專利名稱：二氧化硫氣體浸出軟錳礦制取硫酸錳溶液的專用反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及軟錳礦浸出反應(yīng)技術(shù)，更具體地說，是涉及一種適用于二氧 化硫氣體浸出軟錳礦的反應(yīng)設(shè)備。
背景技術(shù)：
硫酸錳是一種重要的化工基礎(chǔ)產(chǎn)品，用途廣泛，除了可用作化工、冶金原料， 還可用于醫(yī)藥、造紙、陶瓷、催化劑、礦石浮選、飼料添加劑、電解錳的生產(chǎn)以 及其它錳鹽的生產(chǎn)等。傳統(tǒng)的硫酸錳生產(chǎn)方法都是先制得硫酸錳母液，再對硫酸 錳母液進行過濾、凈化除雜、蒸發(fā)結(jié)晶、干燥而得硫酸錳產(chǎn)品。目前，制取硫酸 錳母液的主要方法有(l)菱錳礦法 一般需用錳質(zhì)量含量大于20%的菱錳礦粉， 在80 9(TC條件下與稀硫酸作用，生成硫酸錳溶液，然后經(jīng)過凈化除雜而得硫酸 錳母液。(2)軟錳礦法它將含MnCh在65%以上的軟錳礦粉與白煤粉以100 : 20 的質(zhì)量配比混合，在還原焙燒爐中于700'C-85(TC進行還原焙燒以生產(chǎn)MnO,然 后將MnO在隔絕空氣的條件下冷卻至室溫，冷卻后的MnO用15%左右的稀硫 酸進行溶解，然后經(jīng)過凈化除雜而制得硫酸錳母液。(3)硫酸亞鐵法，由軟錳礦 和硫酸亞鐵反應(yīng)生成硫酸錳和硫酸鐵的混合溶液，然后經(jīng)過凈化除鐵制得硫酸錳 母液。(4)兩礦加酸法，釆用軟錳礦和硫鐵礦在硫酸存在的條件下進行反應(yīng)生成 硫酸錳和硫酸鐵的混合溶液，混合溶液經(jīng)過凈化除鐵制得硫酸錳母液。以菱錳礦 法和軟錳礦法生產(chǎn)硫酸錳都要消耗大量的硫酸，致使硫酸錳的生產(chǎn)成本較高；而 以硫酸亞鐵法和兩礦加酸法生產(chǎn)硫酸錳，由于硫酸鐵、硫鐵礦混合溶液帶入的鐵 雜質(zhì)含量較高，致使除雜工藝復(fù)雜，成本高，且硫酸錳產(chǎn)品品質(zhì)也受到影響。
二氧化硫在液相中可直接與軟錳礦中的二氧化錳發(fā)生氧化還原反應(yīng)，主要 生成硫酸錳，該工藝不需耗用硫酸、不需對礦漿加熱、不需對軟錳礦進行預(yù)焙燒 還原，因此用二氧化硫氣體作為還原劑浸出軟錳礦，可大大縮短上述傳統(tǒng)軟錳礦 制取硫酸錳的工藝流程，徹底革新了傳統(tǒng)的軟錳礦制取硫酸錳的工藝?，F(xiàn)有技術(shù)用二氧化硫浸取軟錳礦的反應(yīng)設(shè)備， 一般多為塔類設(shè)備，在吸收設(shè) 備選型方面，中國專利89107720.0明確其工藝吸收過程所用的設(shè)備是低阻力降 的臥式機械噴灑吸收器；中國專利89104140.0明確其工藝吸收過程所用的設(shè)備 是含二氧化硫煙氣與礦漿逆流接觸式的設(shè)備，即板式吸收塔或湍球塔；中國專利 03135926.4.0明確其工藝吸收過程所用的設(shè)備是填料吸收塔。塔式設(shè)備用于二氧 化硫浸取軟錳礦，在工業(yè)上是很難實現(xiàn)的，因為這些吸收塔是屬液膜表面吸收器， 氣體為連續(xù)相，液體為分散相，其作用機制是靠液體的流動性、潤濕性在填料表 面形成液膜，氣體在液膜表面被吸收，增大氣速，可強化氣液吸收，但對強化液 固界面?zhèn)髻|(zhì)影響較小，同時，由于液體中礦粒密度大，很容易在吸收塔的填料、 板間沉積，特別是在開停車、事故停車時，沉積的軟錳礦將與填料結(jié)成一塊，造 成嚴重的堵塞，使操作難以進行，無法工業(yè)化；而機械噴灑吸收器是屬于液滴表 面吸收設(shè)備，雖然省去了礦漿系統(tǒng)的外部循環(huán)，但對于以氣膜控制的氣體吸收而 言，吸收速率低，氣流速度小，工業(yè)化后占地面積過大而無法實現(xiàn)。