一种焙烧-浸出-蒸发系统的制作方法

1.本发明涉及化工装置技术领域，具体涉及一种焙烧-浸出-蒸发系统。


背景技术：

2.焙烧是化工、矿业等领域常见的单元操作，由于物料在高温下反应速率快，可以加速反应，提高生产效率。经过焙烧后的物料常需要湿法浸出，提取其中滤液的可溶性成分，滤液经过除杂净化后还需要结晶回收结晶盐组分。焙烧操作的核心单元是焙烧装置，同时焙烧工艺的时间控制对提升反应物的转化率十分重要。现有的焙烧装置包括流化床、回转窑、竖炉、喷雾焙烧炉等。这些焙烧反应器在特定的反应条件均有应用：流化床传热、传质条件好十分适合气固反应，在煤燃烧发电和铁矿磁化焙烧领域占据主导地位；回转窑产量大，较节能，应用于水泥等行业；竖炉产能大，结构稳定，在非高炉炼铁领域较具有优势；喷雾热解炉可以用于溶液高温热解反应，制备高附加值粉体。高温焙烧常面临苛刻的反应条件，包括物料软化恶化传质和传热、高温下设备材质苛刻、高温下酸碱腐蚀严重、物料加热时间难以调控等，这些因素使得现有设备难以加工粘性、腐蚀物料，或者设备的造价高昂及为提供足够的反应时间的要求而降低生产效率。
3.在矿物加工利用领域，较多专利提出铵盐(201410429766.1、201710579853.9、201510776087.6、201520893377.4、201410415442.2)及氯化镁(201110393808.7、201110264564.2)焙烧等工艺，并将浸出、蒸发结晶产生的盐循环使用，以从矿石中提取有价成分，可节约成本，提高转化率，减少副产物的生产。然而，铵盐和氯化镁在高温下会熔融，粘性强而且具有强酸腐蚀性，采用现有的回转窑、流化床、竖炉、喷雾焙烧炉难以将铵盐和待焙烧物料在焙烧炉中混匀实现设备正常焙烧操作。


