本發(fā)明涉及一種泥漿狀物料動力波洗滌裝置及其洗滌方法，屬于冶金及化工技術領域。

背景技術：

從廣義上講，洗滌是從被洗滌對象中除去不需要的成分并達到某種目的的過程。對于泥漿狀物料的洗滌通常是指通過一些洗滌劑(如水、電解質溶液等)的作用使可溶性的物質溶解進入洗滌劑，以減少或消除固體顆粒中夾帶的可溶性的物質，可溶性的物質可以是雜質也可以是有價物質，但洗滌的最終目標是實現固體顆粒與可溶性物質的分離。

泥漿狀物料通常形成于冶金及化工的生產過程，溶液反應產生的沉淀物及液固反應的殘余物都可形成泥漿狀物料。為了去除沉淀物中夾帶的雜質或回收沉淀物中夾帶的有價物質，反應體系經液固分離得到的泥漿狀物料都必須進行洗滌。洗滌是冶金及化工工藝過程中常見的工序。

泥漿狀物料洗滌的基礎過程可用如下簡單關系表示：

固體顆粒·可溶性的物質+洗滌劑→固體顆粒+洗滌劑·可溶性的物質

泥漿狀物料的洗滌通常分三個階段：

第一個階段是分散，借助機械作用使泥漿狀物料中的固體顆粒分散到由洗滌劑組成的液相中去；

第二個階段是擴散，利用化學位平衡使可溶性物質脫離固體顆粒擴散進入洗滌劑組成的液相；

第三個階段液固分離，依據篩分原理實現固體顆粒與洗滌劑的分離。

由于固體顆粒形成的泥漿狀物料粘度大，其形狀在不可壓縮的液體介質中可任意改變，因此，泥漿狀物料洗滌的關鍵是固體顆粒的分散。泥漿狀物料與一般固體和液體的混合物不同，具有一些特殊性質：固體顆粒的粒徑小，當溶液中顆粒間的距離達到納米級后(液固分離或溶液增稠)，顆粒間發(fā)生團聚，固體顆粒團聚后形成泥漿狀物料，由于表面張力的作用，泥漿狀物料中的固體顆粒在溶液中的分散將變得十分困難。為了強化固體顆粒的分散，泥漿狀物料的洗滌過程通常是先打漿，再洗滌，然后液固分離。具體操作過程是：控制較小的洗水與泥漿的液固比，借助攪拌槳產生的剪切力使泥漿中的固體顆粒在洗水中分散，然后再加入洗水放大液固比，以利于可溶性物質的溶解，有時也會輔以超聲波，進一步強化固體顆粒的分散及可溶性物質的擴散，最后通過液固分離達到洗滌的目的。然而，由于泥漿狀物料攪拌洗滌的液固比受限，固體顆粒的分散效果不理想，泥漿狀物料要經過多次打漿-洗滌-過濾的洗滌過程才能滿足要求。泥漿狀物料多次重復洗滌不僅造成洗水的耗量大，作業(yè)效率低，而且導致固體物料的損失嚴重，環(huán)保壓力大。

技術實現要素：

本發(fā)明就是針對上述問題，提出的一種作業(yè)效率高，洗滌效果好，結構簡單，操作方便的泥漿狀物料動力波洗滌裝置，它可根據需要擴大泥漿狀物料洗滌的生產規(guī)模，并實現泥漿狀物料分散-洗滌-固液分離的全工藝過程。

本發(fā)明一種泥漿狀物料動力波洗滌裝置，包括洗滌槽、氣液分離器、液固分離器，所述洗滌槽的輸出接所述氣液分離器的輸入，所述氣液分離器的輸出接所述液固分離器的輸入，液固分離器的輸出分別為排渣口及排液口；其特征在于：所述洗滌槽的槽體中設有泥漿霧化器與洗滌水噴嘴。

本發(fā)明一種泥漿狀物料動力波洗滌裝置，所述洗滌水噴嘴在洗滌槽中處于泥漿霧化器開口的上方或下方；洗滌水噴嘴與泥漿霧化器開口相向設置時，洗滌水噴嘴處于泥漿霧化器下方；洗滌水噴嘴與泥漿霧化器開口同向設置時，洗滌水噴嘴處于泥漿霧化器上方。