中國專利 97102703.X公開了一種用二氧化硫浸出軟錳礦的專用攪拌機一曝氣式攪拌機或 安裝有吸氣管的泵類，這種設(shè)備存在問題有(1)曝氣式攪拌機或安裝有吸氣 管的泵類， 一般用于污水生化處理領(lǐng)域的充氧曝氣，其氣體分散的基本原理為靠 液體的剪切沖擊使氣體分散到液體中，因此該類設(shè)備操作對氣水體積比一般要求 達到5 10 (L/L)，氣水比過高將導(dǎo)致氣體無法分散，影響二氧化硫的吸收率； (2)工業(yè)化生產(chǎn)需要抽吸的二氧化硫氣體單位時間體積流量很大，常高達數(shù)千 數(shù)萬m3/h，而曝氣式攪拌W^或安裝有吸氣管的泵類主要用于單位時間體積流量 較少的工業(yè)場合， 一般為數(shù)百m3/h,因此很難應(yīng)用于二氧化硫浸出軟錳礦這樣 大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)，限制了該方法的實際工業(yè)化應(yīng)用推廣。本實用新型的發(fā)明人作 為發(fā)明者之一于2004年獲得授權(quán)的實用新型專利200420033268.7公開了一種煙 氣脫硫資源化設(shè)備，明確該設(shè)備用于煙氣脫硫，而非二氧化硫氣體浸出軟錳礦， 采用單級吸收反應(yīng)，礦漿在一個吸收浸出反應(yīng)室內(nèi)循環(huán)吸收含二氧化硫煙氣。而 根據(jù)化學(xué)反應(yīng)速度方程，反應(yīng)物的濃度會顯著影響化學(xué)反應(yīng)速度，因此，采用純 二氧化硫氣體與軟錳礦漿反應(yīng)對吸收工藝的操作要求顯然與軟錳礦漿吸收煙氣 中的少量二氧化硫不同在單級吸收反應(yīng)的情況下，由于二氧化硫過量，會導(dǎo)致吸收后的二氧化硫氣體無法滿足環(huán)保達標排放的要求，既浪費硫資源，也污染了 環(huán)境，該專利也未明確抑制副產(chǎn)物連二硫酸錳生成的技術(shù)措施。
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型現(xiàn)有技術(shù)的二氧化硫氣體浸出軟錳礦用反應(yīng)設(shè)備存在的不足，目 的旨在于提供一種全新結(jié)構(gòu)的適用于二氧化硫氣體浸出軟錳礦的專用反應(yīng)器，以 解決以下技術(shù)問題
1、 實現(xiàn)二氧化硫氣體與軟錳礦漿于一個反應(yīng)設(shè)備中連續(xù)浸出吸收，以適應(yīng) 于工業(yè)化連續(xù)生產(chǎn)；
2、 提高錳的浸出率和二氧化硫吸收利用率，實現(xiàn)二氧化硫氣體達標排放；
3、 抑制二氧化硫與軟錳礦反應(yīng)過程中副產(chǎn)物連二硫酸錳的生成；
4、 降低設(shè)備的占地面積。
本實用新型所要解決的技術(shù)問題，可通過具有以下的技術(shù)方案的二氧化硫氣 體浸出軟錳礦制取硫酸錳溶液的專用反應(yīng)器實現(xiàn)。
本實用新型提供的二氧化硫氣體浸出軟錳礦制取硫酸錳溶液的專用反應(yīng)器，
其筒體內(nèi)設(shè)置有i、 n兩級吸收浸出反應(yīng)室，II級吸收浸出反應(yīng)室位于I級吸收
浸出反應(yīng)室下方，每個反應(yīng)室均配備有攪拌器，上方均設(shè)置有反應(yīng)氣進氣配氣室 和排氣聚氣室，進氣配氣室下方設(shè)置有若干噴射口位于反應(yīng)料漿內(nèi)的噴射管，噴 射管上端與進氣配氣室連通，位于進氣配氣室上方的排氣聚氣室通過管道與吸收
