一种脱除硫酸锌溶液中钙离子的方法技术

一种脱除硫酸锌溶液中钙离子的方法，采用超声除钙方法对硫酸锌溶液实施超声除钙，所述的超声除钙是采用超声起晶器作用于待除钙液促进硫酸钙由离子态转变为结晶态，再采用晶体成长器使超声起晶后的待除钙液与含有无水硫酸钙晶种的反溶液－浓密底流激烈混合促进硫酸钙晶体粗大，再采用水力搅拌器强化固液分离完成的。所述超声除钙槽，采用浓密槽结构，包含浓密槽和超声除钙装置，所述超声除钙装置包含超声起晶器、晶体成长器、水力搅拌器和结晶地槽。

【技术实现步骤摘要】
一种脱除硫酸锌溶液中钙离子的方法所属
本专利技术涉及一种脱除水溶液中硫酸钙杂质的方法，尤其是脱除硫酸锌溶液中钙离子的方法，属分离
本专利技术还涉及一种上述方法的装置和用途，主要应用于湿法炼锌工艺中的硫酸锌溶液的硫酸钙除杂。
技术介绍
湿法炼锌工艺中的硫酸锌溶液包含多种杂质成分，硫酸钙是其中一种杂质，它由锌矿石或硬水带入。脱除硫酸锌溶液中的硫酸钙杂质，目前使用的方法或装置有三种：第一种是利用空气冷却塔降温除钙。这种方法或装置是将硫酸锌溶液从85℃左右降低到42℃左右和由42℃左右降低到34℃左右，硫酸钙在这两种生产过程的温度控制区间以结晶形态析出并沉积，与硫酸锌溶液分离。由于硫酸钙溶解度在降温区间的变化很小，降温除钙效果差，以至钙离子在硫酸锌溶液循环系统中长期积累、硫酸钙晶体无序沉积。硫酸钙无序沉积的后果是，堵塞硫酸锌溶液通道，大幅度降低空气冷却塔的冷却能力，使生产过程的连续运行时间缩短，停产检修时间延长，进而导致电积锌产量下降。第二种是利用浓密机除钙。这种方法或装置是将降温到42℃左右的硫酸锌溶液泵入浓密机中，辅以机械搅拌，使硫酸钙晶体粗大后沉积，与硫酸锌溶液分离。这种方法或装置是对降温除钙工艺的补充，延伸空气冷却塔除钙功能。由于大量硫酸钙以离子态形态存在于硫酸锌溶液中，浓密沉淀的硫酸钙，仅仅是自发起晶后的部分硫酸钙晶体。在现有浓密机的作用条件下，硫酸钙自发起晶过程缓慢，起晶量小，因此，经过浓密机除钙后，硫酸钙杂质含量依然很高，仍然没有解决硫酸钙晶体在后续生产过程中无序沉积的问题。第三种是在硫酸锌溶液处于85℃左右的高温状态下，加入无水硫酸钙晶种，辅以机械搅拌，使硫酸钙以无水硫酸钙形态析出、粗大后沉积，与硫酸锌溶液分离。《一种由锌处理硫酸盐溶液中脱除钙的方法》(ZL02806244.2)中，详细阐述了这种方法的有效性，并说明其除钙效率可将硫酸锌溶液含钙降低到500mg/L左右，从而使硫酸钙杂质在湿法炼锌过程中的负面影响降到最低程度。与前述两种除钙方法相比，这种高温除钙方法具有三个显著特征：一是利用硫酸钙在高温条件下溶解度较低的特性，实施高温除钙，提高了除钙效率。二是利用无水硫酸钙在高低温条件下的化学性质均极其稳定的特性，让硫酸锌溶液中的钙离子转变为无水硫酸钙形态，提高了脱除钙离子的有效性。三是利用无水硫酸钙作为晶种加入，强化了硫酸钙起晶过程，提高了起晶量。但是，从锌矿石获得硫酸锌溶液-->的工艺温度有高温、中温和常温多种，加晶种高温除钙方法的应用具有一定局限性。湿法炼锌工艺普遍采用硫酸作为溶剂，因此产生大量含重金属离子的酸性废水。一种比较廉价的石灰中和酸性废水工艺目前普遍被湿法炼锌厂采用，主要目的是廉价脱除废水中的镉、铅等有害杂质，回收多种有价金属，调节外排水体的PH值。由于石灰的介入，被处理过的水质含钙很高，通常达到800mg/L左右。这种高含钙的水体外排，给江河水质造成新的硫酸钙污染，作回用水使用则明显不符合工业用水要求。为避免造成新的环境污染和降低用水成本，围绕废水零排放问题，湿法炼锌厂作了很多研究，但至今还没有找到一种经济可行的工业化除钙方法或装置。因此，很有必要对湿法炼锌厂现有的除钙方法或装置加以改进。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有湿法炼锌工艺中的硫酸锌溶液除钙方法的不足，提供一种新的脱除硫酸锌溶液中钙离子的方法——超声除钙方法。该方法简单、廉价，使用安全、方便，除钙效果好，对环境污染小。本专利技术的另一目的在于：提供一种超声除钙槽装置。本专利技术的另一目的在于：提供上述超声除钙方法及装置的用途。本专利技术所采取的技术方案是：采用超声除钙方法对硫酸锌溶液实施超声除钙，所述的超声除钙是采用超声起晶器作用于待除钙液促进硫酸钙由离子态转变为结晶态，再采用晶体成长器使超声起晶后的待除钙液与含有无水硫酸钙晶种的反溶液——浓密底流激烈混合促进硫酸钙晶体粗大，再采用水力搅拌器强化固液分离完成的。根据超声除钙方法提供的一种超声除钙槽装置，采用浓密槽结构，包含浓密槽和超声除钙装置。