專利名稱:連續(xù)多段逆流流態(tài)化浸出鉻鐵礦堿性焙燒熟料的方法和設(shè)備的制作方法
本發(fā)明是關(guān)于鉻鐵礦堿性焙燒熟料(以下簡(jiǎn)稱熟料)的浸出、洗滌和固液分離的方法和專用設(shè)備。從熟料中浸出鉻酸鈉已成為目前鉻鹽生產(chǎn)、金屬鉻生產(chǎn)過(guò)程中必不可少的工序，為人們所重視。
熟料浸出最普通的方法是采用假底槽浸出法。該方法是將熟料裝入槽內(nèi)，然后注入浸出劑浸泡，濾下浸出液，棄去浸出渣，完成浸出過(guò)程。這樣的工藝是間斷的，低效率的，料層的滲透性不規(guī)則，產(chǎn)生溝流、短路、死角等，導(dǎo)致浸出質(zhì)量低，渣中含有價(jià)物質(zhì)高;濕式磨浸並用眞空過(guò)濾機(jī)進(jìn)行固液分離與洗滌是羅馬尼亞等國(guó)家采用的浸出方法(見(jiàn)羅馬尼亞特爾那維尼化工聯(lián)合企業(yè)重鉻酸鈉生產(chǎn)技術(shù)考察報(bào)告，1979·5)，邊磨邊浸，似乎對(duì)鉻酸鈉的溶出有利，但粉碎的顆粒與溶液中的鉻酸鈉發(fā)生的副反應(yīng)也強(qiáng)烈，加上洗滌不充分，浸出質(zhì)量也低;用園盤(pán)過(guò)濾機(jī)浸出時(shí)，熟料顆粒的不規(guī)則對(duì)其浸出質(zhì)量影響很大，要改善浸出質(zhì)量，必須與制粒焙燒工藝相配合。盡管這種方法所用的設(shè)備復(fù)雜，維護(hù)困難，對(duì)顆粒要求高等缺點(diǎn)，但由于其連續(xù)、高效、若配以制粒焙燒工藝，也能獲得高的浸出質(zhì)量，故還是已有技術(shù)中最優(yōu)的方法。上述工藝所涉及的設(shè)備是多個(gè)園盤(pán)組成的眞空過(guò)濾機(jī)。布料后，噴灑浸出劑，而后眞空抽濾進(jìn)行浸洗與固液分離。(見(jiàn)赴日無(wú)機(jī)鹽考察鉻鹽部分，1979)。
本發(fā)明的目的在于尋求一種設(shè)備簡(jiǎn)單，使用方便，浸出效率高，浸出質(zhì)量好，勞動(dòng)強(qiáng)度低，環(huán)境污染小的工藝與設(shè)備，使它們能適應(yīng)不規(guī)則熟料的浸出，並能為有毒有害物料的浸出提供一種封閉作業(yè)的環(huán)境。與此同時(shí)，還要保障浸出熟料連續(xù)操作。
該發(fā)明的基本內(nèi)容是工藝所使用的設(shè)備是由多個(gè)園柱形的流態(tài)化塔，螺旋輸送器和提升塔組成的單元所構(gòu)成，根據(jù)物料的浸出性能，過(guò)程進(jìn)行的快速，確定單元數(shù)。對(duì)于熟料浸出，則可以將2～7個(gè)單元串聯(lián)組成工藝設(shè)備，以3～5個(gè)單元為好。破碎后，小于8m/m的熟料，從流態(tài)化塔頂部連續(xù)加入，通過(guò)進(jìn)料裝置，在塔內(nèi)與上升的溶液接觸，並在溶液中飄浮下降，保證了固液的良好接觸，物料到達(dá)塔底時(shí)，螺旋輸送器將物料送至提升塔，在上升溶液的威力作用下，順流向上，使物料再次分散在連續(xù)的液相中，仍然能保持固液兩相的良好接觸。這樣，在兩次固液的接觸中，前次是細(xì)粒接觸液相的時(shí)間長(zhǎng)，粗顆粒下沉速度快，其固液接觸時(shí)間短;在提升塔內(nèi)的固液接觸情況相反。這種條件保障了粗、細(xì)顆粒都有充分的浸出時(shí)間達(dá)到均勻一致地浸出徹底的要求。本發(fā)明的工藝方法是將一臺(tái)流態(tài)化塔，一個(gè)螺旋輸送器和一臺(tái)提升塔組成一個(gè)浸出單元，在浸出過(guò)程中稱之為一段。