浸出反應(yīng)室上部空間連通，I級吸收浸出反應(yīng)室和n級吸收浸出反應(yīng)室通過礦漿 下降接管連通，n級吸收浸出反應(yīng)室的排氣聚氣室與i級吸收浸出反應(yīng)室的進氣 配氣室通過反應(yīng)氣上升接管連通，其中，II級吸收浸出反應(yīng)室設(shè)計有氧氣通入接 管和反應(yīng)后的料漿排出口，反應(yīng)氣進氣配氣室設(shè)計有二氧化硫氣體進口， I級吸 收浸出反應(yīng)室設(shè)計有軟錳礦漿加料接管，反應(yīng)器筒體上端設(shè)計有尾氣排出口。 為了取得更好的發(fā)明效果，本實用新型提供的二氧化硫氣體浸出軟錳礦制取
硫酸錳溶液的專用反應(yīng)器，在上述方案的基礎(chǔ)上還可進一步采取以下技術(shù)措施 為了提高從浸取反應(yīng)器排出的尾氣清潔度，更好地保護環(huán)境，在I級吸收浸
出反應(yīng)室排氣聚氣室上方還設(shè)置與聚氣室相通的尾氣除沫器。
兩級吸收浸出反應(yīng)室所配備的攪拌器，采用由同一個電動機通過同一個轉(zhuǎn)軸
6驅(qū)動。驅(qū)動兩級攪拌器運轉(zhuǎn)的電動機優(yōu)先考慮設(shè)置在I級吸收浸出反應(yīng)室排氣聚 氣室上方，最好是將驅(qū)動電動機設(shè)置在與上升尾氣隔離地方，以保護電動機免受 上升尾氣的侵害。
排氣聚氣室可采用穿過進氣配氣室的管道與吸收浸出反應(yīng)室的上部空間連 通；最好是采用從進氣配氣室中央穿過且包含著攪拌器轉(zhuǎn)軸的管道與吸收浸出反 應(yīng)室的上部空間連通。
氧氣通入接管的出氣噴口和新鮮軟錳礦漿加料接管的出料口均位于礦槳液 層內(nèi)。
進氣配氣室下方的反應(yīng)氣通入噴射管，其噴射口設(shè)計在噴射管下端管壁上。 I級吸收浸出反應(yīng)室的礦漿下降排出口，即礦漿下降接管的進口設(shè)置在不高 于噴射管下端的位置，II級吸收浸出反應(yīng)室的礦漿進入口，即礦漿下降接管的出 口設(shè)置在低于噴射管下端的位置。
本實用新型還采取了其他一些技術(shù)措施。
本實用新型提供的二氧化硫氣體浸出軟錳礦的專用反應(yīng)器，根據(jù)反應(yīng)物的 濃度與化學(xué)反應(yīng)速度的關(guān)系，設(shè)計了二氧化硫氣體與軟錳礦漿在設(shè)備內(nèi)的浸取反 應(yīng)線路，從設(shè)備結(jié)構(gòu)上保證了二氧化硫氣體與軟錳礦漿可于一個反應(yīng)設(shè)備內(nèi)進行 連續(xù)浸出吸收，再配以申請人在另一份發(fā)明專利申請中提出的二氧化硫氣體浸出 軟錳礦的工藝方法，具有很高的錳浸出率和二氧化硫吸收利用率，錳硫資源能得 到充分回收利用，二氧化硫氣體經(jīng)吸收后可完全實現(xiàn)達標排放，同時也能有效地 抑制二氧化硫與軟錳礦反應(yīng)過程中的副產(chǎn)物連二硫酸錳生成。在反應(yīng)器運行過程 中，反應(yīng)器內(nèi)上下串聯(lián)設(shè)置的兩級吸收浸出反應(yīng)室不需進行切換，可實現(xiàn)礦漿的 連續(xù)浸出與排出，運行管理簡便，易于實現(xiàn)工業(yè)化。本實用新型提供的二氧化硫 氣體浸出軟錳礦專用反應(yīng)器，其整體為立式結(jié)構(gòu)，還具有占地面積小的特點。


