本發(fā)明涉及一種對(duì)鋅電積(鋅電解)后的廢電解液進(jìn)行除氟的裝置，屬于濕法煉鋅技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種用于在鋅廢電解液中除氟的裝置。

背景技術(shù)：

在濕法鋅冶煉工藝中，鋅精礦中含有微量的氟，其它的含鋅原料中也存在微量的氟，這些氟中的一部分會(huì)隨著冶煉工藝溶入到濕法煉鋅的溶液中，當(dāng)氟的濃度達(dá)到一定程度后，會(huì)對(duì)鋅電積過程帶來嚴(yán)重的危害，表現(xiàn)為陰極鋅剝離困難、腐蝕陰極板等，對(duì)生產(chǎn)的穩(wěn)定和產(chǎn)品質(zhì)量造成嚴(yán)重影響，使企業(yè)生產(chǎn)成本上升，經(jīng)濟(jì)效益下降。由于含氟原料所帶來的這些不利影響，使含氟鋅原料的資源利用水平下降，部分企業(yè)所采用的一些除氟方法也造成環(huán)境的污染和惡化。

目前國內(nèi)對(duì)含氟鋅原料的處理技術(shù)可以分為原料火法揮發(fā)、原料洗滌兩大類，火法揮發(fā)是在700-1000℃的高溫下使氟的化合物部分升華到煙氣中而去除，這種方法能使鋅原料中60-90％的氟去除，剩余的氟依然進(jìn)入到濕法煉鋅的溶液中，并產(chǎn)生積累，使溶液中的氟逐步升高；原料洗滌是將原料在堿性溶液進(jìn)行洗滌，使氟化物轉(zhuǎn)化成溶于水的氟化鈉而進(jìn)入到水體中，洗滌的方法能去除原料中50-70％的氟，殘余的氟也隨著原料被帶入到濕法煉鋅的溶液中，并產(chǎn)生積累。

對(duì)于在濕法煉鋅溶液中積累的氟，目前還沒有一種非常有效的方法去除，使用的一個(gè)重要方法就是采用離子交換樹脂來部分吸附溶液中的氟，這個(gè)方法一方面除氟的效果非常有限，當(dāng)氟濃度達(dá)到相對(duì)較低的濃度后，離子交換的能力就會(huì)大幅度下降，不能滿足電積(電解)鋅的要求；另一方面，當(dāng)離子交換樹脂飽和后需要進(jìn)行再生，會(huì)產(chǎn)生大量高濃度重金屬和高酸度的再生廢水，很難進(jìn)行處理排放，也會(huì)造成大量的金屬損失。另外一個(gè)重要的方法是在硫酸鋅溶液中加入過量的稀土鹽類，使氟成為稀土的復(fù)鹽沉淀去除，這種方法消耗貴重的稀土，成本高昂，限制了企業(yè)的使用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種用于在鋅廢電解液中除氟的裝置，解決上述除氟方法的缺點(diǎn)，這種方法使氟不在鋅濕法冶煉的溶液中產(chǎn)生積累，并將濕法系統(tǒng)中的氟濃度降低到完全滿足鋅電積(電解)所要求的水平，使氟生成一種對(duì)環(huán)境友好無害的固體化合物沉淀而排出溶液。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所述包括中空反應(yīng)容器及其廢電解液進(jìn)料口和排液口，所述中空反應(yīng)容器的頂部設(shè)置有攪拌結(jié)構(gòu)、廢電解液進(jìn)料口以及能夠伸入廢電解液面下的加熱蒸汽管；所述中空反應(yīng)容器具有雙層底結(jié)構(gòu)，所述雙層底結(jié)構(gòu)的上底層和下底層通過至少一個(gè)倒錐型塔柱相聯(lián)通，所述倒錐型塔柱由聯(lián)通結(jié)構(gòu)與聯(lián)通結(jié)構(gòu)表面的過濾網(wǎng)組成，所述下底層與上底層之間的容器壁上開設(shè)有排液口。

