本发明属于锌冶炼换热设备领域，具体而言，本发明涉及湿法炼锌换热器管道内二氧化锰结垢的清理方法。
背景技术：
锌湿法炼锌加压釜换热器主要是用来预热锌原料浸出前剂(废电解液)，确保进入加压釜的浸出剂或电解废液温度达到80℃以上。但在实际生产运行中随着运行周期的延长，管道内的电解废液中参杂的阳极泥会沉积并附着在盘管内壁，形成结垢，致使管道内溶液流动的阻力增大，加压设备压力升高。由此，不仅使加压设备流量达不到生产要求，更重要的是给加压设备及其管道的运行带来较大的安全风险；其次，管道内壁结垢后严重影响传热效率，预热效果差，热能损失增加。对此，很多厂家最常用的方法就是停产后将换热器及釜内盘管取下，通过人工强敲振击、清吹等方法，将管道内的结垢物除去。这种方法存在劳动强度大、耗时长、影响正常生产等问题，且缩短了盘管的使用寿命，使得材料费用升高。因此，如何清理管道内的结垢有待进一步改进。
技术实现要素：
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种湿法炼锌换热器管道内二氧化锰结垢的清理方法。该方法可在换热器正常运行时实现对管道内结垢物的清理，且不会对管道的使用寿命造成影响，也不会影响生产的正常运作，同时能确保加压设备的安全平稳运行。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种湿法炼锌换热器管道内二氧化锰结垢的清理方法，根据本发明的实施例，该方法包括：
(1)调配含亚铁离子的酸液；
(2)在换热器预热锌原料浸出前剂过程中，将所述含亚铁离子的酸液供给至所述换热器，所述含亚铁离子的酸液与所述换热器管道内的二氧化锰结垢反应，使得所述二氧化锰结垢溶解。
根据本发明实施例的湿法炼锌换热器管道内二氧化锰结垢的清理方法，通过直接在换热器预热锌原料浸出前剂过程以含亚铁离子的酸液作为浸出前剂，利用酸液中亚铁离子的还原性，使管道内沉积的二氧化锰与亚铁离子发生化学反应，重新溶解进入溶液，进而实现清理换热器内沉积物的目的，以此减小湿法炼锌工艺中加压设备的运行阻力，确保浸出前剂的正常供给和加压设备的安全运行，提高换热器的换热效率。通过采用该方法清理换热器管道内的沉积物，不但能够做到省时、省力，且该方法经济、便捷，可操作性强，同时不会对换热器管道的使用寿命造成影响，可有效避免因物理撞击对管道造成的物理破坏。
另外，根据本发明上述实施例的湿法炼锌换热器管道内二氧化锰结垢的清理方法还可以具有如下附加的技术特征：
在本发明的一些实施例中，在步骤(1)中，所述含亚铁离子的酸液是将稀硫酸溶液与铁屑混合得到的。由此，可为浸出前剂补充亚铁离子。
在本发明的一些实施例中，在步骤(1)中，所述稀硫酸溶液为废电解液。由此，可实现对废电解液的循环利用。
在本发明的一些实施例中，在步骤(1)中，所述含亚铁离子的酸液中亚铁离子的浓度不低于0.2g/l。由此，有利于提高对换热器管道内结垢物的清除效率和清除效果。
在本发明的一些实施例中，在步骤(1)中，所述含亚铁离子的酸液中亚铁离子的浓度为0.3～0.6g/l。由此，可进一步提高对换热器管道内结垢物的清除效率和清除效果。
在本发明的一些实施例中，在步骤(2)中，所述换热器的加压设备的压力大于1.4mpa时，向所述换热器通入所述含亚铁离子的酸液。由此，可实现对换热器管道内结垢的及时清除，避免给加压设备带去过大的负荷。
在本发明的一些实施例中，在步骤(2)中，所述换热器管道内锌原料浸出前剂流量低于5m3/h，向所述换热器管道通入所述含亚铁离子的酸液。由此，可实现对换热器管道内结垢的及时清除，避免给加压设备带去过大的负荷。
在本发明的一些实施例中，上述湿法炼锌换热器管道内二氧化锰结垢的清理方法进一步包括：(3)步骤(2)中得到的溶液中亚铁离子浓度低于0.2g/l，向所述溶液中加入亚硫酸钠。由此，可将溶液内的三价铁离子还原为亚铁离子，进一步实现换热器管道内的结垢物的清除。
在本发明的一些实施例中，在步骤(3)中，所述亚硫酸钠的加入量使反应后溶液中亚铁离子的浓度不低于0.2g/l。由此，可还原溶液中的三价铁离子，实现亚铁离子的循环利用，进而提高换热器内结垢物的清除效率。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明一个实施例的湿法炼锌换热器管道内二氧化锰结垢的清理方法流程示意图；
图2是根据本发明再一个实施例的湿法炼锌换热器管道内二氧化锰结垢的清理方法流程示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种湿法炼锌换热器管道内二氧化锰结垢的清理方法，根据本发明的实施例，参考图1，该方法包括：
s100：调配含亚铁离子的酸液