附圖1是本實用新型一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖中各圖示標號的標識對象l-尾氣排出口； 2-除沫器；3-反應(yīng)氣上升 管；4-新鮮軟錳礦漿通入接管口； 5-二氧化硫氣體入口； 6-氧氣通入接管口； 7 一吸收反應(yīng)后的礦漿排出口 ； 8-攪拌器；9-II級吸收浸出反應(yīng)室礦漿入口； 10-礦漿下降連接管；ll-密封軸承；12-1級吸收浸出反應(yīng)室礦漿排出口； 13-二氧化 硫氣體噴射管；14-二氧化硫反應(yīng)氣體進氣配氣室，15-1級吸收浸出反應(yīng)室；16-11 級吸收浸出反應(yīng)室。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖說明給出本實用新型的一個實施例，并通過實施例對本實用新 型的結(jié)構(gòu)和工作原理作進一步的說明。有必要在這里特別說明的是，本實用新型 的具體實施方式
不限于實施例中的形式，根據(jù)本實用新型公開的內(nèi)容，所屬技術(shù) 領(lǐng)域的技術(shù)人員還可以采取其他的具體方式進行實施，因此，實施例不能理解為 本實用新型僅有的具體實施方式
。 實施例
本實施例的二氧化硫氣體浸出軟錳礦制取硫酸錳溶液的專用反應(yīng)器，其結(jié)構(gòu)
如附圖所示。反應(yīng)器筒體內(nèi)設(shè)置有上下串聯(lián)的i級吸收浸出反應(yīng)室15和n兩級 吸收浸出反應(yīng)室16, n級吸收浸出反應(yīng)室位于i級吸收浸出反應(yīng)室下方，每個
反應(yīng)室均配備有攪拌器8，上部均設(shè)置有二氧化硫反應(yīng)氣進氣配氣室14和排氣 聚氣室，進氣配氣室下方設(shè)置有若干插入反應(yīng)料漿內(nèi)的噴射管13,噴射管下端
管壁上加工有噴射口，上端與進氣配氣室相通，在I級吸收浸出反應(yīng)室排氣聚氣 室上方設(shè)置有與聚氣室相通的尾氣除沫器，以除去尾氣攜帶的液沫。兩級吸收浸 出反應(yīng)室所設(shè)置的攪拌器由同一個電動機通過同一個轉(zhuǎn)軸驅(qū)動，驅(qū)動電機設(shè)置在 I級吸收浸出反應(yīng)室排氣聚氣室上方與排出尾氣隔開的地方，以保護電動機免受 尾氣侵害。攪拌器轉(zhuǎn)軸穿過I級吸收浸出反應(yīng)室底部的地方設(shè)置有密封軸承11。 位于進氣配氣室上方的排氣聚氣室通過從進氣配氣室中央穿過且包含著攪拌器 轉(zhuǎn)軸的管道與吸收浸出反應(yīng)室上部空間連通。i級吸收浸出反應(yīng)室和n級吸收浸
出反應(yīng)室通過礦漿下降接管10連通，下降接管的進口 12設(shè)置在I級吸收浸出反
應(yīng)室不高于噴射管下端的位置，出口 9設(shè)置在n級吸收浸出反應(yīng)室低于噴射管下 端的位置。n級吸收浸出反應(yīng)室的排氣聚氣室與i級吸收浸出反應(yīng)室的進氣配氣 室通過反應(yīng)氣上升接管3連通。另外，n級吸收浸出反應(yīng)室設(shè)計有氧氣通入接管 口 6和反應(yīng)后的料漿排出口 7，反應(yīng)氣進氣配氣室設(shè)計有新鮮二氧化硫氣體進口
5， I級吸收浸出反應(yīng)室設(shè)計有新鮮軟錳礦漿加料接管4，反應(yīng)器筒體上端設(shè)計有尾氣排出口。
