一种带沉降器的循环式溶镍装置的制作方法

1.本发明涉及涉及湿法冶金技术领域，特别是涉及一种带沉降器的循环式溶镍装置。


背景技术：

2.在现有技术中，利用镍豆(或镍粉，镍块，镍粒)与硫酸溶液反应生产硫酸镍的装置中，多采用循环式溶解的方法，循环过来的镍溶液中夹杂着镍粉，镍粉由于其密度大，对于循环泵的磨损很大，水泵容易损坏，而在循环式镍豆溶解器中，循环泵是心脏，一旦循环泵损坏或维修，整个反应需被迫暂停。


技术实现要素：

3.针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种带沉降器的循环式溶镍装置，具体包括以下内容：
4.一种带沉降器的循环式溶镍装置，包括主反应器、沉降器、溢流管、清液回流管、出料管和镍粉回流管，所述主反应器包括上部缓冲区、中部堆积反应区和底部回流进液区，所述上部缓冲区的侧壁上设置有溢流液出口；所述中部堆积反应区和底部回流进液区之间设置有多孔的承托板，承托板的四周与主反应器的内壁连接，承托板的作用是承托镍豆，多孔的承托板一方面可以方便溶液的流通，另一方面也能防止镍豆直接置于反应器底部造成的堆积在底部的镍豆反应不充分；所述底部回流区的侧壁上设置有酸进料口、纯水进料口和回流入口；所述沉降器的侧壁上部相对的方向上分别设置有溢流液入口和出液口，溢流液入口内部沿竖直方向设置有挡流板，挡流板的上端与沉降器的顶端连接，挡流板的下端延伸到沉降器的中部以下的位置，溢流液入口与出液口设置于沉降器侧壁相对的两侧，并在溢流液入口设置挡流板，可以对从溢流液入口进入沉降器的溢流液起到导流的作用，有效防止从溢流液入口流入的夹杂着镍粉的溢流液直接从出液口流出；沉降器内部设置有搅拌装置，搅拌装置缓慢搅拌，既可以防止镍粉沉淀，也可以防止因搅拌过快导致的镍粉进入上清液从出料口跑出；沉降器的底端设置有镍粉回流出口；所述主反应器的溢流液出口与沉降器的溢流液入口之间通过溢流管连接；主反应器的回流入口与沉降器的出液口之间通过清液回流管连接；清液回流管上设置有回流泵，清液回流管上回流泵与主反应器回流入口之间设置有镍粉回流入口，沉降器的镍粉回流出口与清液回流管的镍粉回流入口之间通过镍粉回流管连接，具体连接方式可以采用三通连接，在此镍粉回流管连接在回流泵的后面，既可以利用回流泵的推力推进镍粉的循环，又可以让镍粉不经过回流泵，从而避免镍粉对回流泵的磨损，可以大大提高循环泵的寿命，从而本质上提高了反应系统的稳定性，有利于提高产量；沉降器的出液口还与出料管连接，出料管和清液回流管可以通过三通同时与出液口连接，也可以根据需要采用其他连接方式，在此不做限制。
5.具体的，所述主反应器溢流液出口的高度高于沉降器溢流液入口的高度，所述溢流管上设置有溢流阀。溢流液出口的高度高于流液入口的高度，溢流液可以在重力的作用
下从溢流管流入沉降器内。
6.具体的，所述沉降器的底部为从上到下逐渐收窄的漏斗状，镍粉回流出口设置于沉降器漏斗状底部的漏斗口处；所述搅拌装置包括动力装置、与动力装置连接的搅拌杆、以及设置于搅拌杆底部的搅拌桨，搅拌杆设置于沉降器的中心线上；搅拌桨包括至少两片桨叶，桨叶的一端与搅拌杆连接，桨叶与沉降器漏斗状底部平行设置。在工作时，搅拌装置的搅拌速度不宜过快，缓慢搅拌，既可以防止镍粉沉淀，也可以防止因搅拌过快导致的镍粉进入上清液从出料口跑出。
7.具体的，所述清液回流管上设置有回流阀；所述镍粉回流管上设置有镍粉回流阀；所述出料管上设置有出料阀。
8.具体的，所述主反应器的底部回流进液区的底部为从上向下逐渐收窄的漏斗状，底部进液区还设置有应急放空口，应急放空口设置于底部回流进液区的侧壁或底部，优选为设置于漏斗状底部的最低处，应急防空口外接应急放空管，便于在需要放空时能排放彻底。
