[发明专利]一种将电解锰溶液中钙镁离子结晶后离心分离的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种将电解锰溶液中钙镁离子冷却结晶后离心分离的装置。

背景技术

湘西自治州是锰的主产区，也是是我国著名的“锰三角”之一，有“东方锰都”的美誉，但该地区的锰矿资源大多和钙、镁离子共生。

锰的生产加工一般都是将锰矿石打粉后与硫酸化合，然后压滤、电解，由于电解锰溶液中大量钙镁离子的存在，不仅浪费电力、影响锰产品的纯度，也容易造成电解槽堵塞，影响生产，因此，将电解锰溶液中的钙镁硫酸盐去除，具有重要的实际应用价值和产业化意义。

钙镁硫酸盐在低温下溶解度较低，其溶解度对温度较为敏感，因而可以通过降温的方式将电解锰溶液中的钙镁硫酸盐结晶后去除，但现有技术中缺乏将电解锰溶液中钙镁离子结晶后分离去除的成套装置，成套装置的突破需要克服冷却罐内壁有效换热面积小、效率低，冷却罐内壁结晶附着后难以分离去除，结晶罐易堵塞等诸多技术瓶颈。

发明内容

本发明要解决的技术问题就是克服现有技术的不足，提供一种功能完善，冷却罐换热系数高、冷却速度快，冷却罐内壁结晶附着后便于分离，结晶罐即使堵塞后也很容易解决的将电解锰溶液中钙镁离子冷却结晶后离心分离的成套装置。

为克服现有技术的不足，本发明采取以下技术方案：

一种将电解锰溶液中钙镁离子结晶后离心分离的装置，包括冷却罐和结晶罐，其特征在于：冷却罐为内筒和外筒组成的夹套式长筒形结构且横向布置，转轴从内筒中横向穿过，转轴上固定纤维刷束；冷却罐内筒经风管和抽风机连接旋风分离器后又连回冷却罐内筒构成风冷回路；冷却罐夹套与回水管、凉水塔、循环水泵和进水管形成水冷循环回路；冷却罐夹套连接曲轴连杆和活塞组成的水锤振动器；冷却罐左端高于右端，其左端设有待结晶溶液进管，右端经流槽和底流管连接结晶罐；结晶罐为锥底结构，锥底经砂浆泵连接螺旋离心分离机，螺旋离心分离机设有离心液暂存槽和晶体槽。

所述冷却罐内筒设有可调节与纤维刷束距离的除晶横杆。

所述结晶罐设有振动器。

所述结晶罐上部连接溢流槽。

所述离心液暂存槽经水泵连通结晶罐。

所述结晶罐体经管道和防堵泵连通结晶罐底。

装置由两部分组成，换热降温与结晶分离，换热装置主要由内筒、外筒、转轴及转轴上合理布置的纤维刷束构成，内筒与外筒构成夹套，安装略带倾角，左端稍高，纤维刷束接近筒体底部布置，内筒与外筒构成的夹套是水循环冷却系统。

装置运转时，由进管引入待结晶的溶液，启动风冷回路和和水冷循环回路，待结晶的溶液由左向右流出，空气由右向左穿过内筒被风机抽送，通过旋风分离器将溶液捕捉回流，溶液被纤维刷束旋转带动与空气流构成逆流式直接接触换热和水蒸发快速降温，同时来自凉水塔的冷水也通过间壁与溶液高效换热，双重作用使待结晶溶液温度快速下降。

温度下降使部分钙镁离子在冷却罐内壁和纤维刷束上结晶析出，当纤维刷束被较多晶体附着时，可以操作除晶横杆接近或者远离纤维刷束配合转轴转动完成清理操作；当冷却罐内壁有较多结晶时，可以启动曲轴连杆和活塞组成的水锤振动器，用高低压水脉冲使罐体弹性范围内膨胀收缩，使冷却罐内壁结晶剥离脱落。

冷却后的溶液通过流槽、底流管进入结晶罐底部，液体由底部进入上升溢流过程由于过冷度很高，其中的钙镁硫酸盐可以迅速结晶沉降，需要时启动砂浆泵，抽取晶浆到螺旋离心分离机，离心机小端输出晶体在晶体槽暂存转移，澄清液流向离心液暂存槽进行下一步电解锰操作，也可以由水泵输送回结晶罐进行重结晶处理。

当结晶罐底部沉积晶体过多导致堵塞时，可以开启防堵泵搅散管口处晶体，再启动砂浆泵完成晶体输送分离；当结晶罐罐壁结晶较多时，可以启动多组合理布置的振动器使晶体剥离输出。

结晶罐内结晶后的溶液由溢流槽去暂存池贮存，进行下一步电解锰操作。

与现有技术相比，本发明的有益效果还在于：

克服了冷却罐换热系数低，冷却速度慢的缺陷，气流冷却结合间壁水冷却都是高效的逆流换热，还巧妙利用了纤维刷束转动对溶液的搅拌和甩向筒壁过程，纤维刷束附着液体与气流换热，以及溶液与筒壁都有很大的有效换热面积并且溶液内部的换热效率也很高，因而换热流量极大。

操作除晶杆可接近与远离纤维刷束，配合转轴转动即可便捷完成纤维刷束上的晶体清理操作。

水锤振动器使用高低压水脉冲使罐体弹性范围内膨胀收缩使内壁结晶剥离脱落，特别高效、巧妙和彻底，对设备没有任何损伤。

使用泵反冲来疏通结晶罐的晶体堵塞，简单可靠、巧妙。