技术实现要素：

4.本发明针对现有焙烧设备难以满足加工粘性、腐蚀物料及由于为延长反应时间而降低生产效率的难题，提出了一种焙烧-浸出-蒸发系统以解决上述技术问题。
5.本发明为了实现其目的，采用的技术方案是，一种焙烧-浸出-蒸发系统，其结构包括第一物料料仓、第一物料加热炉、第二物料料仓、反应罐、储水罐、浸出液槽，第一物料料仓和第一物料加热炉连通；第一物料加热炉、第二物料料仓和储水罐分别连通至反应罐的上部或侧部；反应罐的底部连通至下方的浸出液槽，所有连通的管道均安装有控制阀门，可实现物料的加热、混匀、保温、冲洗排料多个操作。加热器可以是传统的流化床、回转窑等传统加热固体反应物或蓄热介质的惰性颗粒，该类物料无腐蚀性易于采用传统方法加热，输送至反应罐，在第二料仓中添加另一种物料，另一种物料通常是粘性、腐蚀物料，难以用传统的反应器加热，而本方案中采用进料器中的蓄热介质加热，可均匀混合和传热，并且在反应罐中物料能实现保温，不占据加热器的空间，节能且能提升产率。
6.在上述方案中，系统包括至少两个反应罐，多个反应罐连通至1个第一物料加热炉、第二物料料仓、储水罐、浸出液槽。可保证第一物料加热炉、第二物料料仓、储水罐、浸出
液槽满负荷连续运转，而反应罐能依次轮流实现加料、保温、浸出、冲洗多个步骤，提高生产效率。
7.作为优选的，在第二物料料仓、反应罐之间的管道上还连接有第二物料预热器连接，第一物料加热炉中的尾气连接通过至第二物料预热器通过预热第二物料，可以回收第一物料加热炉尾气中的余热，第二物料预热器可选用常规的加热装置，如回转窑。
8.在上述方案中，还包括和每一个反应罐上部通过管道连接至顶部的吸收塔，焙烧过程常反应产生氨气、氯化氢等气体，需要采用吸收塔吸收气体产物。
9.在上述方案中，还包括和浸出液槽连接的第一过滤器，用于将浸出液槽中的物料过滤分离得到浸出液和浸出渣或产品。
10.在上述方案中，还包括和第一过滤器连接的净化罐，第一过滤器中的浸出液连通至净化罐，沉淀杂质离子，净化溶液。
11.在上述方案中，还包括吸收器和第二过滤器，吸收器分别连通至吸收塔、净化罐和第二过滤器，用于将净化罐的净化液和吸收塔中的吸收液混合反应，产物输送至第二过滤器中过滤，得到产物和滤液。
12.在上述方案中，还包括蒸发器，蒸发器和第一过滤器或第二过滤器连接，将第二过滤器或第一过滤器中的滤液蒸发，结晶产物或浓缩液产物输送至第二物料预热器。
13.为实现焙烧-浸出-蒸发工艺，采用上述的焙烧-浸出-结晶系统，包括如下操作：
14.1)将第一物料料仓中的物料加入至第一物料加热炉中加热，将第二物料料仓中的物料加入至第二物料预热器中，用第一物料加热炉中的尾气预热第二物料，两种物料同时加入至其中的一个反应罐中，物料发生反应，产生的气体输送至吸收塔中被吸收；
15.2)至步骤1)中的反应罐达到额定容量，切换第一物料加热炉和第二物料预热器的阀门，将物料加入至另一个反应罐中，将步骤1)中的反应罐中的物料保温；
16.3)保温至反应时间，开启储水罐在步骤1)中反应罐的阀门和反应罐连通至浸出液槽的阀门，在重力和冲洗水的作用下排出物料；
17.4)将浸出液槽中的物料输送至第一过滤器中过滤，滤液输送至净化罐中去除杂质离子，除杂后的净化液和吸收塔中的吸收液再输送至吸收器中反应，产物再输送至第二过滤器中过滤得到产品和滤液，滤液输送至蒸发器，晶体或浓缩液产物输送至第二物预热器中再次使用；
18.5)重复步骤1-4，进行下一周期操作。
19.本发明的有益效果是：
20.1)可适用于粘性、腐蚀性物料高温焙烧，焙烧均匀，由于产物采用水洗涤，可将粘性物料清除并和产物一起排出。
21.2)可以控制保温时间，可实现工艺的连续生产，提高加热设备反应效率，显著节能。
22.3)系统中的铵盐或者氯化镁等焙烧盐类可重复使用，可降低成本和提高转化率。
附图说明
23.图1是本发明的用于氯化镁的焙烧-浸出-蒸发系统俯视图结构示意图。
24.图2是本发明的用于铵盐的焙烧-浸出-蒸发系统俯视图结构示意图。
具体实施方式
25.下面结合实施例对本发明作进一步说明，但并不因此而限制本发明。
26.实施例1构建焙烧-浸出-蒸发系统
