BaS +4CO2 BaCO 3+SO 2 +3CO
BaSO3 +1/ 2S2 BaS2O3
以上多种酸溶性钡在浸取 BaS 之后将随渣被抛
弃掉 。 所以在配料之前 , 需对重晶石进行水洗 、分
拣 , 除去泥沙及混入的 石英石等 , 优选低杂质 重晶
石 。煤炭选用低硫煤 , 分拣出煤矸石 。当重晶石及
Байду номын сангаас工艺
w (出饼 水分)/ %
操作 状态
w (滤液含 固)/ %
板框压滤
35
间歇
浑浊(3)
卧螺分离
20
连续 清澈(0 .05)
注 :钡浆进料水分质量分数为 45 %～ 55 %。
滤液
不可回用 可回用
表 5 不 同干燥方式的干燥效果
干燥 w (物料含 方式 水)/ %
热源
传热
w (出料含 水)/ %
料床温 度/ ℃
3 .2 .8 工艺系统按功能化产品结构进行优化配置 设计“一个龙头 , 多条龙尾” 的工艺配置方案 。
针对涂料行业的多元化产品结构 , 设计硫酸钡产品 的多元化产出 。 在工艺流程中设计不同的接口 , 以 方便随市场需 求调整添加剂的加入及 工艺条件控 制 。产品功能化结构图见图 1 。
表 4 采用不同分离机钡浆的分离效果
表 3 不同反应条件下硫酸钡的粒径分布
反应条件 粒径分布/μm 分布状态 D97 D50 VMD
形貌
釜式反应 10 .78 1 .74 3 .09 正态分布(宽) 不规则
强化反应 1 .21 0 .47 0 .64 正态分布(窄) 较规则
3 .2 .3 分离 、洗涤工艺条件的改善 传统工艺对化合完成液采用叶片抽滤 , 操作过 程易污染物料 , 且滤饼含 水量高(质 量分数为 35 % ～ 45 %), 影响碱液回收率 , 运行费用亦高 。 经强化 反应后由于粒子细小 , 叶片透滤严重 。引入 LW420 ×1680 卧式螺旋卸料沉降式分离机(简称卧螺 , 下 同), 进行反应完成液的分离洗涤 , 可在提高分离效 率的前提下 , 碱液质量分数提高 1 .5 %, 回收率提高 到 90 %以上 , 洗涤用水耗量减少 28 %以上 。 3 .2 .4 酸化条件的设定
1 技术改造的方向和目标
作控制参数 , 见表 1 。
1)降低生产运行成本 ;2)提高产品品质 ;3)产品 结构系列化 ;4)实现生产工艺装备的经济科学合理 配置 。
2 传统工艺存在的问题
1)重晶石利用率低 , 仅达 70 %;2)系统 热利用 率低 , 不足 60 %;3)产品品质低 , 即指标不稳定 , 批 次差异大 , 杂质含量高 , 泛黄 , 黑 、黄点多 , 分散性差 ; 4)工艺装置老化 , 跑 、冒 、滴 、漏严重 , 运行成本高 ;5) 系统工艺配置不合理 , 难以达到产品 系列化 、功能 化 ;6)产品结构不能适应市场发展要求 , 品种单一 , 难以应对市场的变化 ;7)副产碱液回收利用率低 , 仅 达 60 %;8)物料消耗高 , 成本高 。
晶石的转化率 。 灰分中的 SiO2 , Al2O3 , Fe2O3 同样与 硫酸钡发生反应生成酸溶性钡而“吃掉”钡 。 煤中的
硫在焙烧炉中会形成 SO2与生成的 BaS 反应生成水 不溶性的硫酸钡和碳酸钡 。
BaS +2SO2 BaSO 4+S2
BaS +SO2 +H2O
BaSO 3+H2S
BaSO 3+CO 2 BaCO3 +SO2
Abstract :In view of the problems existing in the production of precipitated barium sulfate by traditional method, such as low utilizing rate of barytes and heat in the sy stem , obsolate equipments, bad quality of the product and single variety etc., the process improvements for the traditional precipitated barium sulfate are carried out .As a result, the quality of the product is improved , the operation cost is decreased and the optimum distribution of product structure is realized. Key words:barium sulfate ;technological improvement ;process
2BaSO4 +2Ba2SiO4
2Ba3SiO5 + 2SO3
同样矿石中的 Al2O3 ,Fe2O3也会发生类似的反应 , 生
