CN112678830B - 一种无水洗工序的石英砂提纯*** - Google Patents

Abstract

本发明一种无水洗工序的石英砂提纯***，包括酸洗装置、过滤装置、干燥装置和精加工装置，石英砂物料依次在四者之间传递；所述干燥装置包括流化床干燥器，所述流化床干燥器的物料入口连接料仓，物料出口连接收集仓；所述流化床干燥器的热风入口依次连接有加热炉、鼓风机和空气过滤器，热风出口通过管道依次连接冷却器、多级除尘装置、多级水吸收装置和酸雾吸收塔，所述酸雾吸收塔的气体出口联通大气。本发明可满足水洗工序脱酸，不仅节省了大笔环保及生产投资，而且省去了用水及废水处理运行费用，降低了生产成本，同时在流化床干燥的过程中还可以进一步起到除杂的效果。

Description

一种无水洗工序的石英砂提纯***

技术领域

本发明涉及一种用于无水洗工序的石英砂提纯工艺的设备***，属于无机化工及节能环保及废物利用技术领域。

背景技术

目前，我国的石英砂提纯工艺均离不开把石英砂进行酸洗提纯、脱酸、水洗、脱水这几道基础工序。特别是：在酸洗过程中，为了提高明显的酸洗效果，大家都采用盐酸+含氟酸或含氟酸+草酸等酸液进行加温酸洗，酸洗后再脱除酸液，用循环处理后的回收水进行洗涤，然后再根据不同的客户需求和用途把脱水后的石英砂进行干燥、冷却、磁选、筛分、色选、包装等工序制成不同级别的石英砂产品。据多年的生产积累的数据表明：每酸洗提纯一吨石英砂产品，水洗工序就会产生4-10吨含酸废水，水洗耗时大约为0.5-1小时，有的耗时会更长一些；而且处理这些含酸废水还要花费大量的资金建立一套庞大的水处理设施，该设施不仅运营费用高，还会产生一定量的有毒、有害的含盐废渣。按照环保法律、法规规定，处理后的废水达到国家排放标准后才能在许可的范围内对外排放一小部分即10％左右，大部分即90％左右均要回收循环利用，而这些循环的水中由于严格控制氟离子不超标，需要加入一定量的氯化钙溶液，以致循环水中往往都有一定量的氯化钙成分，这就给石英砂的产品带来一定的质量隐患。为了消除该隐患，就需要企业不断地加大环保方面的资金投入，如何在达到环保要求的前提下降低生产成本，是当前石英砂酸洗提纯行业与企业最亟待解决的生存与发展的头等大事。

发明内容

本发明的目的在于提供一种石英砂提纯***，可用于无水洗工序的石英砂提纯工艺方法，解决石英酸洗提纯企业的后顾之忧。

本发明解决上述技术问题所采用的方案是：

一种无水洗工序的石英砂提纯***，包括酸洗装置、过滤装置、干燥装置和精加工装置，石英砂物料依次在四者之间传递；所述干燥装置包括流化床干燥器，所述流化床干燥器的物料入口连接料仓，物料出口连接收集仓；所述流化床干燥器的热风入口依次连接有加热炉、鼓风机和空气过滤器，热风出口通过管道依次连接冷却器、多级除尘装置、多级水吸收装置和酸雾吸收塔，所述酸雾吸收塔的气体出口联通大气。

优选地，所述过滤装置为重力脱酸装置、加压脱酸装置、离心脱酸装置或真空脱酸装置。

优选地，所述多级除尘装置包括依次串联的至少两级旋风分离器和一级布袋除尘器；所述除尘装置固体物料收集后用于配制酸洗装置酸液；所述除尘装置固体物料收集后的气体用水吸收后用于配制酸洗装置用酸液；也可用碱液吸收生成相应的盐。

优选地，所述多级除尘装置之间也设置有冷却器；所述冷却器的冷却介质均连接余热锅炉。

优选地，所述过滤装置与所述干燥装置之间通过电动抓斗实现石英物料传递。

优选地，所述收集仓设置有风冷装置，所述风冷装置的出风方向垂直于物料进入收集仓的方向，所述收集仓沿吹风方向并排设置有若干分级仓，远离所述风冷装置的一个分级仓连接废渣池，其余分级仓连接有独立的分级收集仓。