所述倒錐型塔柱的聯(lián)通結(jié)構(gòu)與過濾網(wǎng)之間設(shè)置有支撐環(huán)。

所述聯(lián)通結(jié)構(gòu)表面開設(shè)有若干孔。

所述聯(lián)通結(jié)構(gòu)為管狀結(jié)構(gòu)。

所述過濾網(wǎng)的網(wǎng)孔孔徑范圍0.1mm-0.03mm。

所述倒錐型塔柱的高度范圍為中空反應(yīng)容器內(nèi)腔凈高度的1％-20％。

所述攪拌結(jié)構(gòu)包括電動(dòng)機(jī)、減速機(jī)和攪拌槳組成，所述攪拌槳距離上底層之間的距離為倒錐型塔柱高度的30％-80％

本發(fā)明所述一種用于在鋅廢電解液中除氟的裝置內(nèi)的反應(yīng)過程為：

1.將廢電解液連續(xù)加入中空反應(yīng)容器，再向電解液中加入固體混凝劑，混凝劑和液體的質(zhì)量體積比為30-400g/l，均勻攪拌，經(jīng)過60-120min攪拌，從而廢電解液中75-80％的氟離子與混凝劑反應(yīng)生成可溶氟締合物；本發(fā)明除氟裝置采用從上部連續(xù)加入廢電解液、連續(xù)攪拌、下部連續(xù)排液的作業(yè)方式，在保持一定液位的條件下，使廢電解液在從上向下流動(dòng)的過程中持續(xù)與混凝劑反應(yīng)，在一定的液位高度下，通過控制廢電解液進(jìn)入流量，可將所需的反應(yīng)時(shí)間控制在60-120min內(nèi)，未參與反應(yīng)的混凝劑仍然以固體形式存在；

2.由于中空反應(yīng)容器具有雙層底結(jié)構(gòu)，所述上底層上安裝數(shù)量不等的倒錐型塔柱，倒錐型塔柱由周邊開孔的管子與支撐環(huán)構(gòu)成并固定在上底上，在塔柱上套有過濾網(wǎng)，防止固體混凝劑進(jìn)入到下層底而產(chǎn)生逸失，在本裝置中攪拌結(jié)構(gòu)保持45-75r/min的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，攪拌槳距離上底層之間的距離為倒錐形塔柱高度的30％-80％，防止固體混凝劑沉降以保持連續(xù)的反應(yīng)，同時(shí)由攪拌槳產(chǎn)生的徑向液流對(duì)過濾網(wǎng)進(jìn)行沖刷而使過濾網(wǎng)上粘附的混凝劑被沖刷掉，保持過濾網(wǎng)不會(huì)堵塞并保持透過能力，除氟后的廢電解液通過過濾網(wǎng)，與混凝劑分離后，通過倒錐型塔柱的管子順利進(jìn)入到上底層、下底層之間的空間；

4.所述裝置的蒸汽加熱管插入廢電解液液面以下，使蒸汽通入廢電解液并將其加熱，使得廢電解液溫度高于進(jìn)液溫度2-20℃，其主要的目的是防止電解液中的低溶解度的物質(zhì)，如硫酸鈣和硫酸鎂等在除氟裝置內(nèi)因降溫過飽和而析出的結(jié)晶物對(duì)混凝劑表面包裹和覆蓋，降低反應(yīng)效率，或使混凝劑失效。

本發(fā)明所述一種用于在鋅廢電解液中除氟的裝置，能夠多個(gè)并聯(lián)運(yùn)行，能滿足不同氟離子濃度的除氟要求，當(dāng)氟離子濃度較高時(shí)，增加除氟裝置的運(yùn)行數(shù)量，適當(dāng)降低廢電解液的流量，增加除氟反應(yīng)時(shí)間，達(dá)到較好的除氟效果；當(dāng)氟離子濃度較低時(shí)，適當(dāng)增加廢電解液流量，在確保氟離子不產(chǎn)生積累的條件下，減少除氟裝置的運(yùn)行數(shù)量，使運(yùn)行成本降低。

本發(fā)明所述一種用于在鋅廢電解液中除氟的裝置，其有益效果在于：本裝置除氟過程連續(xù)進(jìn)行，能夠有效使氟離子形成氟締合物而被去除，由于中空反應(yīng)容器具有雙層底結(jié)構(gòu)，所述上底層上安裝倒錐型塔柱，在倒錐型塔柱上套有濾布或過濾網(wǎng)，阻擋固體混凝劑進(jìn)入到下層底而產(chǎn)生逸失，在本裝置中攪拌結(jié)構(gòu)防止固體混凝劑沉降以保持連續(xù)的反應(yīng)，同時(shí)由攪拌槳產(chǎn)生的徑向液流對(duì)過濾網(wǎng)進(jìn)行沖刷而使過濾網(wǎng)上粘附的混凝劑被沖刷掉，保持過濾網(wǎng)不堵塞保持透過能力，除氟后的廢電解液通過過濾網(wǎng)分離后，進(jìn)入到上底層、下底層之間的空間使氟離子保持在適當(dāng)?shù)臐舛纫韵拢乐瓜到y(tǒng)的氟離子積累。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述除氟裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明所述除氟裝置上底層結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明所述倒錐型塔柱結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：1-倒錐型塔柱、2-上底層、3-下底層、4-排液口、5-廢電解液進(jìn)料口、6-加熱蒸汽管、7-攪拌槳、8-支撐環(huán)、9-過濾網(wǎng)、10-聯(lián)通結(jié)構(gòu)。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

