专利名称：一种超声除钙槽的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种脱除水溶液中硫酸钙杂质的装置，尤其是指湿法炼锌工艺中一种脱除硫酸锌溶液中硫酸钙杂质和脱除石灰中和酸性废水工艺回用水中硫酸钙杂质的装置，属分离技术领域。
背景技术：
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。
实用新型内容本实用新型目的在于，提供一种脱除硫酸锌溶液中硫酸钙杂质和脱除石灰中和酸性废水工艺回用水中硫酸钙杂质的装置。
根据本实用新型目的提出的技术方案是一种超声除钙槽，为浓密槽结构，其特征在于在浓密槽内设置有超声除钙装置，超声除钙装置包含超声起晶器、晶体成长器、水力搅拌器、结晶地槽，所述的超声除钙是采用超声起晶器促进硫酸钙由离子态转变为结晶态，再采用晶体成长器使待除钙液与浓密底流混合促进硫酸钙晶体粗大，采用水力搅拌器强化固液分离完成的。
本实用新型的工作原理是超声起晶器对进入晶体成长器的待除钙液发射15-120KHz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，加大硫酸钙晶核析出量。从晶体成长器圆周切向进入的待除钙液，经超声波强化起晶后，与从晶体成长器圆周切向进入、含有硫酸钙晶种的浓密底流在晶体成长器内强烈混合，强化硫酸钙晶体成长过程，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，从水力搅拌器的圆周切向出液口排出，在浓密槽中形成旋流，进而强化固液分离。除钙后液(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。
本实用新型具有显著优点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，增加了硫酸钙起晶量。试验表明，发射一定频率超声波可使硫酸钙起晶速率提高2.7倍，其晶核析出量增加2.3倍。
2)采用晶体成长器使待除钙液与浓密底流强烈混合，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，延长了浓密槽清结晶的维修周期。
5)本装置适应性好，适用于高温、中温和常温除钙。
图1为本实用新型结构示意图。
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、浓密槽；7、水力搅拌器；8、除钙后液；9、待除钙液。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本实用新型作进一步的描述，但本实用新型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，本实用新型是一种超声除钙槽，为浓密槽结构，其特征在于在浓密槽内设置有超声除钙装置，超声除钙装置包含超声起晶器、晶体成长器、水力搅拌器、结晶地槽。其中，超声起晶器位于晶体成长器中央，为超声频率发生装置，在晶体成长器下端设有水力搅拌器，用于将含硫酸钙晶体的混合溶液从水力搅拌器的圆周切向出液口排出到浓密槽内，此外，在浓密槽出口的下方设有结晶地槽。所述的超声除钙是采用超声起晶器发射一定超声频率，强化硫酸钙起晶过程，促进待除钙液中的硫酸钙由离子态转变为结晶态，加大硫酸钙晶核析出量。从晶体成长器圆周切向进入的待除钙液，经超声波强化起晶后，与从晶体成长器圆周切向进入、含有硫酸钙晶种的浓密底流在晶体成长器内强烈混合，强化了硫酸钙晶体成长过程，促进了硫酸钙晶体粗大。硫酸钙晶体粗大后的混合溶液，依托泵送动力，从水力搅拌器的圆周切向出液口排出，在浓密槽中形成旋流，进而强化固液分离。除钙后液(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。
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7、浓密槽6、结晶地槽5。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9与浓密底流3混合，促进硫酸钙晶体4粗大，采用水力搅拌器7强化固液分离，采用结晶地槽5实现开路除钙和浓密底流闭路循环。其中所述超声起晶器的超声频率为15-120KHz。
所述超声起晶器可设置于晶体成长器中或其进液口前端。
所述晶体成长器设有至少一个圆周切向进液口。
所述水力搅拌器设有至少一个圆周切向出液口。
所述浓密槽设有至少一个圆锥形锥底。
所述结晶地槽设有至少一个沉降室。
其工作原理是超声起晶器1对进入晶体成长器2的待除钙液9发射15-120KHz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，加大硫酸钙晶核析出量。从晶体成长器圆周切向进入的待除钙液，经超声波强化起晶后，与从晶体成长器圆周切向进入、含有硫酸钙晶种的浓密底流3在晶体成长器内强烈混合，强化硫酸钙晶体4成长过程，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，从水力搅拌器7的圆周切向出液口排出，在浓密槽6中形成旋流，进而强化固液分离。除钙后液8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5中。粗颗粒硫酸钙晶体在沉降室沉淀，细颗粒硫酸钙晶体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。
权利要求1.一种超声除钙槽，为浓密槽结构，其特征在于在浓密槽内设置有超声除钙装置。
2.如权利要求1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、结晶地槽，其中，超声起晶器位于晶体成长器中央，为超声频率发生装置，在晶体成长器下端设有用于将含硫酸钙晶体的混合溶液从水力搅拌器的圆周切向出液口排出到浓密槽内的水力搅拌器，在浓密槽出口的下方设有结晶地槽。
3.如权利要求1或2所述的超声除钙槽，其特征在于超声起晶器的超声频率为15-120KHz。
4.如权利要求1或2所述的超声除钙槽，其特征在于所述超声起晶器可设置于晶体成长器中或其进液口前端。
5.如权利要求1或2所述的超声除钙槽，其特征在于所述晶体成长器设有至少一个圆周切向进液口。
6.如权利要求1或2所述的超声除钙槽，其特征在于所述水力搅拌器设有至少一个圆周切向出液口。
7.如权利要求1或2所述的超声除钙槽，其特征在于所述浓密槽设有至少一个圆锥形锥底。
8.如权利要求1或2所述的超声除钙槽，其特征在于所述结晶地槽设有至少一个沉降室。
专利摘要一种超声除钙槽，为浓密槽结构，其特征在于在浓密槽内设置有超声除钙装置，超声除钙装置包含超声起晶器、晶体成长器、水力搅拌器、结晶地槽。其中，超声起晶器位于晶体成长器中央，为超声频率发生装置，在晶体成长器下端设有水力搅拌器，用于将含硫酸钙晶体的混合溶液从水力搅拌器的圆周切向出液口排出到浓密槽内，此外，在浓密槽出口的下方设有结晶地槽。
文档编号C22B19/00GK2921035SQ200620051510
公开日2007年7月11日 申请日期2006年6月29日 优先权日2006年6月29日
发明者曾兴民 申请人:株洲市兴民科技有限公司