在该步骤中，通过调配含亚铁离子的酸液，在酸性条件下亚铁离子能够还原阳极泥中的二氧化锰，将颗粒状的二氧化锰还原成硫酸锰溶解在酸液中，从而使结垢物二氧化锰逐渐从换热器管道内壁溶解进入溶液中。根据本发明的一个实施例，含亚铁离子的酸液是将稀硫酸溶液与铁屑混合得到的。通过将铁屑与稀硫酸溶液混合，铁屑中的铁与稀硫酸溶液中的氢离子反应，得到亚铁离子和氢气，进而得到含亚铁离子的酸液。根据本发明的再一个实施例，上述稀硫酸溶液可以为锌湿法炼锌工艺过程中加压釜换热器预热的锌原料浸出前剂，即废电解液，其中，废电解液是湿法炼锌过程中锌电积过程产生的。即该含亚铁离子的酸液可以直接是在锌原料浸出前剂中加入铁屑形成，也可以是采用其他稀硫酸与铁屑混合后再加入锌原料浸出前剂中。根据本发明的又一个实施例，含亚铁离子的酸液中亚铁离子的浓度可以不低于0.2g/l。发明人发现，如果酸液中fe2 浓度过低则二氧化锰结垢物的溶解速率太慢，且会导致换热器管道清洗不够彻底。优选的，含亚铁离子的酸液中亚铁离子的浓度可以为0.3～0.6g/l。发明人发现，在锌原料浸出前剂中补入该fe2 浓度范围的酸液，一方面对锌原料浸出后液中的铁含量影响不大，使得该方法可以在正常生产中实施，操作方便；一方面有利于彻底清洗换热器盘管。
s200：在换热器预热锌原料浸出前剂过程中，将含亚铁离子的酸液供给至换热器
该步骤中，在换热器预热锌原料浸出前剂过程中，将含亚铁离子的酸液供给至换热器，含亚铁离子的酸液与换热器管道内的二氧化锰结垢反应，使得二氧化锰结垢溶解。发明人发现，通过直接在换热器预热锌原料浸出前剂过程中加入含亚铁离子的酸液，利用酸液中亚铁离子的还原性，使管道内沉积的二氧化锰与亚铁离子发生化学反应，重新溶解进入溶液，进而实现清理换热器内沉积物的目的，以此减小湿法炼锌工艺中加压设备的运行阻力，确保浸出前剂的正常供给和加压设备的安全运行，提高换热器的换热效率。由此，该方法可在换热器正常运行时实现对管道内结垢物的清理，且不会对管道的使用寿命造成影响，也不会影响生产的正常运作，同时能确保加压设备的安全平稳运行。
根据本发明的一个实施例，换热器的加压设备的压力大于1.4mpa，向换热器通入含亚铁离子的酸液。随着换热器的运行，管道内会慢慢出现结垢物，导致管道内液体流动阻力增加，进而导致换热器的加压设备压力增大。发明人发现，在锌湿法冶炼过程中，在换热器内还没结垢时，加压设备的压力大约为1.3-1.4mpa，当换热器的加压设备的压力大于1.4mpa时，说明换热器内有二氧化锰结垢物需要清除，此时，可向换热器内通入含亚铁离子的酸液。在酸性条件下，亚铁离子可以将换热器管道内部的结垢物二氧化锰还原掉，即能将颗粒状的二氧化锰还原成硫酸锰溶解在酸液中，从而使结垢物二氧化锰逐渐从管道内壁溶解进入溶液，具体的离子反应方程式为：2fe2 mno2 4h ＝2fe3 mn2 2h2o。需要说明的是，上述数值只是根据本发明的一个实施例得出的，在具体的实践过程中，本领域技术人员可以根据实际采用的换热器和加压设备确定上述数值。
根据本发明的再一个实施例，换热器管道内锌原料浸出前剂流量低于5m3/h，向换热器管道通入含亚铁离子的酸液。发明人发现，随着换热器的运行，管道内会慢慢出现结垢物，导致管道内液体流动阻力增加，管道内的锌原料浸出前剂的流量降低。在换热器管道内没有结垢物时，换热器管道内锌原料浸出前剂的流量约为12-14m3/h，换热器管道内锌原料浸出前剂流量低于5m3/h，说明管道内结垢物需要清除，可向换热器管道通入含亚铁离子的酸液。结垢物的主要成分为二氧化锰，亚铁离子在酸性条件下，可与二氧化锰反应生成三价铁离子，而锰从固态的二氧化锰变为液态的二价锰离子，从而实现对管道内结垢的清除。需要说明的是，上述数值只是根据本发明的一个实施例得出的，在具体的实践过程中，本领域技术人员可以根据实际采用的换热器确定上述数值。
根据本发明的实施例，上述湿法炼锌换热器管道内二氧化锰结垢的清理方法至少具有下列优点之一：
根据本发明的一个实施例，通过采用该方法清理换热器管道内的结垢，不但能够做到省时、省力，更重要的是可确保加压设备的安全平稳运行；
根据本发明的再一个实施例，该方法经济、便捷，具有较强的可操作性；
根据本发明的又一个实施例，该方法不会对管道使用寿命造成影响，可以有效避免因物理撞击对管道造成的物理破坏。
根据本发明实施例的湿法炼锌换热器管道内二氧化锰结垢的清理方法，通过直接在换热器预热锌原料浸出前剂过程中加入含亚铁离子的酸液作为浸出前剂，利用酸液中亚铁离子的还原性，使管道内沉积的二氧化锰与亚铁离子发生化学反应，重新溶解进入溶液，进而实现清理换热器内沉积物的目的，以此减小湿法炼锌工艺中加压设备的运行阻力，确保浸出前剂的正常供给和加压设备的安全运行，提高换热器的换热效率。通过采用该方法清理换热器管道内的沉积物，不但能够做到省时、省力，且该方法经济、便捷，可操作性强，同时不会对换热器管道的使用寿命造成影响，可有效避免因物理撞击对管道造成的物理破坏。