如圖1、2、3所示，一種用于在鋅廢電解液中除氟的裝置，包括中空反應(yīng)容器及其廢電解液進(jìn)料口5和排液口4，所述中空反應(yīng)容器的頂部設(shè)置有攪拌結(jié)構(gòu)、廢電解液進(jìn)料口5以及能夠伸入廢電解液面下的加熱蒸汽管6；所述中空反應(yīng)容器具有雙層底結(jié)構(gòu)，所述雙層底結(jié)構(gòu)的上底層2和下底層3通過至少一個(gè)倒錐型塔柱1相聯(lián)通，所述倒錐型塔柱1由管壁開設(shè)有若干孔的管子與管子表面的孔徑為0.1mm的過濾網(wǎng)9組成，所述下底層3與上底層2之間的容器壁上開設(shè)有排液口4；所述倒錐型塔柱1的管子與過濾網(wǎng)9之間設(shè)置有支撐環(huán)8；所述下層底3與上層底2之間的容器壁開設(shè)有排液口4；攪拌結(jié)構(gòu)包括電動(dòng)機(jī)、減速機(jī)和攪拌槳7組成，所述攪拌槳7底部距離上層底2之間的距離為15mm；倒錐型塔柱的高度為30mm。

本發(fā)明所述一種用于在鋅廢電解液中除氟的裝置內(nèi)的反應(yīng)過程為：

1.將廢電解液連續(xù)加入中空反應(yīng)容器，再向電解液中加入固體混凝劑，混凝劑和液體的質(zhì)量體積比為400g/l，均勻攪拌，經(jīng)過120min攪拌，從而廢電解液中實(shí)際檢測(cè)到的氟離子濃度下降；為使締合過程連續(xù)進(jìn)行，以確保反應(yīng)裝置以較低的運(yùn)行成本實(shí)現(xiàn)較高的生產(chǎn)效率，同時(shí)降低系統(tǒng)的復(fù)雜性，這種除氟裝置采用從上部連續(xù)加入廢電解液、連續(xù)攪拌、下部連續(xù)排液的作業(yè)方式，在保持一定液位的條件下，使廢電解液在從上向下流動(dòng)的過程中持續(xù)與混凝劑反應(yīng)，在一定的液位高度下，通過控制廢電解液進(jìn)入流量，將所需的反應(yīng)時(shí)間控制在120min內(nèi)，未參與反應(yīng)的混凝劑仍然以固體形式存在；

2.由于中空反應(yīng)容器具有雙層底結(jié)構(gòu)，所述上層底2上安裝數(shù)量不等的倒錐型塔柱1，倒錐型塔柱1由周邊開孔的管子與支撐環(huán)8構(gòu)成并固定在上層底2上，在倒錐型塔柱1上套有過濾網(wǎng)9，阻擋固體混凝劑進(jìn)入到下層底3而產(chǎn)生逸失，在本裝置中攪拌結(jié)構(gòu)保持75r/min的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，攪拌槳距離上層底2之間的距離為15mm，防止固體混凝劑沉降以保持連續(xù)的反應(yīng)，同時(shí)由攪拌槳7產(chǎn)生的徑向液流對(duì)過濾網(wǎng)9進(jìn)行沖刷而使過濾網(wǎng)9上粘附的固體混凝劑被沖刷掉，保持過濾網(wǎng)9不會(huì)堵塞并保持透過能力，除氟后的廢電解液通過過濾網(wǎng)9，與固體混凝劑分離后，通過倒錐型塔柱1的管子流入上層底2與下層底3之間的空腔；

3.所述裝置的蒸汽加熱管6插入廢電解液液面以下，使蒸汽通入廢電解液并將其加熱，使得廢電解液溫度高于進(jìn)液溫度5℃，其主要的目的是防止電解液中的低溶解度的物質(zhì)，如硫酸鈣和硫酸鎂等在除氟裝置內(nèi)因降溫過飽和而析出的結(jié)晶物對(duì)固體混凝劑表面包裹和覆蓋，降低反應(yīng)效率，或使固體混凝劑失效。

