泥浆雾化器2喷出的泥浆与从洗涤液喷嘴4喷出的洗涤液相遇后，在洗涤槽3内形成高度湍动的“泡沫区”，固体颗粒经“泡沫区”动力波洗涤后从洗涤槽3的底部进入气液分离器5，并根据“泡沫区”的高度调节泥浆、洗涤液及压缩风的进料速度及其比例，气液分离器5内分离出来的尾气从其上端排放口排出，气液分离器5中的混合液进入液固分离器7，进行固液分离，分别得到洗后渣及洗后液，使泥浆状物料从给料器1到液固分离器7排渣口完成一个完整的动力波洗涤过程。

实施例5

某钡盐企业以碳酸钡为原料，经硫酸氢钠溶液酸化转型生产纳米硫酸钡，得到的纳米硫酸钡沉淀泥浆采用实施例1中附图1所示的泥浆状物料动力波相向喷射洗涤装置进行3级串联洗涤。洗涤装置用12mm厚的玻璃钢做成的上端扩大的圆柱形洗涤槽，洗涤槽上端为Φ1200×1200mm下端为Φ400×400mm，纳米硫酸钡沉淀泥浆以2m³/h的速度经搅拌顺流给料器送至转速为15000r.p.m离心喷雾器喷出，洗水经循环泵以25m³/h的速度送至热交换器加热至50℃后再送至喷嘴喷出。泥浆依次经气液分离和(离心)液固分离得到的涤后渣和洗后液。涤后渣再经2级和3级动力波逆向喷射洗涤后，喷雾干燥得到的纳米硫酸钡产品Na含量＜0.001％。3级洗涤产生的洗后液送1级洗涤作洗涤液用，1级洗涤与2级洗涤产生的洗后液合并，合并得到的混合液先经电渗析脱盐得浓水和淡水，浓水冷却结晶分离芒硝后返回电渗析脱盐工序，淡水则经反渗透深度脱盐后返回洗涤工序循环使用。

实施例6

某石煤提钒企业，采用实施例1中附图2所示的泥浆状物料动力波同向喷射洗涤装置洗涤石煤酸浸渣中夹带的浸出液。洗涤装置用10mm厚的不锈钢做成的Φ1000×2500mm圆柱形洗涤槽，石煤酸浸渣以5m³/h的速度经螺旋给料器送至洗涤槽内的喷雾器以气流喷雾的方式喷出，压缩风的压力为0.6MPa，室温下的洗水经循环泵以40m³/h的速度直接送至喷嘴喷出。泥浆经气液分离后，再经压滤进行液固分离。所得洗后渣中可溶性钒含量＜0.01％，洗后液经离子交换回收其中的钒后，用石灰中至pH为7.5返回洗涤工序循环使用。