本發(fā)明一種泥漿狀物料動力波洗滌裝置，所述泥漿霧化器的輸入通過管道與泥漿給料器及壓縮風源連接。

本發(fā)明一種泥漿狀物料動力波洗滌裝置，所述泥漿給料器選自螺旋給料器、隔膜泵給料器、順流給料器中的一種。

本發(fā)明一種泥漿狀物料動力波洗滌裝置，所述泥漿霧化器采用離心噴霧或壓力噴霧或氣流噴霧；離心噴霧時，離心機的轉速達8000-25000r.p.m，使泥漿經高速離心霧化成極細微的霧狀液珠；壓力噴霧時，泥漿通過氣動壓力為0.1-1.0Mpa的隔膜泵輸入，噴出霧狀液滴；氣流噴霧時，采用壓力為0.1-1.0MPa的壓縮風，將泥漿從噴嘴噴出，靠摩擦力使泥漿分離成細小霧滴。

本發(fā)明一種泥漿狀物料動力波洗滌裝置，所述洗滌水噴嘴的輸入通過管道與洗滌液循環(huán)泵連接。

本發(fā)明一種泥漿狀物料動力波洗滌裝置，所述洗滌水噴嘴與洗滌液循環(huán)泵之間還設有熱交換器。

本發(fā)明一種泥漿狀物料動力波洗滌裝置，所述洗滌液噴嘴是非節(jié)流型的大孔噴嘴，噴嘴內設有一個活動的旋轉片，旋轉片上設有3-30個對稱的帶同向傾角的進液孔，進液孔的直徑為2-20mm，進液孔與旋轉片垂面成25°-75°的傾角，洗滌液經進液孔旋流出孔后,再從一個大的出液口匯合噴出。

本發(fā)明一種泥漿狀物料動力波洗滌裝置，所述洗滌液循環(huán)泵的輸入與洗滌液的儲槽連接或/和液固分離器輸出端的排液口連接。

本發(fā)明一種泥漿狀物料動力波洗滌裝置，所述氣液分離器上端設有尾氣排放口；在氣液分離器內設有攪拌裝置；

所述攪拌裝置采用槳式攪拌器或錨式攪拌器或框式攪拌器或推進式攪拌器或渦輪式攪拌器，所述攪拌器的轉速為20-250r/min。

本發(fā)明一種泥漿狀物料動力波洗滌裝置，所述液固分離器選自離心過濾機、壓濾機、葉濾機、真空轉鼓過濾機、真空帶式過濾機中的一種。

本發(fā)明一種泥漿狀物料動力波洗滌方法，是將泥漿從霧化器噴出，從霧化器噴出的泥漿與從噴嘴噴出的洗滌液相遇后形成高度湍動的“泡沫區(qū)”，泥漿中的固體顆粒經“泡沫區(qū)”動力波洗滌后先進入氣液分離器進行氣液分離，再進入液固分離器進行液固分離，最后分別得到洗后渣及洗后液。

本發(fā)明一種泥漿狀物料動力波洗滌方法，根據泥漿狀物料的性質，確定洗滌液的溫度及成分。

本發(fā)明一種泥漿狀物料動力波洗滌方法，洗滌過程中對洗滌液的溫度及成分進行實時檢測并調整。

為便于操作，在液固分離器的進料口及其排液口設置有調節(jié)閥門，在循環(huán)泵的洗后液入口及其洗滌液入口設置有調節(jié)閥門，在洗滌液噴嘴進液管內裝有溫度計，在氣液分離器內裝有液位計，在液固分離器的排液管內裝有洗滌液成分檢測儀，具體操作方法如下：

先開啟氣液分離器內的攪拌裝置，再打開循環(huán)泵的洗滌液入口調節(jié)閥門，然后啟動循環(huán)泵，使洗滌液通過熱交換器后再從噴嘴噴出，并根據洗滌工藝要求開啟熱交換器的加熱或冷卻裝置，最后開啟泥漿給料器，讓泥漿從霧化器噴出，從霧化器噴出的泥漿與從噴嘴噴出的洗滌液相遇后，在洗滌槽內形成高度湍動的“泡沫區(qū)”，固體顆粒經“泡沫區(qū)”動力波洗滌后從洗滌槽的底部進入氣液分離器，并根據“泡沫區(qū)”的高度調節(jié)泥漿、洗滌液及壓縮風的進料速度及其比例，氣液分離器內分離出來的尾氣從其上端排放口排出，氣液分離器中分離出來的混合液進入液固分離器，固液分離后分別得到洗后渣及洗后液，使泥漿狀物料從給料器到液固分離器排渣口完成一個完整的動力波洗滌過程。