优选地，所述收集仓的出风口连接旋风分离器，所述旋风分离器的出风口连接干燥装置前端的鼓风机；所述旋风分离器的出风口以及干燥装置前端的鼓风机之间连接有管道风机和空气过滤器；所述旋风分离器的固体物料出口连接废渣池。

优选地，所述收集仓的出风口与所述旋风分离器之间设置有冷却器，所述冷却器的冷却介质连接余热锅炉。

优选地，所述流化床干燥器内与物料接触的部分的材质以及连接热风出口和冷却器之间的管道内壁均采用碳纤维、碳化硅、碳化钛或碳化钨材质。

本发明与现有技术相比具有显著的进步性在于：

1，直接采用流化床干燥器脱酸和干燥，替代常规的水洗干燥工序，不仅节省了大笔环保及生产投资，而且省去了用水及废水处理运行费用，降低了生产成本，提高了生产效率；此外，酸洗后直接进行干燥脱酸处理，能够避免水洗工序引入的杂质导致的粉体结团和吸潮现象；

2，石英砂颗粒在流化干燥的过程中砂颗粒之间相互摩擦，使石英砂颗粒表面吸附的杂质被磨蚀掉，磨蚀物也被热风带出流化床，从而达到进一步除杂的目的；

3，含酸的石英砂直接干燥后，酸液中的有效成分回收成酸液再循环利用，不仅降低了生产成本，而且还提高了产品质量；

4，整个***的余热都可以得到科学合理的利用，节能效果明显；

5，整个生产过程更加绿色环保，没有废水、废渣、废气外排，不仅是一个真正的绿色环保工艺落线，而且还是石英砂酸洗提纯工艺的一个革命性的进步。

附图说明

图1为本发明一种无水洗工序的石英砂提纯***的结构示意图。

图中的附图标注为：

1，酸洗装置；2，过滤装置；3，流化床干燥器；4，料仓；5，加热炉；6，鼓风机；7，空气过滤器；8，冷却器；9，水吸收装置；10，酸雾吸收塔；11，引风机；12，旋风分离器；13，布袋除尘器；14，电动抓斗；15，分级仓；16，废渣池；17，分级收集仓。

具体实施方式

为更好的理解本发明，下面的实施例是对本发明的进一步说明，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

实施例1

一种无水洗工序的石英砂提纯***，包括酸洗装置1、过滤装置2、干燥装置和精加工装置，石英砂物料依次在四者之间传递；所述干燥装置包括流化床干燥器3，所述流化床干燥器3的物料入口连接料仓4，物料出口连接收集仓；所述流化床干燥器3的热风入口依次连接有加热炉5、鼓风机6和空气过滤器7，热风出口通过管道依次连接冷却器8、多级除尘装置、多级水吸收装置9和酸雾吸收塔10，所述酸雾吸收塔10的气体出口联通大气。所述流化床干燥器3内与物料接触的部分的材质以及连接热风出口和冷却器8之间的管道内壁均采用碳纤维、碳化硅、碳化钛或碳化钨材质。所述冷却器8采用水为冷却介质，冷却水连接余热锅炉，所述余热锅炉中的余热水用于酸洗装置1中酸洗罐的加热和酸液的配制。所述水吸收装置9与除尘装置之间设置有引风机11和单向阀，所述酸雾吸收塔10以碱液为吸收液，其与水吸收罐之间也设置有引风机11。

所述酸洗装置1参考专利号201110247061.4，授权公告号：CN 102303870 B的记载。

所述过滤装置2为真空脱酸装置，包括真空过滤槽、所述真空过滤槽连接有酸雾吸收装置，防止酸液的溢出，下方连接有酸液回收罐，所述酸液回收罐通过酸泵连接酸液纯化装置，纯化后的酸液送往酸洗装置1用作酸洗液。

所述多级除尘装置包括依次串联的两级旋风分离器12和一级布袋除尘器13；所述两级旋风分离器12之间连接有冷却器8，冷却器8的冷却介质连接余热锅炉。所述除尘装置固体物料收集后用于配制酸洗装置1酸液。