有時(shí)候用一段還浸出不徹底，則可以增加單元數(shù)來(lái)達(dá)到目的。對(duì)熟料浸出而言，就需要采用多個(gè)單元組合的裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)，可以采用2～7個(gè)單元，以3～5個(gè)單元為好。這時(shí)，前一單元的提升塔將物料送至后一單元的流態(tài)化塔頂部，使物料進(jìn)入下一個(gè)單元浸出。依次下去，直至浸出徹底，由最后一個(gè)提升塔將渣排出。后塔的溢流返到前塔浸出，直至從第一單元的流態(tài)化塔塔頂溢流堰排出溶液。提升塔的提升液可循環(huán)使用。該發(fā)明采用水做浸出劑，它從最后一段進(jìn)入，與從第一段流態(tài)化塔頂上的進(jìn)料裝置加入的物料呈逆流運(yùn)動(dòng)，形成多段逆流浸出。在浸出洗滌的過(guò)程中，采用冷浸熱洗工藝，即室溫浸出。洗滌所用的熱水溫度為70～98℃，以85～95℃為佳;液體中的固相細(xì)料在流態(tài)化塔內(nèi)停留時(shí)間長(zhǎng)，粗粒物料在提升塔內(nèi)停留時(shí)間長(zhǎng)，兩種塔內(nèi)的物料均處在流態(tài)化狀態(tài)。選擇不同的塔參數(shù)，可以使粗細(xì)物料達(dá)到同樣的浸出水平。合適的提升塔的塔徑為對(duì)應(yīng)的流態(tài)化塔塔徑的 1/3 ～ 1/10 。對(duì)于整個(gè)工藝而言，裝置的外殼提供了封閉作業(yè)條件，不需要另加外罩;對(duì)于各浸出單元來(lái)說(shuō)，塔下錐、螺旋輸送器和提升塔組成了各個(gè)固液分離器。在浸出過(guò)程中，浸出濃度是一個(gè)重要技術(shù)參數(shù)，本發(fā)明中Na2CrO4為420克/升以下，可以根據(jù)物料中易溶物含量，通過(guò)調(diào)節(jié)加料量與進(jìn)液量的比例實(shí)現(xiàn)。在設(shè)備結(jié)構(gòu)方面。前述的流態(tài)化塔，其頂部的受料器與布料器所組成的進(jìn)料裝置，布料器低于溢流堰1～5毫米，受料器與布料器間隔為20～50毫米;流態(tài)化塔下部有一個(gè)環(huán)形布液器，該布液器上面裝有許多噴嘴，噴嘴口朝向塔壁;本工藝中所采用的螺旋輸送器是錐形螺旋，其轉(zhuǎn)速可以變動(dòng)，工藝中的提升塔是靠水力提升物料。
本發(fā)明所涉及的工藝方法與設(shè)備具有以下突出優(yōu)點(diǎn)1)由于采用的是連續(xù)逆流流態(tài)化浸出，其效率高，生產(chǎn)能力相當(dāng)于最先進(jìn)的假底槽浸出的3.5倍(假底槽為2.4噸/米3·日，本發(fā)明為8.5噸/米3日);
2)渣帶損失低，浸出效果好，浸取率99%，能大大降低渣對(duì)環(huán)境的污染，渣的處理費(fèi)用亦可降低;
3)物料適應(yīng)性比較強(qiáng)，可以處理品位較低粒度不規(guī)則的物料;
4)設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便，動(dòng)設(shè)備少，維護(hù)方便，容易制造;
5)封閉作業(yè)，勞動(dòng)環(huán)境好，機(jī)械化程度高，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，勞動(dòng)強(qiáng)度低。
