專利名稱：淺槽紊流酸洗除硅方法及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及從酸液中除硅的方法，尤其涉及一種淺槽紊流酸洗除硅的工藝及其專用設(shè)備。
寶鋼三冷軋酸軋機(jī)組是一條可生產(chǎn)汽車板與硅鋼板的兩用機(jī)組，該機(jī)組的酸洗段采用的是淺槽紊流噴淋式酸洗工藝。目前，世界上凡生產(chǎn)硅鋼的機(jī)組往往采用深槽浸入式酸洗工藝。這兩種工藝在供酸系統(tǒng)上存在較大差異，寶鋼三冷軋酸洗段的酸液是循環(huán)的，其它硅鋼機(jī)組酸洗后的廢酸不是循環(huán)的。寶鋼的這種汽車板與硅鋼板兩用型的酸洗機(jī)組在世界上是第一套，由于設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)硅泥的化學(xué)特性認(rèn)識(shí)不充分，經(jīng)驗(yàn)不足，又無(wú)成熟的機(jī)組參考，因此在設(shè)計(jì)中對(duì)如何有效地消除酸液中的硅泥的影響考慮不周。從投產(chǎn)以來(lái)，因硅泥的影響造成的故障停機(jī)不斷。
這樣，硅泥影響不僅關(guān)系到酸軋機(jī)組的正常開機(jī)，而且對(duì)寶鋼酸軋機(jī)組的后道機(jī)組生產(chǎn)產(chǎn)生嚴(yán)重制約，形成寶鋼三冷軋的單元瓶頸。針對(duì)這種情況，對(duì)酸洗工藝段酸循環(huán)系統(tǒng)的硅泥進(jìn)行取樣化驗(yàn)、跟蹤、調(diào)研，從源頭上降低其影響成為目前的當(dāng)務(wù)之急。
硅泥的成因根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)取樣化驗(yàn)及在顯微鏡下的觀察，酸液中的硅泥微粒呈絮狀，懸浮在酸液中，隨著濃度的增加，絮狀“微團(tuán)”漸漸長(zhǎng)大，并吸附在管路內(nèi)壁、石墨加熱器內(nèi)孔，直至形成厚厚的硅泥層。經(jīng)化驗(yàn)知硅泥成分主要為80％以上的SiO2。
由于硅泥是帶鋼酸洗后的產(chǎn)物，不讓其產(chǎn)生是不可能的，同時(shí)由于酸液中的硅泥顆粒相當(dāng)微小，用通常的過(guò)濾方式無(wú)法產(chǎn)生明顯的效果。
中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮?1107095.1公開一種絮凝沉淀法，主要是通過(guò)產(chǎn)生的Fe(OH)3膠體利用其具有吸附作用，如

圖1所示，其工藝流程為將廢酸液加熱后加入Fe片，在反應(yīng)罐中加入堿，產(chǎn)生Fe(OH)3膠體，在酸液中生成絮狀物，進(jìn)一步加入絮凝劑，將絮狀物凝結(jié)成絮狀沉淀物，所加入的絮凝劑為有機(jī)聚合類絮凝劑。該方法的缺陷在于，由于加入Fe片，所加入的Fe片與廢酸中的HCl發(fā)生反應(yīng)，因而除去Si的同時(shí)將廢酸液變成了Fecl2+Fecl3的混合液，由于除硅前后成分發(fā)生巨大變化，不經(jīng)過(guò)進(jìn)一步的反應(yīng)處理無(wú)法直接回到酸洗機(jī)組利用。且該方法的工藝步驟較長(zhǎng)。
本發(fā)明的淺槽紊流酸洗除硅方法，其特點(diǎn)是將酸罐的酸液通過(guò)酸泵打入混合罐，在進(jìn)入沉淀罐之前至少加入一次絮凝劑，并與絮凝劑混合，之后進(jìn)入沉淀罐，在沉淀罐內(nèi)沉淀后，清液溢流返回酸罐，泥漿通過(guò)排放口排出罐外。
所述的絮凝劑為陽(yáng)離子絮凝劑，其為Ciba ZETAG-51 flocculent或Ciba ZETAG-63 flocculent。
酸液通過(guò)酸泵以3～15m3/h的量，經(jīng)過(guò)冷卻器降溫至60℃，在進(jìn)入混合罐前加入1#絮凝劑Ciba ZETAG-51 flocculent，進(jìn)入混合罐后在攪拌器的攪動(dòng)下充分混合，從上部溢流，在進(jìn)入沉淀罐前加入2#絮凝劑CibaZETAG-63 flocculent，在沉淀罐內(nèi)沉淀后清液溢流返回酸罐，泥漿排出罐外。
本發(fā)明是通過(guò)利用懸浮顆粒帶負(fù)電荷，陽(yáng)離子絮凝劑帶正電荷，使硅泥顆粒長(zhǎng)大，加快其沉降，從而達(dá)到沉淀的目的。
