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膨潤土濕法離心提純試驗及工業應用研究

發布時間:2019-03-07 點擊:1169

  一般經自然開采的膨潤土純度不高,不能滿足石化工業、有機膨潤土及復合材料生產的純度要求,通常需要濕法提純處理。傳統的濕法提純工藝采用的是自然沉降法,即把鈣基膨潤土原礦粉經鈉化改性后,調制成質量濃度為5%左右的泥漿,將泥漿泵人沉降儲槽自然沉降,鈉化后膨潤土的膨脹容增加,顆粒直徑變細,懸浮在儲槽的上部;原礦中的長石、石英等雜質顆粒較大,膨脹容沒有增加,遵從斯托克斯定律沉降到儲槽的底部,從而實現膨潤土的提純。自然沉降提純工藝所需沉降時間長(一般要48h以上),存在沉降槽多、工廠占地面積大、漿液界面不清造成質量不穩定、原料浪費嚴重及環境污染等問題。

  我國有機膨潤土生產企業從上世紀八十年代中期開始,采用臥式螺旋卸料沉降型離心機(簡稱臥螺離心機)進行濕法離心提純工藝的試驗研究,由于離心提純工藝具有生產能力大、提純時間短、原料利用充分、經提純后的漿料質量穩定等優點,該工藝逐漸得以推廣應用‘〕。

  本文簡述了膨潤土濕法離心提純的工作原理,介紹了實驗室試驗裝置及對幾種不同膨潤土的實驗室提純試驗結果,分析了離心機操作參數對提純效果的影響,并對其工業應用效果進行了分析研究。

  1 膨潤土濕法離心提純工作原理

  膨潤土濕法離心提純的主要設備是臥螺離心機,這種離心機的結構如圖1所示。經鈉化改性后的漿料從進料管加人,經螺旋輸送器內的物料加速器初步加速后,通過螺旋輸送器筒體上的加料孔進人離心機的無孔轉鼓內,在離心力場的作用下,重度較大的雜質(如長石、石英等)被甩到轉鼓內壁,由位于轉鼓內同方向運轉但有一定差轉速的螺旋輸送器,推到錐型轉鼓小端的出渣口排出機外;重度較小的提純液位于轉鼓液池的內層,順著螺旋輸送器通道流向轉鼓大端,從位于轉鼓大端的溢流孔溢出。


  臥螺離心機具有.操作簡單,能自動連續操作,生產能力大(轉鼓內直徑為450m m的臥螺離心機用于膨潤土提純時,每h處理量可達16m'),無濾網濾布,使用、安裝和維護方便等優點,已在工業得到廣泛應用。'r: 實驗室試驗裝置

  2.1 試驗系統離心提純試驗系統,如圖2所示。

  待提純的漿液從高位槽經電磁流量計計量后進人離,L"機提純。

  2.2 電磁流量計電磁流量計的工作原理,是利用導電介質通過磁場后產生的離心提感應電勢變化來測定流量的。電磁流量計的通流截面不變,被測流體通過流量計時不會引起堵塞,具有反應快、惰性小、測量范圍廣、壓力損失小、測量精度高等優點,特別適合含有固體顆粒懸浮液的流體測量。

  2.3 試驗用臥螺離心機的主要技術參數型號,LW 20N;轉鼓直徑,200 mm;轉鼓長度,650 mm;轉鼓轉速,06000 r/min無級可調;差轉速,0-74 r/min無級可調;分離因數(max), 40000

  分離因數F:是評價離心力場強弱的一個特征參數,其數值為離心加速度與重力加速度之比,計算式為岡:F,= rW 琢式中:r,圓柱段轉鼓內半徑,m;W,轉鼓旋轉角速度,1/s;g, 重力加速度,m/s2o

  3 試驗結果

  3.1 鈉化改性土提純試驗原礦為鈣基膨潤土,產自吉林某地,經鈉化改性后調制成質量含固率為6%的漿料。離心提純試驗條件為:分離因數Fr=1800、差轉速 d ti 20r/min、液層深度h =22 mm、進料濃度C=6%,處理量Q=0.5 m3/ha膨潤土的純度與粒度有關,粒度越小,純度越高。鈉化改性土離心提純前后的粒度變化,如表1所列P1。離心提純后,提純液的濃度C j}-4.14%,渣土的含固率Ce 31.25%。

膨潤土濕法離心提純試驗及工業應用研究

  由表1可見,試驗取得了良好的提純效果,蛋2.0N m的顆粒由提純前的59.4%提高到了95.3%0在離心提純過程中,原料液中結成團狀的顆粒,在離心力和螺旋輸送器的攪動下被打散,充分細化,經提純后的提純物和渣土的顆粒均小于5N m,從而提高了原料的利用率。

  3.2 鈣基膨潤土提純試驗現代納米技術和石化工業的發展,對膨潤土的純度提出了更高的要求。為了探索臥螺離心機用于鈣基膨潤土提純的可能性,利用實驗室試驗裝置,對其進行了離心提純試驗。試驗原料產自浙江安吉,試驗時將原礦調制成質量含固率為4.7%的漿液,采用試劑亞甲基藍測量泥漿吸藍量的方法,測定膨潤土的蒙脫石含量,原礦的蒙脫石含量為67.31。采用古典試驗法,即固定分離因數115、差轉速7.6 r/min、進料濃度22.5%、液層深度22 mm等參數不變,只改變離心機的進料量來考察提純效果,試驗結果如表2所列。

膨潤土濕法離心提純試驗及工業應用研究

  從表2可看出,隨著處理量的減少,提純液中膨潤土的蒙脫石含量逐漸增加,說明要獲得高純度的產品,需要適當控制進料量。經提純后的渣土,含固量隨著進料量的減少而減少,這也與離心機的分離規律相符。

  利用該實驗裝置,還進行了鈣基膨潤土提純液的脫水試驗。在分離因數2260、差轉速7.76 r/min,進料濃度2.1%、進料量258 m3/h、液層深度22 mm的條件下,可取得固相含固率C,=3 3.6%的脫水效果,但是脫水后的液相含固率C,仍有0.42%,說明O離心機用于鈣基膨潤土提純液的脫水,效果并不十分理想。

  4 工業應用

  4.1 鈉基膨潤土的工業提純工業提純用臥螺離心機型號為LW450 x 1250,該離心機的主要技術參數為:轉鼓直徑,450 mm;轉鼓長度,1250 mm;轉鼓轉速,0-2200r/min無級可調;差轉速,可調;分離因數(max), 1217。

  原礦為鈉基膨潤土,產自浙江臨安。提純條件為:進料質量濃度5%,分離因數566、差轉速20r/min、液層深度60 mm、進料濃度5%、處理量7.0m3/h。提純前后的粒度變化,如表3所列[3]。

  表3數據與表1的相仿,尤其是提純后的提純液和渣土的顆粒都有明顯變小,說明試驗具有相似的放大作用。該提純工藝已應用于有機膨潤土的工業生產中。

  4.2 鈉化改性土的工業提純工業提純用臥螺離心機的主要技術參數,與前4.1節所述相近,提純試驗在天津某有機土廠進行。原礦為產自內蒙古與浙江某地的混合土,經鈉化改性后調制成質量含固率為3.22%-4.56%的漿料,漿料的蒙脫石含量為61%,提純試驗的所有數據均由廠方分析人員提供。試驗過程中通過改變離心機的分離因數(即轉鼓轉速)、差轉速、生產能力和進料濃度等操作參數,考察該離心機的提純效果



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