9.具体的，还包括氮气密封进料装置，所述主反应器的上部缓冲区的侧壁上还设置有进料口，进料口与氮气密封进料装置连接。
10.具体的，所述进料口的下方上部缓冲区的侧壁上还设置有双氧水进料口和液碱进料口，双氧水进料口与双氧水进料管连接，双氧水进料管上设置有双氧水进料阀；液碱进料口与液碱进料管连接，液碱进料管上设置有液碱进料阀。
11.具体的，所述主反应器的顶部设置有负压抽风装置，负压抽风装置与氢气检测报警仪连接。负压抽风装置可以使反应产生的氢气及时排出，实现安全生产。氢气检测报警仪可以实时监测反应系统内的氢气浓度，及时提供预警。
12.本发明的有益效果：
13.(1)沉溢流液入口与出液口设置于沉降器侧壁相对的两侧，并在溢流液入口设置挡流板，挡流板既可以隔绝溢流液入口和出液口，也可以对从溢流液入口进入沉降器的溢流液起到导流的作用，能有效防止从溢流液入口流入的夹杂着镍粉的溢流液直接从出液口流出；
14.(2)镍粉回流管连接在回流泵的后面，既可以利用回流泵的推力推进镍粉的循环，又可以让镍粉不经过回流泵，从而避免镍粉对回流泵的磨损，可以大大提高循环泵的寿命，从而本质上提高了反应系统的稳定性，有利于提高产量；
附图说明
15.图1为本发明公开的装置的结构示意图。
具体实施方式
16.下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。下面所示的实施例不对权利要求所记载的发明内容起任何限定作用。另外，下面实施例所表示的构成的全部内容不限于作为权利要求所记载的发明的解决方案所必需的。
17.一种带沉降器的循环式溶镍装置，包括主反应器、沉降器4、溢流管5、清液回流管6、出料管7和镍粉回流管8，所述主反应器包括上部缓冲区1、中部堆积反应区2和底部回流
进液区3，所述上部缓冲区1的侧壁上设置有溢流液出口；所述中部堆积反应区2和底部回流进液区3之间设置有多孔的承托板9，承托板9的四周与主反应器的内壁连接，承托板9的作用是承托镍豆，多孔的承托板9一方面可以方便溶液的流通，另一方面也能防止镍豆直接放置于反应器底部造成的堆积在底部的镍豆反应不充分；所述底部回流进液区3的侧壁上设置有酸进料口、纯水进料口和回流入口，所述酸进料口外接酸进料管18，酸进料管18 上设置有酸进料阀；纯水进料口外接纯水进料管19，纯水进料管19上设置有纯水进料阀，酸溶液和纯水从主反应器的底部自下而上进料，然后经承托板9的孔渗透到堆积其上的镍豆中并于镍豆发生反应，可以使中部堆积反应区2堆积的镍豆都能充分与酸溶液接触，使反应效率更高。所述沉降器4的侧壁上部相对的方向上分别设置有溢流液入口和出液口，溢流液入口内部沿竖直方向设置有挡流板 10，挡流板10的上端与沉降器4的顶端连接，挡流板10的下端延伸到沉降器4 的中部以下的位置，溢流液入口与出液口设置于沉降器4侧壁相对的两侧，并在溢流液入口设置挡流板10，可以对从溢流液入口进入沉降器4的溢流液起到导流的作用，有效防止从溢流液入口流入的夹杂着镍粉的溢流液直接从出液口流出；沉降器4内部设置有搅拌装置11，搅拌装置11缓慢搅拌，既可以防止镍粉沉淀，也可以防止因搅拌过快导致的镍粉进入上清液从出料口跑出；沉降器4的底端设置有镍粉回流出口；所述主反应器的溢流液出口与沉降器4的溢流液入口之间通过溢流管5连接；主反应器的回流入口与沉降器4的出液口之间通过清液回流管 6连接；清液回流管6上设置有回流泵20，清液回流管6上回流泵20与主反应器回流入口之间设置有镍粉回流入口，沉降器4的镍粉回流出口与清液回流管6 