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的觀察知當(dāng)酸液中SiO2的最高濃度低于510mg/L時(shí)，硅泥在管路內(nèi)壁、石墨加熱器內(nèi)孔結(jié)垢情況明顯降低。則酸罐內(nèi)酸液SiO2最高濃度控制在510mg/l。
沉淀罐內(nèi)酸液溢流速度u＝Q/A，Q-進(jìn)入沉淀池的酸液流量，A沉淀池的過(guò)流面積；根據(jù)經(jīng)驗(yàn)u＝Q/A≤0.5m/h；從沉淀效果講，流速越慢沉淀效果越好，但從上面的公式知使酸液從罐體圓周方向均勻流出，u越小，過(guò)流面積越大，沉淀罐的體積越大，相應(yīng)的占地、投資越大，不經(jīng)濟(jì)。
因此，在設(shè)計(jì)該沉降系統(tǒng)時(shí)，沉淀流量選擇3～15m3/h。根據(jù)計(jì)算沉淀罐直徑范圍為2～7m本發(fā)明的沉淀罐為錐形罐內(nèi)設(shè)置有插入管、溢流堰、溢流口、密封罐、泥漿排放口。溢流堰為連續(xù)或不連續(xù)鋸齒形。
其中插入管是用于導(dǎo)引酸液進(jìn)入沉淀罐并降低其流速；溢流堰用于避免酸液短流，同時(shí)進(jìn)一步凈化酸液，其型式為連續(xù)或非連續(xù)鋸齒形等；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霧，防止酸霧外溢污染環(huán)境；泥漿排放口用于排放沉淀下來(lái)的硅泥。
本發(fā)明的淺槽紊流酸洗除硅工藝，是通過(guò)利用懸浮顆粒帶負(fù)電荷，陽(yáng)離子絮凝劑帶正電荷，使硅泥顆粒長(zhǎng)大，加快其沉降，從而達(dá)到沉淀的目的。不需經(jīng)過(guò)化學(xué)反應(yīng)，所以經(jīng)處理的酸液的化學(xué)成分無(wú)變化，僅將酸液中的SiO2成分除去，除去SiO2后的酸液可直接利用，本發(fā)明的工藝簡(jiǎn)單且能有效除去SiO2。其沉淀罐結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，通過(guò)設(shè)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。
圖3為本發(fā)明的沉淀罐結(jié)構(gòu)示意圖，其中插入管1，導(dǎo)引酸液進(jìn)入沉淀罐6并降低其流速；溢流堰2，避免酸液短流，同時(shí)進(jìn)一步凈化酸液，其型式可作成連續(xù)或不連續(xù)鋸齒形；溢流口3，排出沉淀后的清液；密封罐4，吸收沉淀罐6的酸霧；泥漿排放口5，排放沉淀下來(lái)的硅泥。
圖4、圖5為SiO2的濃度與酸液的流量的關(guān)系，圖中橫坐標(biāo)為打向沉淀罐沉淀的酸液流量，縱坐標(biāo)為酸液內(nèi)SiO2的濃度，從圖中的曲線知隨著打向沉淀罐沉淀的酸液流量的增加，酸罐內(nèi)SiO2的濃度在不斷下降，但下降的幅度在逐漸減小，最終該曲線趨于一條直線。
實(shí)施例1酸罐的酸液通過(guò)酸泵以6m3/h的流量，經(jīng)過(guò)換熱面積為12m2的冷卻器降溫至60℃(用循環(huán)冷卻水冷卻，流量自動(dòng)調(diào)節(jié))，在進(jìn)入混合罐前通過(guò)計(jì)量泵加入1#陽(yáng)離子型絮凝劑(Ciba ZETAG-51 flocculent)，進(jìn)入混合罐，其容積約1m3，在攪拌器的攪動(dòng)下充分混合，從上部溢流，在進(jìn)入沉淀罐前通過(guò)計(jì)量泵加入2#陽(yáng)離子型絮凝劑(Ciba ZETAG-63 flocculent)，通過(guò)插入管，進(jìn)入沉淀罐，其容積約80m3，沉淀后清液在罐頂邊緣溢流堰(非連續(xù)鋸齒形)的作用下均勻的流出溢流口，返回1#酸罐。沉淀罐底部的泥漿通過(guò)泥漿泵打向壓濾機(jī)壓濾，清液返回酸罐，泥餅運(yùn)走處理。酸罐內(nèi)SiO2的最高濃度從1260mg/l降為467mg/l。
實(shí)施例2酸罐的酸液通過(guò)酸泵以8m3/h的流量，與實(shí)施例1相同的步驟處理后，酸罐內(nèi)SiO2的最高濃度從1260mg/l降為413mg/l。
實(shí)施例3酸罐的酸液通過(guò)酸泵以12m3/h的流量，與實(shí)施例1相同的步驟處理后，酸罐內(nèi)SiO2的最高濃度從1260mg/l降為343mg/l。
實(shí)施例4
酸罐的酸液通過(guò)酸泵以4m3/h的流量，經(jīng)過(guò)換熱面積為10m2的冷卻器降溫至60℃(用循環(huán)冷卻水冷卻，流量自動(dòng)調(diào)節(jié))，在進(jìn)入混合罐前通過(guò)計(jì)量泵加入1#陽(yáng)離子型絮凝劑(Ciba ZETAG-51 flocculent)，進(jìn)入混合罐，其容積約1m3，在攪拌器的攪動(dòng)下充分混合，從上部溢流，在進(jìn)入沉淀罐前通過(guò)計(jì)量泵加入2#陽(yáng)離子型絮凝劑(Ciba ZETAG-63flocculent)，通過(guò)插入管，進(jìn)入沉淀罐，容積約40m3，沉淀后清液在罐頂邊緣溢流堰(非連續(xù)鋸齒形)的作用下均勻的流出溢流口，返回酸罐。沉淀罐底部的泥漿通過(guò)泥漿泵打向壓濾機(jī)壓濾，清液返回酸罐，泥餅運(yùn)走處理。酸罐內(nèi)SiO2的最高濃度從920mg/l降為638mg/l。
實(shí)施例5酸罐的酸液通過(guò)酸泵以5m3/h的流量，與實(shí)施例4相同的步驟處理后，酸罐內(nèi)SiO2的最高濃度從920mg/l降為538mg/l。
實(shí)施例6酸罐的酸液通過(guò)酸泵以9m3/h的流量，與實(shí)施例4相同的步驟處理后，酸罐內(nèi)SiO2的最高濃度從920mg/l降為419mg/l。
權(quán)利要求
1.淺槽紊流酸洗除硅的方法，其特征在于，將酸罐的酸液通過(guò)酸泵進(jìn)入混合罐，在進(jìn)入沉淀罐之前至少加入一次絮凝劑，并與絮凝劑混合，之后進(jìn)入沉淀罐，在沉淀罐內(nèi)沉淀后，清液溢流返回酸罐，泥漿通過(guò)排放口排出罐外。
2.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的淺槽紊流酸洗除硅的方法，其特征在于，所述的絮凝劑為陽(yáng)離子絮凝劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求書1或2所述的淺槽紊流酸洗除硅的方法，其特征在于，所述的陽(yáng)離子絮凝劑為Ciba ZETAG-51 flocculent或CibaZETAG-63 flocculent。
4.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的淺槽紊流酸洗除去硅的方法，其特征在于，酸液通過(guò)酸泵以3～15m3/h的量，經(jīng)過(guò)冷卻器降溫至60℃，在進(jìn)入混合罐前加入1#絮凝劑Ciba ZETAG-51 flocculent，進(jìn)入混合罐后在攪拌器的攪動(dòng)下充分混合，從上部溢流，在進(jìn)入沉淀罐前加入2#絮凝劑Ciba ZETAG-63 flocculent，在沉淀罐內(nèi)沉淀后清液溢流返回酸罐，泥漿排出罐外。
5.根據(jù)權(quán)利要求書1或4所述的淺槽紊流酸洗除去硅的方法所用沉淀罐，其特征在于，錐形罐內(nèi)設(shè)置有插入管、溢流堰、溢流口、密封罐、泥漿排放口。
6.根據(jù)權(quán)利要求書1或4所述的淺槽紊流酸洗除硅的方法所用沉淀罐，其特征在于，所述的溢流堰為連續(xù)或不連續(xù)鋸齒形。
7.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的淺槽紊流酸洗除去硅的方法所用沉淀罐。其特征在于，所述的錐形罐直徑為2～7m。
全文摘要
本發(fā)明公開一種淺槽紊流酸洗除硅的方法及其設(shè)備，方法是將酸罐的酸液通過(guò)酸泵打入混合罐，在進(jìn)入沉淀罐之前至少加入一次絮凝劑，并與絮凝劑混合，之后進(jìn)入沉淀罐，在沉淀罐內(nèi)沉淀后，清液溢流返回酸罐，泥漿通過(guò)排放口排出罐外；本發(fā)明的沉淀罐設(shè)置有插入管、溢流堰、溢流口、密封罐、泥漿排放口，經(jīng)本發(fā)明方法處理的酸液其化學(xué)成分無(wú)變化，且能有效除去酸液中的SiO
文檔編號(hào)C23G1/00GK1461823SQ02111899
公開日2003年12月17日 申請(qǐng)日期2002年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月31日
發(fā)明者邢啟宏, 陳聲鶴, 王康健, 劉永豐, 費(fèi)俊 申請(qǐng)人:寶山鋼鐵股份有限公司