發(fā)明提供的二氧化硫氣體浸出軟錳礦反應(yīng)器，其操作運行過程如下，來自 二氧化硫發(fā)生器的二氧化硫氣體由鼓風機或氣體壓縮機從II級吸收浸出反應(yīng)室 16的二氧化硫氣體入口 5進入到II級吸收浸出反應(yīng)室的氣體配氣室14，再從插 入礦漿中的二氧化硫氣體噴射管13管壁上的噴射口以氣泡形式分散到礦漿中， 與礦漿中二氧化錳反應(yīng)，殘余的未反應(yīng)完二氧化硫氣體由氣體上升管3上升進入 到I級吸收浸出反應(yīng)室的氣體配氣室14， 二氧化硫氣體再由反應(yīng)室配備的噴射管 13的噴射口以氣泡的形式分散到礦漿中，與新鮮礦漿中的二氧化錳反應(yīng)，反應(yīng) 后的氣體先上升到聚氣室，再由聚氣室進入設(shè)置在聚氣室上方的除沫器2，除沫 后從反應(yīng)器筒體上端的尾氣排出口 l排出；與此同時，新鮮軟錳礦漿由礦漿輸送 設(shè)備通過I級吸收浸出反應(yīng)室礦漿入口及管道4進入到I級吸收浸出反應(yīng)室，礦 漿中的固體在機械攪拌器8的攪拌作用下懸浮在液相中，與溶解到液相中的二氧 化硫發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，錳組分被部分浸出，殘余的未反應(yīng)完的礦漿由I級吸收浸出 反應(yīng)室礦漿排出口 12通過下降接管10進入到II級吸收浸出反應(yīng)室內(nèi)，與溶解 到液相中的新鮮二氧化硫氣體繼續(xù)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，浸出剩余錳組分，錳組分充分 浸出后的礦槳從II級吸收浸出反應(yīng)室底部礦漿排出口 7排出。氧氣通過鼓風機 由II級吸收浸出反應(yīng)室設(shè)置的氧氣入口及噴射管6進入到礦漿內(nèi)，參與II級吸 收浸出反應(yīng)室內(nèi)二氧化硫與軟錳礦漿的反應(yīng)過程，溶解到液相的氧通過氧化液相 二氧化硫生成硫酸，控制體系pH值在l左右，從而達到抑制副產(chǎn)物連二硫酸錳 的生成。11級吸收浸出反應(yīng)室內(nèi)的反應(yīng)體系pH值控制與氧氣的流量控制相關(guān)聯(lián)， pH值在線監(jiān)測儀與氧氣的流量控制電磁閥通過PLC自動控制系統(tǒng)關(guān)聯(lián)。
權(quán)利要求1、一種二氧化硫氣體浸出軟錳礦制取硫酸錳溶液的專用反應(yīng)器，其特征在于反應(yīng)器筒體內(nèi)設(shè)置有I、II兩級吸收浸出反應(yīng)室，II級吸收浸出反應(yīng)室位于I級吸收浸出反應(yīng)室下方，每個反應(yīng)室均配備有攪拌器，上方均設(shè)置有反應(yīng)氣進氣配氣室和排氣聚氣室，配氣室下方設(shè)置有若干噴射口位于反應(yīng)料漿內(nèi)的噴射管，噴射管上端與配氣室連通，位于配氣室上方的聚氣室通過管道與吸收浸出反應(yīng)室上部空間連通，I級吸收浸出反應(yīng)室和II級吸收浸出反應(yīng)室通過礦漿下降接管連通，II級吸收浸出反應(yīng)室的聚氣室與I級吸收浸出反應(yīng)室的配氣室通過反應(yīng)氣上升接管連通，其中，II級吸收浸出反應(yīng)室設(shè)計有氧氣通入接管和反應(yīng)后的料漿排出接管口，配氣室設(shè)計有二氧化硫氣體進口，I級吸收浸出反應(yīng)室設(shè)計有軟錳礦漿加料接管，反應(yīng)器筒體上端設(shè)計有尾氣排出口。
2、 根據(jù)權(quán)利要求i所述的二氧化硫氣體浸出軟錳礦制取硫酸錳溶液的專用 反應(yīng)器，其特征在于在i級吸收浸出反應(yīng)室排氣聚氣室上方設(shè)置有與聚氣室連通 的尾氣除沫器。