成[ BaO·Al2O3] 和[ BaO·Fe2O3] ;氧化铁与硫化钡作
用还可生成硫代铁酸钡 , 这些不溶于水的钡盐的生
成 会“ 吃 掉” 硫酸钡 和硫 化钡 而使 重晶 石的 利用 率降
矿体 形态
配料比
粉碎粒 操作
黑灰 黑灰品质
度/ mm 温度/ ℃ w (BaS)/ % 增量/ %
热液 型矿
100 ∶(20 ～
25)
3～ 5
980 ～ 1 050
68 .34 +10 .00
沉积 型矿
100 ∶(25 ～
30)
2～ 3
1 050～ 1 200
69 .98
+12 .00
注 :配料比为重晶石与煤灰的质量比 。
出料条件下黑灰成分分析见表 2 。
工艺 直接出料 经过贮仓
表 2 不同出料条件黑灰成分分析
%
w (BaS) w (酸溶性钡) w (其它) 黑灰品质增量
58 .57
24 .38
17 .05
0 .00
63 .34
19 .64
12 .02
+5 .00
4)合理回收烟道灰 。焙烧炉尾 Ⅰ , Ⅱ , Ⅲ级重力 捕集室捕集到的 烟道灰平均含有质量分数为 25 % ～ 30 %的 BaSO4和 10 %的 C 为可利用成分 。 在加入 钡泥(后部工序洗涤粉碎及跑冒滴漏收集到的残钡) 及粘合剂后 , 经混合 、造粒 、烘干(利用烟道气)后投 入炉内重烧 , 常规情况下每 t 产品可回收 80 ～ 100 kg 可利用的烟道灰 。
42
无机盐工业 第 36 卷第 4 期
3 .2 .5 脱水 、干燥工艺条件的改善 选用 LW420 ×1680 卧螺机代替传统板框压滤 ;
选用 GY5000SM 型 空心桨叶 干燥机取 代回转干 燥 机 , 使干燥效率及产品品质得以提高 。 板框压滤与 卧螺分离的效果比较见表 4 。 回转干燥与桨叶干燥 的效果比较见表 5 。
3 生产工艺装备的技术改造内容
3 .1 提高重晶石利用率的技改措施 1)调整焙烧炉的控制参数 。 重晶石由于矿体结 构的不同表现出的晶体及组成差异很大[ 1] , 必须科 学地调整配料及原料的粒径范围 , 有针对性地修正 焙烧炉的操作控制条件 。 经试验 , 调整焙烧炉的操
表 1 焙烧炉的操作控制条件
经过改造运 行 , 重晶 石的 利用 率由 改 造前 的 63 %提高到 88 %。
3 .2 提高产品品质的技改措施 3 .2 .1 BaS 液 、NaSO4液及软化水的净化
BaS 液从溶浸槽分离后必须在保温密闭的贮罐 中进行静置澄清 , 目的是防止液面与空气接触 , BaS 与空气中的 CO2 反应生成 BaCO3(消化 掉部分硫化 钡 ;BaCO3晶粒进入化合后会形成以碳酸钡为晶核的 包覆产物使硫酸钡的系统成核及粒径分布不均匀)。 用芒硝(Na2SO 4·10H2O)制备 Na2SO4溶液 , 在加入 Na2 CO3及稀碱液 Na2S 除去 Ca2+ , Mg2+ 后 , 经过微孔过 滤除去不溶性 杂质 , 保持 透明度在25 mm 以上 。 洗 涤用水经离子交换后经微孔过滤使用 。原料液在进 入计量罐前 、软化水进入贮罐前 、增设49 μm滤网过 滤 , 保证原料液洁净无杂 。 3 .2 .2 化合条件的改善 化合反应在控制等量化合 、钡微过量操作的条 件下引入撞击流反应器及超重力反应技术 , 使液 — 液反应传质得以强化 , 极大地改善了 BaSO4晶体的 分布状态和晶型 , 不同反应条件下硫酸钡的粒径分 布(化合完成液)见表 3 。
煤中 SiO2含量高时 , 可在炉料中加入石灰石 , 使之生 成不溶性的 CaSiO3 , 减少酸溶性硅酸盐的生成 。 3)营造良好的还原气氛 。重晶石焙烧应保持还
原气氛 , 当以喷煤提供热源时 , 由于高压风的引入可
能破坏还原气氛 , 所以对炉头必须进行良好的密封 ,
防止冷空气的进入 , 否则将有如下反应发生 :
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INORGANIC
无机盐工业 CHEM ICALS
INDUSTRY 第230604卷年第7 月4 期
沉淀硫酸钡生产工艺技术改造
文建章
(山西南风化工 集团有限公司技术中心 , 山西运城 044000)
摘要 :针对传统沉淀硫酸钡生产工艺存在的问 题 , 如 :重 晶石利 用率低 、系统 热利用 率低 、产品 品质低 、工艺 装 备老 化 、产品品种单一等 , 对传统沉淀硫酸钡生产工艺实 施了全 过程的 技术改 造 , 使 产品品 质得以 提高 , 运行成 本 明显降低 , 实现了工艺系统按照产品结构功能化 的优化配置 。 关键词 :硫酸钡 ;技术改造 ;生产工艺 中图分类号 :TQ132 .35 文献标识码 :A 文章编 号 :1006-4990(2004)04-0040-03