本發(fā)明與現有的技術相比具有以下優(yōu)點及效果：

由于采用上述裝置，將泥漿分散巧妙地放在氣相中完成，它與傳統(tǒng)的洗滌槽相比，顯著減小了泥漿分散的阻力，分散得到的泥漿霧滴細且分布均勻，并借助泥漿霧滴與洗滌液射流及壓縮風相遇后，形成氣-液-固三相組成的混合物，并在洗滌槽內形成高度湍動的“泡沫區(qū)”-動力波，使固體顆粒與氣體及迅速更新的液面接觸，極大強化了固體顆粒夾雜的可溶性物質的傳質過程，因而可實現泥漿狀物料快速高效的洗滌過程。

綜上所述，本裝置結構合理，作業(yè)效率高，洗滌效果好，操作簡便，適用于泥漿狀物料洗滌的大規(guī)模工業(yè)生產。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的泥漿動力波相向噴射洗滌裝置結構示意圖。

圖2為本發(fā)明的泥漿動力波同向噴射洗滌裝置結構示意圖。

具體實施方式

下面結合實施例，對本發(fā)明作進一步描述，以下實施例旨在說明本發(fā)明而不是對本發(fā)明的進一步限定。

實施例1

一種泥漿狀物料動力波洗滌裝置：

參見附圖1、2，本發(fā)明設計的一種泥漿狀物料動力波洗滌裝置，由泥漿給料器1、泥漿霧化器2、洗滌槽3、洗滌水噴嘴4、氣液分離器5、攪拌裝置6、液固分離器7、洗滌液循環(huán)泵8及熱交換器9組成；所述洗滌槽3是用1-30mm厚的碳鋼或不銹鋼或玻璃鋼或塑料做成的圓柱形或上端擴大的圓柱形結構；所述泥漿霧化器2設置在洗滌槽3內上端的中央，泥漿霧化器2的開口向下，從泥漿霧化器2噴出的泥漿與從洗滌水噴嘴4噴出的洗滌液相遇后，在洗滌槽3內形成高度湍動的“泡沫區(qū)”，泥漿霧化器2的開口離“泡沫區(qū)”頂端50-2500cm；洗滌水噴嘴4設置在洗滌槽3內下端的中央，洗滌水噴嘴4的開口向上，調節(jié)泥漿霧化器2及洗滌水噴嘴4的流量，使洗滌水噴嘴4的開口至少出高“泡沫區(qū)”頂端1cm；或將洗滌水噴嘴4設置在洗滌槽3內上端的中央，位于泥漿霧化器2的上方，洗滌水噴嘴4的開口向下，洗滌水噴嘴4的開口離泥漿霧化器2的上端1-30cm；或將泥漿霧化器2與洗滌水噴嘴4合二為一，設置在洗滌槽3內上端的中央，泥漿和洗滌液分別由連接噴頭的同心內外管輸入，泥漿經內管從噴頭的中心區(qū)霧化后噴出，洗滌液走外管從噴頭的外沿噴出；洗滌槽3底部通過管道與氣液分離器5的下端連通；所述氣液分離器5包括筒體和攪拌裝置6，筒體由1-20mm厚的碳鋼或不銹鋼或鈦合金或玻璃鋼或塑料做成，筒體的上端有尾氣排放口，筒體的底部通過管道與液固分離器7連通，液固分離器7的輸出分別是洗后渣收集器及洗后液收集器，洗后液收集器通過管道與循環(huán)泵8連通，循環(huán)泵8送出的洗滌液經熱交換器9進行熱交換后，從洗滌水噴嘴4噴出。

為了便于操控，在液固分離器7的進料口及其排液口設置有調節(jié)閥門，在洗滌液循環(huán)泵8的洗后液入口及其洗滌液入口設置有調節(jié)閥門，在洗滌液噴嘴4的進液管內裝有溫度計，在氣液分離器4內裝有液位計，在液固分離器7的排液管內裝有洗滌液成分檢測儀。