的镍粉回流入口之间通过镍粉回流管8连接，具体连接方式可以采用三通连接，在此镍粉回流管8连接在回流泵20的后面，既可以利用回流泵20的推力推进镍粉的循环，又可以让镍粉不经过回流泵20，从而避免镍粉对回流泵20的磨损，可以大大提高循环泵的寿命，从而本质上提高了反应系统的稳定性，有利于提高产量；沉降器4的出液口还与出料管7连接，出料管7和清液回流管6可以通过三通同时与出液口连接，也可以根据需要采用其他连接方式，在此不做限制。
18.在本发明的一个实施例中，所述主反应器溢流液出口的高度高于沉降器4 溢流液入口的高度，所述溢流管5上设置有溢流阀。溢流液出口的高度高于流液入口的高度，溢流液可以在重力的作用下从溢流管5流入沉降器4内。管道上均设置阀门，方便控制物料的进出和流通。
19.在本发明的一个实施例中，所述沉降器4的底部为从上到下逐渐收窄的漏斗状，镍粉回流出口设置于沉降器4漏斗状底部的漏斗口处；所述搅拌装置11包括动力装置、与动力装置连接的搅拌杆、以及设置于搅拌杆底部的搅拌桨，搅拌杆设置于沉降器4的中心线上；搅拌桨包括至少两片桨叶，桨叶的一端与搅拌杆连接，桨叶与沉降器4漏斗状底部平行设置。在工作时，搅拌装置11的搅拌速度不宜过快，缓慢搅拌，既可以提高反应效率，也可以防止因搅拌过快导致的镍粉进入上清液从出料口跑出。沉降器4设置成漏斗状，可以防止镍粉在沉降器4 底部角落沉积，降低产率。搅拌装置11的桨叶以搅拌杆为中心设置成与漏斗形沉降器4底部平行的v字形，一方面可以防止漏斗形底部遮挡桨叶，更好的实现搅拌的功能，另一方面也能在漏斗形底部需要刮料的时候，调整桨叶的高度，转动浆叶刮去底部的物料。
20.在本发明的一个实施例中，所述清液回流管6上设置有回流阀；所述镍粉回流管8上设置有镍粉回流阀；所述出料管7上设置有出料阀。管道上均设置阀门，方便控制物料的
流通。
21.在本发明的一个实施例中，所述主反应器的底部回流进液区3的底部为从上向下逐渐收窄的漏斗状，底部进液区还设置有应急放空口12，应急放空口12设置于底部回流进液区3的侧壁或底部。应急防空口12外接应急放空管。优选的，应急放空口12设置于漏斗状底部的最低处，底部回流进液区3设置成漏斗状且应急防空口设置于底部最低处，便于在需要放空时能排放彻底。
22.在本发明的一个实施例中，还包括氮气密封进料装置13，所述主反应器的上部缓冲区1的侧壁上还设置有进料口14，进料口14与氮气密封进料装置13 连接。
23.在本发明的一个实施例中，所述进料口14的下方上部缓冲区1的侧壁上还设置有双氧水进料口和液碱进料口，双氧水进料口与双氧水进料管15连接，双氧水进料管15上设置有双氧水进料阀；液碱进料口与液碱进料管16连接，液碱进料管16上设置有液碱进料阀。
24.在本发明的一个实施例中，所述主反应器的顶部设置有负压抽风装置17，负压抽风装置17与氢气检测报警仪连接。负压抽风装置17根据需要还可以配备备用ups电源。负压抽风装置17可以使反应产生的氢气及时排出，实现安全生产。氢气检测报警仪可以实时监测反应系统内的氢气浓度，及时提供预警。
25.在本发明的一个实施例中，主反应器底部设有用于承托镍豆的承托板9，承托板9设置于中部堆积反应区2和底部回流进液区3之间的分界处，承托层下方的底部回流进液区3为截面为v形的漏斗状槽体，底部回流进液区3内混有镍粉固体与硫酸镍液体，底部回流进液区3侧壁设有酸进料口与纯水进料口，主反应器侧壁靠近上部的位置设有氮气密封进料装置13，氮气密封进料装置13下方设有双氧水进料口和液碱进料口，主反应器顶部设有负压抽风装置17，负压抽风装置17上设有氢气检测报警仪，负压抽风装置17外接碱喷淋塔，主反应器上与进料口位置相对的侧壁上设有溢流液出口，溢流液出口通过溢流管5与沉降器4 相连接，沉降器4底部出镍粉，上部出硫酸镍溶液。