所述超声除钙装置包含超声起晶器、晶体成长器、水力搅拌器和结晶地槽，其中，超声起晶器、晶体成长器、水力搅拌器设置于浓密槽内，结晶地槽设置于浓密槽底部。本专利技术的工作原理是：超声起晶器对待除钙液发射一定频率和功率的超声波，强化硫酸钙起晶过程，促进硫酸钙由离子态转变为结晶态，使硫酸钙晶核析出量成倍加大。经超声波强化起晶后的待除钙液，从晶体成长器圆周切向进入，与从晶体成长器另一圆周切线方向进入、含有无水硫酸钙晶种的反溶液——浓密底流在晶体成长器内激烈混合，强化晶粒间碰撞、吸附及团聚过程，促进硫酸钙晶体粗大。硫酸钙晶体粗大后的混合溶液，依托泵送动力进入水力搅拌器，并从其圆周切向出液口排出，在浓密槽中形成旋流，强化固液分离。除钙后液——浓密上清液从浓密槽槽顶溢流排出；硫酸钙晶体进入浓密底流，排-->入结晶地槽中。粗颗粒硫酸钙晶体在沉降室沉淀，细颗粒硫酸钙晶体和新加入的无水硫酸钙晶种随浓密底流泵入晶体成长器内，形成开路除钙和浓密底流闭路循环。由此实现除钙过程。本专利技术的主要应用领域为硫酸锌溶液除钙和硫酸锰溶液除钙，亦可用于其它硫酸盐溶液体系除钙和水溶液体系除钙。本专利技术具有显著优点是：1)采用超声起晶器促进待除钙液中的硫酸钙由离子态转变为结晶态，加大了硫酸钙起晶量。王光龙等人关于《超声对硫酸钙结晶过程影响的研究》、王莅等人关于《超声波作用下的溶液结晶过程》等实验研究表明，发射一定频率和功率超声波，可缩短起晶时间，可使硫酸钙起晶速率提高2.74倍。2)采用晶体成长器使待除钙液与浓密底流激烈混合，强化了硫酸钙晶体成长过程，比机械搅拌更有效率。3)采用水力搅拌器强化浓密过程，充分利用了泵送动力，简化了浓密槽搅拌装置，降低了维修费用。4)采用结晶地槽沉淀硫酸钙晶体，是一种开路除钙措施，降低了浓密槽的结晶沉积负荷，延长了浓密槽停机清理硫酸钙结晶的维修周期；同时，对浓密底流实施闭路循环，降低了晶种消耗。5)本超声除钙方法及装置适应性宽，适用于高温、中温和常温除钙。附图说明图1为超声除钙槽结构示意图；图2为本专利技术构成超声除钙冷却塔结构示意图。图1中：1、超声起晶器；2、晶体成长器；3、浓密底流；4、硫酸钙晶体；5、结晶地槽；6、无水硫酸钙晶种；7、浓密槽；8、水力搅拌器；9、除钙后液；10、待除钙液；11、超声除钙槽；12、待除钙液；13、冷却后液；14、除钙后液；15、空气冷却塔；16、强制鼓风。具体实施方式下面将结合附图1和实施例对本专利技术作进一步的描述，但本专利技术的保护范围并不局限于实施例所描述的范围。从附图1可以看出，本专利技术是一种超声除钙槽，采用超声除钙方法对硫酸锌溶液实施超声除钙，所述的超声除钙是采用超声起晶器作用于待除钙液促进硫酸钙由离子态转变-->为结晶态，再采用晶体成长器使超声起晶后的待除钙液与含有无水硫酸钙晶种的反溶液——浓密底流激烈混合促进硫酸钙晶体粗大，再采用水力搅拌器强化固液分离完成的。实施例一如附图1所示的超声除钙槽，它包含超声起晶器(1)、晶体成长器(2)、水力搅拌器(8)、结晶地槽(5)、浓密槽(7)。其特征是：采用超声起晶器(1)使硫酸钙由离子态转变为结晶态，采用晶体成长器(2)使待除钙液(10)与浓密底流(3)激烈混合，促本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种脱除硫酸锌溶液中钙离子的方法，采用超声除钙方法对硫酸锌溶液实施超声除钙，所述的超声除钙是采用超声起晶器作用于待除钙液促进硫酸钙由离子态转变为结晶态，再采用晶体成长器使超声起晶后的待除钙液与含有无水硫酸钙晶种的反溶液－浓密底流激烈混合促进硫酸钙晶体粗大，再采用水力搅拌器强化固液分离完成的。

【技术特征摘要】
1、一种脱除硫酸锌溶液中钙离子的方法，采用超声除钙方法对硫酸锌溶液实施超声除钙，所述的超声除钙是采用超声起晶器作用于待除钙液促进硫酸钙由离子态转变为结晶态，再采用晶体成长器使超声起晶后的待除钙液与含有无水硫酸钙晶种的反溶液——浓密底流激烈混合促进硫酸钙晶体粗大，再采用水力搅拌器强化固液分离完成的。2、如权利要求1所述方法的一种实施装置，采用浓密槽结构，包含浓密槽，其特征在于：浓密槽设置有超声除钙装置。3、如权利要求2所述的超声除钙槽，其特征在于：所述超声除钙装置包含超声起晶器、晶体成长器、水力搅拌器和结晶地槽，其中，超声起晶器、晶体成长器、水力搅拌器设置于浓密槽内，结晶地槽设置于浓密槽底部。4、如权利要求2...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾兴民，
申请(专利权)人：株洲市兴民科技有限公司，
类型：发明
国别省市：43[中国|湖南]