所述过滤装置2与所述干燥装置之间通过电动抓斗14实现石英物料传递。

所述收集仓设置有鼓风机6，所述鼓风机6出风方向垂直于物料进入收集仓的方向，所述收集仓沿吹风方向并排设置有四个分级仓15，最远离鼓风机6的一个分级仓15用于收集质量较轻的杂质，如树叶、树皮、云母片等，故连接废渣池16，其余分级仓15按距离鼓风机6由近到远收集到的石英砂物料粒径逐渐减小，分别连接有独立的分级收集仓17，即对干燥后的石英砂物料进行了分级处理。

所述收集仓的出风口连接有旋风分离器12，所述旋风分离器12的出风口连接干燥装置前端的鼓风机6，从所述旋风分离器12的出来的热风经管道风机和空气过滤器7，以及干燥装置前端的鼓风机6进入加热炉5用于石英物料的脱酸干燥，可实现资源的最大利用，所述旋风分离器12的固体物料出口连接废渣池16。

所述收集仓的出风口与所述旋风分离器12之间设置有冷却器8，所述冷却器8的冷却介质连接余热锅炉。

所述精加工装置包括磁选设备、筛分设备、色选设备和包装设备。

下面以工业用盐酸和河源某公司所产的SiO₂含量为99.0％，Fe₂O₃：0.03％，粒度为：24-120目石英砂粉为例来说明本发明的使用过程。

1，脱酸：把待提纯的石英砂粉送入酸洗装置1内(参考专利号201110247061.4，授权公告号：CN 102303870 B)，用25％质量百分比浓度的盐酸酸液进行循环加热酸洗提纯至规定的温度与时间后，把石英砂的酸液砂浆放入真空过滤槽中，同时开启酸雾吸收装置，把溢出的酸洗气体抽入吸收装置内用水吸收，再开启真空***进行脱酸10分钟左右，直到最上层的石英砂中所含酸液的量为5％左右。

2，干燥：通过电动抓斗14把步骤1中的石英砂送入流化床干燥器3内进行干燥，控制流化床进入的热风温度为350-550℃之间，出料温度控制在不低于330℃，因为盐酸在加热的条件下使石英砂中铁质生产三氯化铁，而三氯化铁的沸点为316℃，因此在350-550℃的高温流化过程中，石英砂颗粒表面吸附的三氯化铁杂质成为气态被热风带出流化床。与此同时，石英砂颗粒在流化过程中砂颗粒之间相互摩擦，使石英砂颗粒表面吸附的杂质被磨蚀掉，磨蚀物也被热风带出流化床，从而达到进一步除杂的目的。热风从流化床干燥器3出来后进入通过冷却器8，此时三氯化铁从气态冷却生成固体三氯化铁由除尘***收集。剩余的气体经冷却后生成冷凝水，最后的氯化氢气体被多级水吸收成盐酸。被加热后的冷却水作为余热锅炉用水，整个过程没有任何废气外排。

3，冷却：从流化床干燥器3排出的石英砂颗粒送入风冷装置内进行冷却至室温，在冷却的同时还可以对其进行分级处理。同时还可以把流化过程中未除尽的有机物如树叶、树皮等及云母片等进行去除掉。最后的余热气体经过滤净化后供流化床流态化用，余热节能效果明显。

4，磁选：由于在高温流态化干燥过程中，未能被盐酸溶除的铁质在高温氧化气氛中被氧化生成磁性铁质，然后再通过磁选进行去除。

5，筛分：把初步分级后的石英砂颗粒再进行筛分，大大地提高了筛分的效率。

6，色选：把筛分好的不同目数区间的石英砂用不同精度的色选机进行色选处理，除掉不同粒径的杂色颗粒物。

7，包装：把色选好的物料，再用标明不同粒径区间的包装袋进行包装，即可得到不同粒度的石英砂产品。

取样检测：24-40目，SiO₂：99.90％，Fe₂O₃：0.0016％；40-70目：SiO₂：99.81％，Fe₂O₃：0.0020％；70-120目SiO₂：99.75％，Fe₂O₃：0.0030％。