27.如图1的用于氯化镁的焙烧-浸出-蒸发系统俯视图结构示意图，为便于区分，将反应前第一物料的装置和输送路线采用实心线条标记，将反应前第二物料的装置和输送路线采用虚线条标记，系统包括第一物料料仓1、第一物料加热炉1-1、第二物料料仓2、第二物料预热器2-1、反应罐3、储水罐4、浸出液槽5和吸收塔6，第一物料料仓1和第一物料加热炉1-1连通，加热炉和第二物料预热器均采用常规的回转窑设备；第二物料预热器2-1连接在第二物料料仓2、反应罐3之间的管道上，第一物料加热炉1-1中的尾气连接通过至第二物料预热器2-1预热第二物料，第一物料加热炉1-1、第二物料预热器2-1和储水罐4分别连通至反应罐3的上部或侧部；反应罐3的底部连通至下方的浸出液槽5，系统包括3个反应罐3，3个反应罐3连通至1个第一物料加热炉1-1、第二物料预热器2-1、储水罐4、浸出液槽5和吸收塔6，所有连通的管道均安装有控制阀门。
28.焙烧系统还包括和第一过滤器7和蒸发器11，第一过滤器7用于将浸出液槽5中的物料过滤分离得到浸出液和浸出渣或产品。蒸发器11和第一过滤器7连接，将第一过滤器7中的滤液蒸发，结晶产物或浓缩液输送至第二物料预热器2-1。
29.如图2所示的用于铵盐的焙烧-浸出-蒸发系统俯视图结构示意图，相比于图1还包括净化罐8，吸收器9和第二过滤器10，第一过滤器7中的浸出液连通至净化罐8，沉淀杂质离子，净化溶液；吸收器9分别连通至吸收塔6、净化罐8和第二过滤器10，用于将净化罐8的净化液和吸收塔6中的吸收液混合反应，产物输送至第二过滤器10中过滤，得到产物和滤液；而第二过滤器10中的滤液输送至蒸发器11，结晶产物或浓缩液输送至第二物料预热器2-1。
30.实施例2采用焙烧-浸出-蒸发系统热解水合氯化镁
31.采用实施例1中图1所述的一种焙烧系统用蓄热后的石英砂热解水合氯化镁，其操作按照如下步骤：
32.1)在第一物料料仓1中的物料加入石英砂，进入第一物料加热炉1-1中加热，将第二物料料仓2中的水合氯化镁加入至第二物料预热器2-1中，用第一物料加热炉1-1中的尾气将水合氯化镁预热脱水，加热后的石英砂和水合氯化镁同时加入至其中的一个反应罐3中，水合氯化镁高温分解，产生的氯化氢输送至吸收塔6中被吸收得到盐酸；
33.2)至步骤1)中的反应罐3达到额定容量，切换第一物料加热炉1-1和第二物料预热器2-1的阀门，将高温石英砂和水合氯化镁加入至另一个反应罐3中，将步骤1)中的反应罐3中的物料保温；
34.3)保温至反应时间，开启储水罐4在步骤1)中反应罐3的阀门和反应罐3连通至浸出液槽5的阀门，在重力和冲洗水的作用下排出物料；
35.4)将浸出液槽5中的物料输送至第一过滤器7中过滤，滤液为高温下部分未分解的氯化镁，氯化镁滤液输送至蒸发器11，浓缩液输送至第二物料预热器2-1中再次使用，滤饼为石英砂和氢氧化镁的混合物，通过筛分或离心分离可分离氢氧化镁产品和石英砂，石英砂返回至第一物料料仓1中重复使用；
36.5)重复步骤1-4，进行下一周期操作。
37.在本实施例中，加热后的石英砂作为蓄热介质提供氯化镁分解所需要的能量，采
用本装置热解水合氯化镁，能连续运行。
38.实施例3采用焙烧系统焙烧硫酸铵和石棉尾矿
39.采用实施例1中图2所述的一种焙烧-浸出-蒸发系统用硫酸铵焙烧石棉尾矿，其操作按照如下步骤：
40.1)在第一物料料仓1中加入石棉尾矿，输送至第一物料加热炉1-1中加热，将第二物料料仓2中的硫酸铵加入至第二物料预热器2-1中，用第一物料加热炉1-1中的尾气预热硫酸铵，加热后的石棉尾矿和第二物料预热器2-1中的硫酸铵同时加入至其中的一个反应罐3中，物料发生反应，产生的氨气输送至吸收塔6中被吸收得到氨水；
41.2)至步骤1)中的反应罐3达到额定容量，切换第一物料加热炉1-1和第二物料预热器2-1的阀门，将物料加入至另一个反应罐3中，将步骤1)中的反应罐3中的物料保温；
42.3)保温至反应时间，开启储水罐4在步骤1)中反应罐3的阀门和反应罐3连通至浸出液槽5的阀门，在重力和冲洗水的作用下排出物料；
43.4)将浸出液槽5中的物料输送至第一过滤器7中过滤，得到白炭黑滤饼产品和硫酸镁滤液，滤液输送至净化罐8中调节ph去除铁铝杂质离子，除杂后的净化液和吸收塔6中的氨水再输送至吸收器9中反应，产物再输送至第二过滤器10中过滤得到氢氧化镁产品和硫酸铵滤液，滤液输送至蒸发器11结晶得到硫酸铵晶体，硫酸铵晶体输送至第二物料预热器2-1中再次使用；
44.5)重复步骤1-4，进行下一周期操作。
45.在本实施例中，加热后的石棉尾矿作为蓄热提供和硫酸铵反应所需要的能量，加热后的石棉尾矿也作为反应物参与反应，采用本装置焙烧，能连续运行，硫酸铵物料能循环利用。