臥式沉降離心機分離沉淀硫酸鋇的研究
行業(yè)動態(tài)
中國生產(chǎn)硫酸鋇的廠家目前大都采用所謂的“黑灰法”，即用芒硝和硫化鋇水溶液通過均相沉淀生產(chǎn)沉淀硫酸鋇，同時副產(chǎn)硫化堿。在過濾分離工序，采用真空葉濾機或箱式壓濾機來分離沉淀硫酸鋇存在許多缺點：
（1）分離設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，占地面積大，而且為敞口作業(yè)，操作環(huán)境惡劣，很容易把雜質(zhì)混入產(chǎn)品中。
（2）副產(chǎn)物硫化鈉回收率低，濃度低。
（3）用真空葉濾機分離時，形成的濾餅不均勻，易出現(xiàn)溝流現(xiàn)象，導(dǎo)致過濾、洗滌周期長，軟水消耗量大；用箱式壓濾機分離時雖然形成的濾餅均勻，但在洗滌時，洗滌水易發(fā)生短路，并且頭、尾板受其結(jié)構(gòu)的限制洗滌不充分。
（4）大量的細顆粒沉淀硫酸鋇穿過濾布孔眼進入硫化鈉水溶液中，使硫化鈉水溶液在蒸發(fā)過程中經(jīng)常出現(xiàn)蒸發(fā)列管結(jié)垢現(xiàn)象。
鑒于上述原因，擬用臥式沉降離心機代替真空葉濾機或箱式壓濾機來分離沉淀硫酸鋇。
1 臥式沉降離心機的工作原理
臥式沉降離心機的工作原理是：當(dāng)要分離的懸浮液進入離心機轉(zhuǎn)鼓后，高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)鼓產(chǎn)生強大的離心力把比液相密度大的固相顆粒沉降到轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁，由于螺旋和轉(zhuǎn)鼓的相對轉(zhuǎn)速不同，二者存在相對運動（即轉(zhuǎn)速差），利用螺旋和轉(zhuǎn)鼓的相對運動把沉積在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁的固相推向轉(zhuǎn)鼓小端出口處排出，分離后的清液從離心機另一端排出。
LW420臥式沉降離心機的主要參數(shù)：轉(zhuǎn)鼓直徑420mm，轉(zhuǎn)鼓有效長度1680mm，轉(zhuǎn)鼓形式為圓柱-圓錐形，轉(zhuǎn)鼓錐角為2×8°，轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速為3600r/min，電機功率22kW。它的分離因數(shù)為3000。
臥式沉降離心機分離的極限粒徑遠小于固體硫酸鋇顆粒的中位粒徑，因此可以斷定用此類沉降離心機來分離沉淀硫酸鋇顆粒是可行的。
2 試驗過程
臥式沉降離心機工藝參數(shù)優(yōu)化包括轉(zhuǎn)速、溢流直徑、差轉(zhuǎn)速等各方面因數(shù)。就生產(chǎn)工藝而言，側(cè)重于分離后硫化鈉堿水的澄清度，即減少堿液中帶有硫酸鋇顆粒。因此對臥式沉降離心機的參數(shù)優(yōu)化，主要從分離出的硫化鈉堿水中含硫酸鋇的質(zhì)量分數(shù)來考察。結(jié)合實際選擇考察的因數(shù)是：轉(zhuǎn)速、溢流直徑、差轉(zhuǎn)速，指標(biāo)為滿足生產(chǎn)要求的分離液澄清度和鋇渣含濕量。根據(jù)小試和有關(guān)理論數(shù)據(jù)，確定各個因素變化范圍為：轉(zhuǎn)速3000～3600r/min；溢流直徑134～138mm；差轉(zhuǎn)速30～50r/min。每個因素取3個水平：轉(zhuǎn)速3000,3200,3600r/min；溢流直徑134,136,138mm；差轉(zhuǎn)速30,40,50r/min。
根據(jù)實驗方案和試驗流程，不斷地調(diào)整臥式沉降離心機的轉(zhuǎn)速、溢流直徑和差轉(zhuǎn)速，在不同的工況下對化合完成液進行分離，在離心機出渣口和排液口分別取不同的樣品。將從排液口取得樣品經(jīng)天平（感量萬分之一，下同）稱重后，再用快速定量濾紙過濾，濾紙連同濾出的固體和經(jīng)天平稱重后的從出渣口取得鋇渣樣品一起放入烘箱內(nèi)，烘干溫度保持在105℃，經(jīng)1.5h烘干后，用天平稱重，再放入烘箱中繼續(xù)烘干，每隔0.5h取出稱重，直至恒重（二次稱重之差小于2mg），共作9次試驗。
3 試驗結(jié)果與數(shù)據(jù)分析
按照GB10901-1989的分析方法進行數(shù)據(jù)處理。實驗的指標(biāo)為鋇渣出口鋇餅含鋇量質(zhì)量分數(shù)和排液口堿水含鋇量質(zhì)量分數(shù)。
從試驗結(jié)果可以看出，轉(zhuǎn)速3000r/min，溢流直徑138mm，差轉(zhuǎn)速30r/min。在這3個水平下效果較好。
4 結(jié)論
臥式沉降離心機的較佳工藝參數(shù)：轉(zhuǎn)速3000r/min、溢流直徑138mm、差轉(zhuǎn)速30r/min。在這種條件下，經(jīng)過臥式沉降離心機分離后的硫化鈉水溶液質(zhì)量分數(shù)為4.46%～5.30%，硫酸鋇鋇餅含硫化鈉堿液量質(zhì)量分數(shù)為22%～25%。該設(shè)備用于沉淀硫酸鋇生產(chǎn)中固液分離，完全能夠滿足工藝要求，對于保證產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本，以及治理“三廢”、節(jié)約能源，都具有明顯的經(jīng)濟效益和社會效益。