實(shí)施例2

如圖1、2、3所示，一種用于在鋅廢電解液中除氟的裝置，包括中空反應(yīng)容器及其廢電解液進(jìn)料口5和排液口4，所述中空反應(yīng)容器的頂部設(shè)置有攪拌結(jié)構(gòu)、廢電解液進(jìn)料口5以及能夠伸入廢電解液面下的加熱蒸汽管6；所述中空反應(yīng)容器具有雙層底結(jié)構(gòu)，所述雙層底結(jié)構(gòu)的上底層2和下底層3通過至少一個(gè)倒錐型塔柱1相聯(lián)通，所述倒錐型塔柱1由管壁開設(shè)有若干孔的管子與管子表面的孔徑為0.05mm的過濾網(wǎng)9組成，所述下底層3與上底層2之間的容器壁上開設(shè)有排液口4；所述倒錐型塔柱1的管子與過濾網(wǎng)9之間設(shè)置有支撐環(huán)8；所述下層底3與上層底2之間的容器壁開設(shè)有排液口4；攪拌結(jié)構(gòu)包括電動(dòng)機(jī)、減速機(jī)和攪拌槳7組成，所述攪拌槳7底部距離上層底2之間的距離為20mm；倒錐型塔柱的高度為30mm。

本發(fā)明所述一種用于在鋅廢電解液中除氟的裝置內(nèi)的反應(yīng)過程為：

1.將廢電解液連續(xù)加入中空反應(yīng)容器，再向電解液中加入固體混凝劑，混凝劑和液體的質(zhì)量體積比為200g/l，均勻攪拌，經(jīng)過120min攪拌，從而廢電解液中實(shí)際檢測(cè)到的氟離子濃度下降；為使締合過程連續(xù)進(jìn)行，以確保反應(yīng)裝置以較低的運(yùn)行成本實(shí)現(xiàn)較高的生產(chǎn)效率，同時(shí)降低系統(tǒng)的復(fù)雜性，這種除氟裝置采用從上部連續(xù)加入廢電解液、連續(xù)攪拌、下部連續(xù)排液的作業(yè)方式，在保持一定液位的條件下，使廢電解液在從上向下流動(dòng)的過程中持續(xù)與混凝劑反應(yīng)，在一定的液位高度下，通過控制廢電解液進(jìn)入流量，將所需的反應(yīng)時(shí)間控制在120min內(nèi)，未參與反應(yīng)的混凝劑仍然以固體形式存在；

2.由于中空反應(yīng)容器具有雙層底結(jié)構(gòu)，所述上層底2上安裝數(shù)量不等的倒錐型塔柱1，倒錐型塔柱1由周邊開孔的管子與支撐環(huán)8構(gòu)成并固定在上層底2上，在倒錐型塔柱1上套有過濾網(wǎng)9，阻擋固體混凝劑進(jìn)入到下層底3而產(chǎn)生逸失，在本裝置中攪拌結(jié)構(gòu)保持75r/min的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，攪拌槳距離上層底2之間的距離為20mm，防止固體混凝劑沉降以保持連續(xù)的反應(yīng)，同時(shí)由攪拌槳7產(chǎn)生的徑向液流對(duì)過濾網(wǎng)9進(jìn)行沖刷而使過濾網(wǎng)9上粘附的固體混凝劑被沖刷掉，保持過濾網(wǎng)9不會(huì)堵塞并保持透過能力，除氟后的廢電解液通過過濾網(wǎng)9，與固體混凝劑分離后，通過倒錐型塔柱1的管子流入上層底2與下層底3之間的空腔；

3.所述裝置的蒸汽加熱管6插入廢電解液液面以下，使蒸汽通入廢電解液并將其加熱，使得廢電解液溫度高于進(jìn)液溫度2℃，其主要的目的是防止電解液中的低溶解度的物質(zhì)，如硫酸鈣和硫酸鎂等在除氟裝置內(nèi)因降溫過飽和而析出的結(jié)晶物對(duì)固體混凝劑表面包裹和覆蓋，降低反應(yīng)效率，或使固體混凝劑失效。