圖1是熟料浸出的流程圖。圖中，1是料侖;2～5是流態(tài)化塔;6是眞空過(guò)濾器;7～9是泵槽;10～13為提升塔;14～17為螺旋輸送器，19～26是輸液泵;27是渣場(chǎng);28是熱水器。經(jīng)破碎的熟料倉(cāng)1連續(xù)定量地加入流態(tài)化塔2內(nèi)進(jìn)行浸出，浸出渣由螺旋輸送器14送到提升塔10，由提升塔10邊浸邊提送到流態(tài)化塔3內(nèi)進(jìn)行浸出，同理，依次經(jīng)螺旋輸送器15，提升塔11，流態(tài)化塔4，螺旋輸送器16，提升塔12，到達(dá)流態(tài)化塔5進(jìn)行最后浸洗，已經(jīng)洗滌干淨(jìng)的渣經(jīng)流態(tài)化塔5的塔底倒錐和螺旋輸送器17和提升塔13的聯(lián)合作用。進(jìn)行固液分離后，由提升塔13把渣排到渣場(chǎng)27。作浸出劑的自來(lái)水經(jīng)熱水器28用泵25打入塔5，在塔5頂部與提升塔12的提升液匯合，並溢出進(jìn)入泵塔9，輸液泵23是把泵槽9的溶液打入塔4，同理，溶液依次流經(jīng)槽8、塔3、槽7、塔2，並從塔2頂部的溢流堰溢出，進(jìn)入鼓式眞空過(guò)濾機(jī)將細(xì)渣分離后，供下道工序處理，細(xì)渣返回迴轉(zhuǎn)
配料。
圖2是本發(fā)明一個(gè)浸出單元的剖面示意圖。圖的左面為流態(tài)化塔，它是上大下小的倒塔形容器。由受料器1與布料器2組成了進(jìn)料裝置。布料器低于溢流堰3。受料器與布料器之間有一縫隙。塔內(nèi)無(wú)構(gòu)件，但其下部有一環(huán)繞塔內(nèi)壁的布液器4。它由許多噴嘴組成，噴嘴底部與液腔相連，頂部的噴嘴口朝向塔壁。從噴嘴噴出的液體速度較高，使下降的物料不能沿塔壁沉積。這一特征對(duì)粘性物料特別重要。呈倒錐體7的塔底能擠壓物料，排走水份及向螺旋8輸送物料;螺旋輸送器8呈錐形，能排除物料中的水份，並能使物料密實(shí)，起到料封作用。螺旋可改變速度，調(diào)節(jié)物料輸送量，使之平衡。提升塔9呈園柱形，塔徑為流態(tài)化塔的 1/3 ～ 1/10 ，其底有一噴嘴11，通過(guò)倒錐10與直筒連接，它與倒錐起到了承受物料，分散液體的作用。由于提升塔內(nèi)部的溶液流速高，故浸出效果好;
具體實(shí)施方式
我們以鉻酸鈉含量為20～23%的冷熟料為原料，經(jīng)錘擊破碎機(jī)破至3毫米，從塔頂連續(xù)加入，加料速度為157公斤/小時(shí)，進(jìn)塔溶液流量控制為140立升/小時(shí)，進(jìn)入塔內(nèi)的水溫為85℃，螺旋輸送器轉(zhuǎn)速為20轉(zhuǎn)/分，提升液流速為1000立升/小時(shí)，物料在浸出系統(tǒng)內(nèi)停留1小時(shí)，獲得浸出液112立升/小時(shí)，含量305克/升Na2CrO4，第四提升塔排出的渣帶損為0.2～0.4%(以Na2Cr2O7·2H2O計(jì))，浸出率為99%，渣的含水為20%(干基計(jì))。
權(quán)利要求
1.連續(xù)多段逆流流態(tài)化浸出鉻鐵礦堿性焙燒物料的方法和設(shè)備，是關(guān)于鉻鐵礦堿性焙燒熟料的浸出、洗滌、固液分離的工藝方法及其為它服務(wù)的特制設(shè)備。在處理該物料的已有技術(shù)中，熟料浸出最通用的工藝方法是假底槽浸出，本發(fā)明的特征是根據(jù)廣義流態(tài)化的原理，把流態(tài)化塔、螺旋輸送器和提升塔緊密組合成一組浸出單元，並將其多個(gè)單元組成完整的工藝，實(shí)現(xiàn)對(duì)物料的連續(xù)多段逆流流態(tài)化浸出，獲得高的生產(chǎn)能力，高浸出收率及浸出過(guò)程封閉，具有高的機(jī)械化程度。
2.權(quán)利要求
