[发明专利]一种确定芒硝溶液通过过滤器内动态结晶滞留速度的方法

说明书

本发明提供了一种确定芒硝溶液通过过滤器内动态结晶滞留速度的方法。该方法包括：设计循环过滤实验装置；制备Sphere Normal(SN)(球形标准)型颗粒、制备充填式过滤器、制取芒硝饱和溶液；进行芒硝溶液过滤实验，计算单个SN型颗粒的比表面，计算SN型颗粒的总体积，计算总表面面积，测定芒硝溶液通过不同温度下过滤器溶液密度变化，并计算芒硝溶液的浓度；利用物质的溶解与结晶理论和物质平衡原理，建立定量表征芒硝结晶速度及其对过滤器内孔隙表面芒硝结晶厚度增长速度的计算方法，计算芒硝结晶速度及过滤器内孔隙表面芒硝结晶厚度增长速度。本发明可为芒硝开采和提纯行业的过滤设计与堵塞程度评价提供理论指导和依据，适合现场使用。

技术领域

本发明涉及芒硝矿的开采和提纯加工领域，更为具体地，涉及一种确定芒硝溶液通过过滤器内动态结晶滞留速度的方法。

背景技术

芒硝(主要成分Na₂SO₄·10H₂O)是一种分布很广泛的硫酸盐矿物，是硫酸盐类矿物芒硝经加工精制而成的结晶体，是重要的化工、轻工原料，被广泛地应用于化工、轻工、纺织、建材、医药等20多个行业。其在工业开采、加工提纯过程中，过滤是其中的一个必须环节。但是由于芒硝在水中的溶解度受到温度的影响严重(见附图1)，因此在适当的条件下，芒硝会结晶析出，滞留在过滤器内部的孔隙表面上(示意图见附图2)，降低过滤器内部微小的流动孔道的孔径，极端时会堵塞过滤器，过滤性能下降，严重时造成生产故障。其中芒硝通过过滤器内的结晶速度，是预防和评价过滤性能的关键参数。因此，建立芒硝通过过滤器结晶速度和晶体厚度变化的快速确定方法，对芒硝矿的开采和提纯加工有重要的理论意义和应用价值。但是，现有技术中缺乏关于芒硝矿结晶速度以及在介质表面结晶厚度的增长速度的研究。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术无法解决的芒硝矿结晶速度以及在介质表面结晶厚度的增长速度的技术问题，提供一种确定芒硝溶液通过过滤器内动态结晶滞留速度的方法。

本发明是通过下述技术方案实现：一种确定芒硝溶液通过过滤器内动态结晶滞留速度的方法，包括以下步骤：

步骤S1：设计循环过滤实验装置。

所述循环过滤实验装置包括芒硝溶液控制系统、过滤系统、取样测量系统和管线系统；

所述芒硝溶液控制系统包括恒温箱1，温度传感器1和溶液箱；所述过滤系统包括充填式过滤器，恒温箱2，温度传感器1，入口压力传感器和出口压力传感器；所述取样测量系统包括取样桶；所述管线系统上依次安装有控制阀1，流量泵，控制阀2，控制阀3和控制阀4。

步骤S2：制备Sphere Normal(SN)(球形标准)型颗粒、制备充填式过滤器、制取芒硝饱和溶液。

所述制备SN型颗粒的方法为：

①选择适合加工的SN型材料，加工成颗粒状、经过多级分选、磨圆，获取充填颗粒；

②在工业温度条件下，过滤器充填之前用循环清洗液浸泡，过滤掉水分，充填颗粒置于烘箱10h烘干。

所述制备充填式过滤器的方法为：用天平称取供所述SN型颗粒充填的过滤器质量m₁；采用所述SN型颗粒充填过滤器，称得其总质量m₂；将所述SN型颗粒压实在过滤器内。

所述制取芒硝饱和溶液的方法为：

①取带刻度的容器，装入蒸馏水，通过刻度读取水的体积，将其加热到38℃；

②称取芒硝粉末,记录其质量m₃，采取向蒸馏水中边添加芒硝粉末，边搅拌的方式，直到芒硝达到饱和时，停止添加芒硝粉末，称量剩余的芒硝粉末，记录其质量m₃，计算溶解的芒硝质量为m₄-m₃；