實(shí)施例3

如圖1、2、3所示，一種用于在鋅廢電解液中除氟的裝置，包括中空反應(yīng)容器及其廢電解液進(jìn)料口5和排液口4，所述中空反應(yīng)容器的頂部設(shè)置有攪拌結(jié)構(gòu)、廢電解液進(jìn)料口5以及能夠伸入廢電解液面下的加熱蒸汽管6；所述中空反應(yīng)容器具有雙層底結(jié)構(gòu)，所述雙層底結(jié)構(gòu)的上底層2和下底層3通過至少一個(gè)倒錐型塔柱1相聯(lián)通，所述倒錐型塔柱1由管壁開設(shè)有若干孔的管子與管子表面的孔徑為0.03mm的過濾網(wǎng)9組成，所述下底層3與上底層2之間的容器壁上開設(shè)有排液口4；所述倒錐型塔柱1的管子與過濾網(wǎng)9之間設(shè)置有支撐環(huán)8；所述下層底3與上層底2之間的容器壁開設(shè)有排液口4；攪拌結(jié)構(gòu)包括電動(dòng)機(jī)、減速機(jī)和攪拌槳7組成，所述攪拌槳7底部距離上層底2之間的距離為25mm；倒錐型塔柱的高度為30mm。

本發(fā)明所述一種用于在鋅廢電解液中除氟的裝置內(nèi)的反應(yīng)過程為：

1.將廢電解液連續(xù)加入中空反應(yīng)容器，再向電解液中加入固體混凝劑，混凝劑和液體的質(zhì)量體積比為100g/l，均勻攪拌，經(jīng)過60min攪拌，從而廢電解液中實(shí)際檢測(cè)到的氟離子濃度下降；通過控制廢電解液進(jìn)入流量，將所需的反應(yīng)時(shí)間控制在60min內(nèi)，未參與反應(yīng)的混凝劑仍然以固體形式存在；

2.由于中空反應(yīng)容器具有雙層底結(jié)構(gòu)，所述上層底2上安裝數(shù)量不等的倒錐型塔柱1，倒錐型塔柱1由周邊開孔的管子與支撐環(huán)8構(gòu)成并固定在上層底2上，在倒錐型塔柱1上套有過濾網(wǎng)9，阻擋固體混凝劑進(jìn)入到下層底3而產(chǎn)生逸失，在本裝置中攪拌結(jié)構(gòu)保持70r/min的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，攪拌槳距離上層底2之間的距離為25mm，防止固體混凝劑沉降以保持連續(xù)的反應(yīng)，同時(shí)由攪拌槳7產(chǎn)生的徑向液流對(duì)過濾網(wǎng)9進(jìn)行沖刷而使過濾網(wǎng)9上粘附的固體混凝劑被沖刷掉，保持過濾網(wǎng)9不會(huì)堵塞并保持透過能力，除氟后的廢電解液通過過濾網(wǎng)9，與固體混凝劑分離后，通過倒錐型塔柱1的管子流入上層底2與下層底3之間的空腔；

3.所述裝置的蒸汽加熱管6插入廢電解液液面以下，使蒸汽通入廢電解液并將其加熱，使得廢電解液溫度高于進(jìn)液溫度10℃，其主要的目的是防止電解液中的低溶解度的物質(zhì)，如硫酸鈣和硫酸鎂等在除氟裝置內(nèi)因降溫過飽和而析出的結(jié)晶物對(duì)固體混凝劑表面包裹和覆蓋，降低反應(yīng)效率，或使固體混凝劑失效。

為驗(yàn)證本除氟裝置的效能，進(jìn)行相關(guān)效能驗(yàn)證。

表1除氟裝置運(yùn)行參數(shù)。

綜上表可知，本裝置除氟過程連續(xù)進(jìn)行，能夠有效使氟離子形成氟締合物，由于中空反應(yīng)容器具有雙層底結(jié)構(gòu)，所述上層底上安裝倒錐型塔柱，在塔柱上套有濾布或過濾網(wǎng)，阻擋固體混凝劑進(jìn)入到下層而產(chǎn)生逸失，在本裝置中攪拌結(jié)構(gòu)防止固體混凝劑沉降以保持連續(xù)的反應(yīng)，同時(shí)由攪拌槳產(chǎn)生的徑向液流對(duì)過濾網(wǎng)進(jìn)行沖刷而使過濾網(wǎng)上粘附的固體混凝劑被沖刷掉，保持過濾網(wǎng)不堵塞保持透過能力，除氟后的廢電解液通過過濾網(wǎng)分離后，進(jìn)入到上層底、下層底之間的空間使氟離子保持在適當(dāng)?shù)臐舛纫韵拢乐瓜到y(tǒng)的氟離子積累。