1中所提的多個(gè)單元，其特征在于根據(jù)物料的浸出性能，過(guò)程的快慢，確定單元數(shù)，對(duì)于熟料浸出，可以采用2～7個(gè)單元，以3～5個(gè)單元為好。
3.權(quán)利要求
1中所提的逆流浸出，其特征在于采用水做浸出劑，從最后一段進(jìn)入，物料從第一段流態(tài)化塔頂上的進(jìn)料裝置加入，使浸出劑與被浸物料呈逆流運(yùn)動(dòng)，形成多段逆流浸出。
4.依據(jù)權(quán)利要求
1中的完整工藝，其特征在于采用冷浸熱洗工藝，即室溫浸出，洗滌所用的熱水溫度為70～98℃，以85～95℃為佳。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1中的熟料浸出，其特征在于顆粒物料的粒度為5毫米以下，細(xì)料在流態(tài)化塔內(nèi)停留時(shí)間長(zhǎng)，粗粒物料在提升塔內(nèi)停留時(shí)間長(zhǎng)，兩種塔內(nèi)的物料均處在流態(tài)化狀態(tài)。選擇不同的塔參數(shù)，可以使粗細(xì)粒物料達(dá)到同樣的浸出水平。
6.權(quán)利要求
1中所提的浸出，其特征在于浸出濃度為Na2CrO4在420克/升以下?？梢愿鶕?jù)物料中的易溶物含量，通過(guò)調(diào)節(jié)加料量與進(jìn)液量的比例實(shí)現(xiàn)。
7.權(quán)利要求
1中所提的流態(tài)化塔，其特征在于塔頂部有受料器與布料器組成的進(jìn)料裝置，其布料器低于溢流堰1～5毫米，受料器與布料器間隔為20～50毫米。
8.權(quán)利要求
1中所提的流態(tài)化塔，其特征在于流態(tài)化塔下部有一個(gè)環(huán)形布液器，該布液器上面裝有許多噴嘴，噴嘴口朝向塔壁。
9.權(quán)利要求
1中所提的螺旋輸送器，其特征在于它是錐形螺旋，其轉(zhuǎn)速可以變動(dòng)。
10.權(quán)利要求
1中所提的提升塔其特征在于它是靠水力提升物料，其塔徑為對(duì)應(yīng)的流態(tài)化塔塔徑的 1/3 ～ 1/10 。
11.權(quán)利要求
1中所提的完整工藝，其特征在于裝置外殼提供了封閉作業(yè)的條件，不需要另加外罩。
12.權(quán)利要求
1中所提的浸出單元，其特征在于塔下錐、螺旋輸送器和提升塔組成了一個(gè)固液分離器。
13.權(quán)利要求
1中所提的浸出方法和設(shè)備，其特征還在于它能用于鈦、釩、鋇、鋁等化合物的浸出。
專利摘要
本發(fā)明是關(guān)于鉻鐵礦堿性焙燒熟料的浸出、洗滌、固液分離的方法和其設(shè)備。目的在于尋求一種設(shè)備簡(jiǎn)單，使用方便，浸出效率高，浸出質(zhì)量好，勞動(dòng)強(qiáng)度低、環(huán)境污染小的工藝與設(shè)備，使它們能適應(yīng)不規(guī)則熟料的浸出，并能為有害物料的浸出提供一種封閉作業(yè)的環(huán)境。通過(guò)連續(xù)多段逆流流態(tài)化浸出熟料的方法和設(shè)備的使用，達(dá)到了預(yù)期效果。用鉻酸鈉熟料做原料，物料在浸出系統(tǒng)內(nèi)只停留1小時(shí)、浸出率就達(dá)到了99％。
文檔編號(hào)C22B34/32GK85100396SQ85100396
公開(kāi)日1986年10月1日 申請(qǐng)日期1985年4月1日
發(fā)明者王康海, 黃焯樞, 賴曉云, 李永, 楊昌林, 王全祿, 徐建中 申請(qǐng)人:冶金工業(yè)部長(zhǎng)沙礦冶研究院導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan