中國生產硫酸鋇的廠家目前大都采用所謂的“黑灰法”,即用芒硝和硫化鋇水溶液通過均相沉淀生產沉淀硫酸鋇,同時副產硫化堿。在過濾分離工序,采用真空葉濾機或箱式壓濾機來分離沉淀硫酸鋇存在許多缺點:1)分離設備結
構復雜,占地面積大,而且為敞口作業,操作環境惡劣,很容易把雜質混入產品中。2)副產物硫化鈉回收率低,濃度低。3)用真空葉濾機分離時,形成的濾餅不
均勻,易出現溝流現象,導致過濾、洗滌周期長,軟水消耗量大;用箱式壓濾機分離時雖然形成的濾餅均勻,但在洗滌時,洗滌水易發生短路,并且頭、尾板受其結
構的限制洗滌不充分。4)大量的細顆粒沉淀硫酸鋇穿過濾布孔眼進入硫化鈉水溶液中,使硫化鈉水溶液在蒸發過程中經常出現蒸發列管結垢現象。鑒于上述原因,
擬用臥式沉降離心機代替真空葉濾機或箱式壓濾機來分離沉淀硫酸鋇。
1 臥式沉降離心機的工作原理
臥
式沉降離心機的結構簡圖見圖1。工作原理是:當要分離的懸浮液進入離心機轉鼓后,高速旋轉的轉鼓產生強大的離心力把比液相密度大的固相顆粒沉降到轉鼓內
壁,由于螺旋和轉鼓的相對轉速不同,二者存在相對運動(即轉速差),利用螺旋和轉鼓的相對運動把沉積在轉鼓內壁的固相推向轉鼓小端出口處排出,分離后的清
液從離心機另一端排出)
LW420×1680
臥式沉降離心機的主要參數:轉鼓直徑Φ420mm,轉鼓有效長度1680mm,轉鼓形式為圓柱-圓錐形,轉鼓錐角為2×8°,轉鼓最高轉速為
3600r/min,電機功率22kW。它的最高分離因素為3000。可以由下式推出此離心機理論上分離的極限顆粒直徑為:
臥式沉降離心機分離的極限粒徑遠小于固體硫酸鋇顆粒的中位粒徑,因此可以斷定用此類沉降離心機來分離沉淀硫酸鋇顆粒是可行的。
2 試驗過程
臥
式沉降離心機工藝參數優化包括轉速、溢流直徑、差轉速等各方面因素。就生產工藝而言,側重于分離后硫化鈉堿水的澄清度,即減少堿液中帶有硫酸鋇顆粒。因此
對臥式沉降離心機的參數優化主要從分離出的硫化鈉堿水中含硫酸鋇的質量分數來考察。結合實際選擇考察的因素是:轉速、溢流直徑、差轉速,指標為滿足生產要
求的分離液澄清度和鋇渣含濕量。根據小試和有關理論數據,確定各個因素變化范圍為:轉速3000～3600r/min;溢流直徑134～138mm;差轉
速30～50r/min。每個因素取3個水平:轉速3000,3200,3600r/min;溢流直徑134,136,138mm;差轉速
30,40,50r/min。由于試驗是3因素3水平,故可選正交表L9(34),做成試驗方案。離心機試驗流程示意圖見圖2。
根
據實驗方案和圖2的試驗流程,不斷地調整臥式沉降離心機的轉速、溢流直徑和差轉速,在不同的工況下對化合完成液進行分離,在離心機出渣口和排液口分別取不
同的樣品。將從排液口取得樣品經天平(感量萬分之一,下同)稱重后,再用快速定量濾紙過濾,濾紙連同濾出的固體和經天平稱重后的從出渣口取得鋇渣樣品一起
放入烘箱內,烘干溫度保持在105℃,經1.5h烘干后,用天平稱重,再放入烘箱中繼續烘干,每隔0.5h取出稱重,直至恒重(二次稱重之差小于
2mg),共作9次試驗。
3 試驗結果與數據分析
按照GB10901―1989的分析方法進行數據處理。實驗的指標為鋇渣出口鋇餅含鋇量質量分數和排液口堿水含鋇量質量分數。試驗結果見表1。
從表1看出第6號試驗條件A2B3C1的結果是最佳條件,即轉速3200r/min,溢流直徑138mm,差轉速30r/min。在這3個水平下綜合評分最高。
通
過計算各個因素在各個水平下的綜合評分的平均值,找出該因素使綜合評分最高的水平。從表1的計算結果可以看出,轉速的綜合評分和的平均值k3=76.7最
高,相應的轉速為3600r/min;溢流直徑以138mm為宜;而在3種差轉速中以30r/min時綜合評分和的平均值最高。把這3個因素的最好水平組
合起來,就得到了一個好的臥式沉降離心機的參數,即A3B3C1。
計算各個因素的極差,利用極差的大小來衡量因素對綜合評分的影響。從表1看出極差值最大為41.7,其次為28.4和10。因此影響臥式沉降離心機處理效果的主要因素是溢流直徑,其次為轉鼓的轉速和差轉速。即它們的主次順序是:B→A→C。
由于主要因素的水平的變化對綜合評分的影響較大,所以必須控制它在最好的水平上。而根據上述的分析結果認為溢流直徑為138mm,轉速為3000r/min,差轉速為30r/min是最好的搭配,即A1B3C1。
由于方案A3B3C1和A1B3C1并不在作過的9個試驗中,因此必須與試驗中的最佳試驗作對比,才能得出結論。試驗對比結果見表2。
從
試驗結果看出,采用A1B3C1試驗條件來處理懸浮液的效果不如用A3B3C1和A2B3C1試驗條件來處理懸浮液的效果好,但是差別不大,并且臥式沉降
離心機轉鼓轉速的提高,使機器的功耗和磨損增加,壽命縮短。因此最終優化主要結果是:臥式沉降離心機的轉速3000r/min,溢流直徑138mm,差轉
速30r/min。
4 臥式沉降離心機與真空葉濾機和箱式壓濾機比較(見表3)
5 結論
臥
式沉降離心機的最佳工藝參數:轉速3000r/min、溢流直徑138mm、差轉速30r/min。在這種條件下,經過臥式沉降離心機分離后的硫化鈉水溶
液質量分數為4.46%～5.30%,硫酸鋇鋇餅含硫化鈉堿液量質量分數為22%～25%。該設備用于沉淀硫酸鋇生產中固液分離,完全能夠滿足工藝要求,
對于保證產品質量、降低成本,以及治理“三廢”、節約能源,都具有明顯的經濟效益和社會效益。
浙公網安備 33110202000358號