根据本发明的实施例，参考图2，上述湿法炼锌换热器管道内二氧化锰结垢的清理方法进一步包括：
s300：s200得到的溶液中亚铁离子浓度低于0.2g/l，向溶液中加入亚硫酸钠
在s200中，随着反应的进行，酸液中的亚铁离子与管道内的结垢物二氧化锰反应生成三价铁离子和锰离子，管道内溶液中的亚铁离子浓度逐渐降低，溶液中亚铁离子浓度低于0.2g/l，向溶液中加入亚硫酸钠，亚硫酸钠溶解后可将溶液中的三价铁离子还原成亚铁离子，而所得的亚铁离子又可进一步与结垢物二氧化锰反应，由此实现对管道的重复冲刷，减小管道阻力。具体的离子反应方程式为：2fe3 so32- h2o＝2fe2 so42- 2h 。
根据本发明的一个实施例，亚硫酸钠的加入量并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，只要使得所加入的亚硫酸钠能将溶液中的三价铁离子还原成二价铁离子，并使还原后溶液中的二价铁离子浓度不低于0.2g/l即可。发明人发现，若加入的亚硫酸钠过多会造成原料成本增加，同时也会导致锌原料浸出后液中钠离子含量升高，影响生产；而若加入的亚硫酸钠太少，则无法使溶液中的fe3 经亚硫酸根离子还原至fe2 后，溶液中亚铁离子的浓度不低于0.2g/l。
下面参考具体实施例，对本发明进行描述，需要说明的是，这些实施例仅仅是描述性的，而不以任何方式限制本发明。
实施例
加压釜换热器盘管内经长时间的运行开始出现结垢堵塞现象，管道内液体流动阻力增加，加压设备压力达到1.5mpa，管道内锌原料浸出前剂的流量为5m3/h。采用稀硫酸浸泡铁屑，得到亚铁离子浓度为0.3-0.6g/l的含亚铁离子的酸液。主要涉及的离子反应方程式为：fe 2h ＝fe2 h2↑。在换热器预热锌原料浸出前剂过程中，将上述含亚铁离子的酸液供给至换热器，含亚铁离子的酸液与换热器管道内的二氧化锰结垢反应，使得二氧化锰结垢溶解。主要涉及的离子反应方程式为：2fe2 mno2 4h ＝2fe3 mn2 2h2o。溶液中亚铁离子浓度低于0.2g/l，向溶液中加入亚硫酸钠，亚硫酸钠加入量为1kg/m3。由此，可将溶液中的三价铁子还原为二价铁离子，而二价铁离子再进一步与管道内的结垢物反应，实现铁离子的重复利用。主要涉及的离子反应方程式为：2fe3 so32- h2o＝2fe2 so42- 2h 。随着管道内结垢物的去除，加压设备压力恢复到1.3-1.4mpa的正常范围，管道内锌原料浸出前剂的流量也升至13-14m3/h。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
1.一种湿法炼锌换热器管道内二氧化锰结垢的清理方法，其特征在于，包括：
(1)调配含亚铁离子的酸液；
(2)在换热器预热锌原料浸出前剂过程中，将所述含亚铁离子的酸液供给至所述换热器，所述含亚铁离子的酸液与所述换热器管道内的二氧化锰结垢反应，使得所述二氧化锰结垢溶解。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述含亚铁离子的酸液是将稀硫酸溶液与铁屑混合后得到的。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述稀硫酸溶液为废电解液。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述含亚铁离子的酸液中亚铁离子的浓度不低于0.2g/l。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述含亚铁离子的酸液中亚铁离子的浓度为0.3～0.6g/l。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述换热器的加压设备的压力大于1.4mpa，向所述换热器通入所述含亚铁离子的酸液。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述换热器管道内锌原料浸出前剂流量低于5m3/h，向所述换热器管道通入所述含亚铁离子的酸液。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：
(3)步骤(2)中得到的溶液中亚铁离子浓度低于0.2g/l，向所述溶液内加入亚硫酸钠。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述亚硫酸钠的加入量使反应后溶液中亚铁离子的浓度不低于0.2g/l。
技术总结