26.本发明公开的装置在使用时，随着硫酸与纯水的不断加入，主反应器中的液位不断升高，镍豆开始溶解，随之开始产生氢气，氢气裹挟着硫酸镍溶液与镍粉不断上升，当氢气、硫酸镍溶液、镍粉三相混合物到达溢流口时，氢气继续往上走并从负压抽风装置17排出，硫酸镍溶液与镍粉混合物进入到沉降器4中，在沉降器4中，镍粉在重力作用下沉降到底部，上清液为硫酸镍溶液，至此实现气液固三相分离。上清液通过回流泵20打回主反应塔中，镍粉在重力作用下滑落至镍粉回流管8中，上清液回流管6与硫酸镍回流管形成y形，镍粉回流管8 接口设置在回流泵20后，可以利用上清液回流泵20的推力将硫酸镍镍粉混合物重新打到主反应塔中。在本装置中，沉溢流液入口与出液口设置于沉降器4侧壁相对的两侧，并在溢流液入口设置挡流板10，挡流板10既可以隔绝溢流液入口和出液口，也可以对从溢流液入口进入沉降器4的溢流液起到导流的作用，能有效防止从溢流液入口流入的夹杂着镍粉的溢流液直接从出液口流出。此外，镍粉回流管8连接在回流泵20的后面，既可以利用回流泵20的推力推进镍粉的循环，又可以让镍粉不经过回流泵20，从而避免镍粉对回流泵20的磨损，可以大大提高循环泵的寿命，从而本质上提高了反应系统的稳定性，有利于提高产量。
27.使用本装置溶解镍豆时，使用的酸为硫酸，最佳ph范围为0.5-1.0。当氢气报警仪检测到氢气浓度＞10000ppm时，停止向主反应器中加酸，并开始向主反应器内加入液碱和
双氧水溶液，以抑制氢气的产生(同时加液碱与双氧水溶液可以实现双保险，防止反应装置内的氢气浓度过高产生爆炸的危险)。当氢气浓度＜6000ppm时停止加液碱和双氧水，并恢复加酸，维持ph在0.5-1.0。当反应完成后，即ni
2
》125g/l时，将硫酸镍从沉降器4的出料口排出，硫酸镍溶液经出料管7进入外部的储罐，在储罐中加入双氧水溶液，以氧化反应溶液中的二价铁。
28.需要说明的是，使用本发明公开的装置溶解镍豆时，在氢气浓度＞10000ppm 时，停止向主反应器中加酸，并开始向主反应器内加入液碱和双氧水溶液，加入双氧水抑制氢气的产生的原理如下：
29.①
：ni h2o2→
nio h2o
30.②
：nio h2so4→
niso4 h2o
31.③
＝
①

②
：ni h2o2 h2so4→
niso4 2h2o
32.④
：ni h2so4→
niso4 h2↑
33.在整个反应体系中，产氢速率仅与酸度和参与反应的镍数量有关，加入双氧水后，在酸性环境下，优先发生反应
①
，镍豆会先被双氧水氧化成氧化镍再与硫酸发生反应，这个反应过程中由于产生了水，酸度降低，溶液ph升高，因此产氢速率会下降。同时，由于反应
③
的存在，参与反应
④
的ni减少，氢气产量降低。
34.此外，还需特别说明的是，使用本发明公开的装置溶解镍豆时，并非一次性将所有镍豆全部溶解完，而是每次溶解一部分，待反应液中的ni
2
》125g/l时，先从出料口向外排出硫酸镍溶液，然后再从氮气密封进料装置13中补充进料，之后，再进行下一个循环，如此周而复始。
35.除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
36.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。