3、 根據(jù)權(quán)利要求i所述的二氧化硫氣體浸出軟錳礦制取硫酸錳溶液的專用 反應(yīng)器，其特征在于兩級吸收浸出反應(yīng)室配備的攪拌器由同一個電動機通過同一 個轉(zhuǎn)軸驅(qū)動。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的二氧化硫氣體浸出軟錳礦制取硫酸錳溶液的專用 反應(yīng)器，其特征在于驅(qū)動兩級攪拌器運轉(zhuǎn)的電動機設(shè)置在i級吸收浸出反應(yīng)室排 氣聚氣室上方。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的二氧化硫氣體浸出軟錳礦制取硫酸錳溶液的專用 反應(yīng)器，其特征在于驅(qū)動兩級攪拌器運轉(zhuǎn)的電動機與上升尾氣相隔離。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項權(quán)利要求所述的二氧化硫氣體浸出軟錳礦制取硫酸錳溶液的專用反應(yīng)器，其特征在于排氣聚氣室由穿過進氣配氣室的管道 與吸收浸出反應(yīng)室上部空間連通。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的二氧化硫氣體浸出軟錳礦制取硫酸錳溶液的專用 反應(yīng)器，其特征在于排氣聚氣室由從進氣配氣室中央穿過且包含著攪拌器轉(zhuǎn)軸的管道與吸收浸出反應(yīng)室上部空間連通。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的二氧化硫氣體浸出軟錳礦制取硫酸錳溶液的專用 反應(yīng)器，其特征在于氧氣通入接管的出氣噴口和軟錳礦漿加料接管的出料口均位于礦漿液層內(nèi)。
9、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的二氧化硫氣體浸出軟錳礦制取硫酸錳溶液的專用 反應(yīng)器，其特征在于反應(yīng)氣通入噴射管的噴射口設(shè)計在噴射管下端管壁上。
10、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的二氧化硫氣體浸出軟錳礦制取硫酸錳溶液的專用 反應(yīng)器，其特征在于I級吸收浸出反應(yīng)室的礦漿下降排出口設(shè)置在不高于噴射管 下端的位置，II級吸收浸出反應(yīng)室的礦漿進入口設(shè)置在低于噴射管下端的位置。
專利摘要本實用新型公開了一種二氧化硫氣體浸出軟錳礦制取硫酸錳溶液的專用反應(yīng)器，其主要結(jié)構(gòu)為，反應(yīng)器筒體內(nèi)設(shè)置有上下串聯(lián)的I、II兩級吸收浸出反應(yīng)室，兩個反應(yīng)室均配有攪拌器，在反應(yīng)室上方均設(shè)有進氣配氣室和排氣聚氣室，配氣室下方設(shè)置有若干與其連通的噴射管，位于配氣室上方的聚氣室通過管道與反應(yīng)室上方空間連通，I級反應(yīng)室和II級反應(yīng)室通過下降接管連通，II級反應(yīng)室的聚氣室與I級反應(yīng)室的配氣室通過上升接管連通，其中，II級反應(yīng)室設(shè)計有氧氣通入接管和反應(yīng)后的料漿排出接管口，配氣室設(shè)計有二氧化硫氣體進口，I級反應(yīng)室設(shè)計有軟錳礦漿加料接管，反應(yīng)器筒體上端設(shè)計有尾氣排出口。采用本實用新型可實現(xiàn)工業(yè)化連續(xù)生產(chǎn)，尾氣可達標排放。
文檔編號C01G45/00GK201343450SQ200920078540
公開日2009年11月11日 申請日期2009年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月8日
發(fā)明者丁桑嵐, 蘇仕軍 申請人:四川大學(xué)