實施例2

將多個泥漿狀物料動力波洗滌裝置并聯(lián)使用，形成一種泥漿狀物料動力波洗滌裝置，多個所述泥漿狀物料動力波洗滌裝置的泥漿進料口并聯(lián)后與總進料管連接，從而可擴大泥漿狀物料洗滌的生產規(guī)模。

實施例3

將多個泥漿狀物料動力波洗滌裝置串聯(lián)使用，形成一種泥漿狀物料動力波洗滌裝置，所述泥漿狀物料動力波洗滌裝置液固分離器7的洗后渣收集器與相鄰的另一個泥漿狀物料動力波洗滌裝置的泥漿給料器1連接，從而可實現泥漿狀物料的深度洗滌。

實施例4

使用實施例1的裝置實現泥漿狀物料動力波洗滌的方法：

先開啟氣液分離器5內的攪拌裝置6，再打開洗滌液循環(huán)泵8的洗滌液入口調節(jié)閥門，然后啟動洗滌液循環(huán)泵8，使洗滌液通過熱交換器9后從洗滌液噴嘴4噴出，并根據洗滌工藝要求開啟熱交換器9內的加熱或冷卻裝置，最后開啟泥漿給料器1，讓泥漿從泥漿霧化器2噴出，從泥漿霧化器2噴出的泥漿與從洗滌液噴嘴4噴出的洗滌液相遇后，在洗滌槽3內形成高度湍動的“泡沫區(qū)”，固體顆粒經“泡沫區(qū)”動力波洗滌后從洗滌槽3的底部進入氣液分離器5，并根據“泡沫區(qū)”的高度調節(jié)泥漿、洗滌液及壓縮風的進料速度及其比例，氣液分離器5內分離出來的尾氣從其上端排放口排出，氣液分離器5中的混合液進入液固分離器7，進行固液分離，分別得到洗后渣及洗后液，使泥漿狀物料從給料器1到液固分離器7排渣口完成一個完整的動力波洗滌過程。

實施例5

某鋇鹽企業(yè)以碳酸鋇為原料，經硫酸氫鈉溶液酸化轉型生產納米硫酸鋇，得到的納米硫酸鋇沉淀泥漿采用實施例1中附圖1所示的泥漿狀物料動力波相向噴射洗滌裝置進行3級串聯(lián)洗滌。洗滌裝置用12mm厚的玻璃鋼做成的上端擴大的圓柱形洗滌槽，洗滌槽上端為Φ1200×1200mm下端為Φ400×400mm，納米硫酸鋇沉淀泥漿以2m³/h的速度經攪拌順流給料器送至轉速為15000r.p.m離心噴霧器噴出，洗水經循環(huán)泵以25m³/h的速度送至熱交換器加熱至50℃后再送至噴嘴噴出。泥漿依次經氣液分離和(離心)液固分離得到的滌后渣和洗后液。滌后渣再經2級和3級動力波逆向噴射洗滌后，噴霧干燥得到的納米硫酸鋇產品Na含量＜0.001％。3級洗滌產生的洗后液送1級洗滌作洗滌液用，1級洗滌與2級洗滌產生的洗后液合并，合并得到的混合液先經電滲析脫鹽得濃水和淡水，濃水冷卻結晶分離芒硝后返回電滲析脫鹽工序，淡水則經反滲透深度脫鹽后返回洗滌工序循環(huán)使用。

實施例6

某石煤提釩企業(yè)，采用實施例1中附圖2所示的泥漿狀物料動力波同向噴射洗滌裝置洗滌石煤酸浸渣中夾帶的浸出液。洗滌裝置用10mm厚的不銹鋼做成的Φ1000×2500mm圓柱形洗滌槽，石煤酸浸渣以5m³/h的速度經螺旋給料器送至洗滌槽內的噴霧器以氣流噴霧的方式噴出，壓縮風的壓力為0.6MPa，室溫下的洗水經循環(huán)泵以40m³/h的速度直接送至噴嘴噴出。泥漿經氣液分離后，再經壓濾進行液固分離。所得洗后渣中可溶性釩含量＜0.01％，洗后液經離子交換回收其中的釩后，用石灰中至pH為7.5返回洗滌工序循環(huán)使用。