对比例1

以工业用盐酸和河源某公司所产的SiO₂含量为99.52％，Fe₂O₃：0.0015％，粒度为：24-120目石英砂粉及水洗工序用水循环处理后的水为例来对比现有技术中水洗脱酸的效果。

1，酸洗及脱酸：把待提纯的石英砂粉送入石英砂提纯酸洗装置内(参考专利号201310279400.6授权公告号：CN 103382087 B)用18％质量百分比浓度的盐酸酸液进行循环加热酸洗提纯至规定的温度与时间后，把石英砂的酸液砂浆放入过滤槽中，同时开启酸雾吸收装置，把溢出的酸洗气体抽入吸收装置内用水吸收，再开启真空***进行脱酸10分钟左右，直到最上层的石英砂中所含酸液的量为5％左右。

2，水洗及干燥：把脱除酸洗液后的石英砂用石灰粉中和后，经静置、过滤后，采用循环水洗涤至中性，然后再进行脱水至物料含水小于6％后，再送入圆筒干燥机内在500℃的温度进行干燥，干燥后进行磁选、筛分、色选、包装。

3，包装后的产品经取样后检测，发现石英砂粉有结团现象。经检测，水分含量0.8％，其原因是循环水中的氯化钙含量过高造成的。后来通过先用循环水洗涤，离心脱水后，再用自来水洗涤+纯水淋洗脱水，但干燥后的石英砂粉有吸潮现象发生，检测水分为：0.6％。

以上所述是本发明的优选实施方式而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和变动，这些改进和变动也视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种无水洗工序的石英砂提纯***，其特征在于，包括酸洗装置、过滤装置、干燥装置和精加工装置，石英砂物料依次在四者之间传递；所述干燥装置包括流化床干燥器，所述流化床干燥器的物料入口连接料仓，物料出口连接收集仓；所述流化床干燥器的热风入口依次连接有加热炉、鼓风机和空气过滤器，热风出口通过管道依次连接冷却器、多级除尘装置、多级水吸收装置和酸雾吸收塔，所述酸雾吸收塔的气体出口联通大气；

所述流化床干燥器内与物料接触的部分的材质以及连接热风出口和冷却器之间的管道内壁采用耐高温、耐腐蚀、耐磨材质。

2.根据权利要求1所述的无水洗工序的石英砂提纯***，其特征在于，所述过滤装置为重力脱酸装置、加压脱酸装置、离心脱酸装置或真空脱酸装置。

3.根据权利要求1所述的无水洗工序的石英砂提纯***，其特征在于，所述多级除尘装置包括依次串联的至少两级旋风分离器和一级布袋除尘器。

4.根据权利要求3所述的无水洗工序的石英砂提纯***，其特征在于，所述多级除尘装置之间也设置有冷却器；所述冷却器的冷却介质均连接余热锅炉。

5.根据权利要求3所述的无水洗工序的石英砂提纯***，其特征在于，所述过滤装置与所述干燥装置之间通过电动抓斗实现石英物料传递。

6.根据权利要求1所述的无水洗工序的石英砂提纯***，其特征在于，所述收集仓设置有风冷装置，所述风冷装置的出风方向垂直于物料进入收集仓的方向，所述收集仓沿吹风方向并排设置有若干分级仓，远离所述风冷装置的一个分级仓连接废渣池，其余分级仓连接有独立的分级收集仓。

7.根据权利要求6所述的无水洗工序的石英砂提纯***，其特征在于，所述收集仓的出风口连接旋风分离器，所述旋风分离器的出风口连接干燥装置前端的鼓风机；所述旋风分离器的出风口以及干燥装置前端的鼓风机之间连接有管道风机和空气过滤器；所述旋风分离器的固体物料出口连接废渣池。

8.根据权利要求7所述的无水洗工序的石英砂提纯***，其特征在于，所述收集仓的出风口与所述旋风分离器之间设置有冷却器，所述冷却器的冷却介质连接余热锅炉。

9.根据权利要求1所述的无水洗工序的石英砂提纯***，其特征在于，所述耐高温、耐腐蚀、耐磨材质为碳纤维、碳化硅、碳化钛或碳化钨。

Images