專利名稱：罩式消泡器及硫酸法制備鈦白粉的酸解工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)涉及一種用于消除反應(yīng)容器內(nèi)所產(chǎn)生泡沫的消泡裝置。本申請(qǐng)還涉及一種使用上述消泡裝置后，改進(jìn)的硫酸法制備鈦白粉的酸解工藝。
背景技術(shù)：
采用硫酸法制備鈦白粉的生產(chǎn)行業(yè)中，鈦液的制備通常在酸解鍋中進(jìn)行。鈦原料 與濃硫酸在酸解鍋內(nèi)混合發(fā)生主反應(yīng)的過程會(huì)瞬間產(chǎn)生大量泡沫，為防止泡沫冒鍋風(fēng)險(xiǎn)但 又不影響正常的酸解過程，目前合適的辦法只能是減少每批次鈦原料的投入量或者添加消 泡劑。但是，減少鈦原料投入量會(huì)降低了單位時(shí)間的產(chǎn)能，添加消泡劑則會(huì)提高生產(chǎn)成本， 并且消泡效果不佳，存在一定安全隱患。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供具有消除反應(yīng)容器內(nèi)所產(chǎn)生泡沫作用的罩式 消泡器。本發(fā)明還要解決的技術(shù)問題是提供一種改進(jìn)的硫酸法制備鈦白粉的酸解工藝。該罩式消泡器包括設(shè)有氣體釋放口的封蓋件，以及安裝在該封蓋件上的多個(gè)壓縮 氣消泡噴槍，這些壓縮氣消泡噴槍的噴嘴均指向與該封蓋件配合的反應(yīng)容器中。該消泡器的使用過程為將封蓋件安裝在反應(yīng)容器上后，所有的壓縮氣消泡噴槍 的噴嘴將對(duì)準(zhǔn)反應(yīng)容器內(nèi)部；當(dāng)反應(yīng)容器內(nèi)產(chǎn)生泡沫時(shí)，開啟控制閥門，使壓縮氣從各噴槍 的噴嘴向外噴出；此后，反應(yīng)容器內(nèi)的泡沫在壓縮氣的沖擊下破裂并釋放出大量的氣體，并 從封蓋件上的氣體釋放口排出。可見，該罩式消泡器利用壓縮氣的沖擊作用來破壞反應(yīng)容器內(nèi)的泡沫，強(qiáng)制性的 使泡沫破裂并釋放出大量的氣體，因此可以抑止泡沫體積的增漲，起到消泡的作用。為了達(dá)到更為理想的消泡效果，本發(fā)明還建議將壓縮氣消泡噴槍的噴嘴設(shè)計(jì)成由 上唇、下唇以及連接該上唇和下唇的唇角所構(gòu)成的扇型扁狀結(jié)構(gòu)。這樣設(shè)計(jì)能夠使壓縮氣 體以面狀形式噴出，所形成的氣面能夠切入到泡沫中(最好是以垂直的方向切入泡沫)，因 此對(duì)泡沫的破壞力更大，并且氣流的覆蓋范圍較寬，可減少噴槍的數(shù)量。由于噴嘴中心的氣壓較噴嘴兩端唇角處的氣壓更大，因此，當(dāng)壓縮氣體以面狀形 式噴出時(shí)，所形成的氣面的中心處的氣流量將比該氣面邊緣處的氣流量大，導(dǎo)致氣面邊緣 處的消泡效果弱于氣面的中心處的消泡效果。為克服該缺陷，本發(fā)明還進(jìn)一步的將上唇和 下唇之間的距離設(shè)計(jì)成從噴嘴的中心向兩端的唇角方向逐漸增大的形式，這樣可以彌補(bǔ)噴 嘴中心與噴嘴兩端唇角處的壓差，使整個(gè)氣面的氣流量趨于均勻。為實(shí)現(xiàn)使上唇和下唇之間的距離從噴嘴的中心向兩端的唇角方向逐漸增大的形 式，可以采用多種設(shè)計(jì)。本發(fā)明建議將其設(shè)計(jì)成從該噴嘴的軸線方向看，該上唇的唇邊和下 唇的唇邊是以該噴嘴的寬度中心線互為鏡像的曲線的形式。由于這種形式的噴嘴在幾何上 是對(duì)稱的，并且上下唇的內(nèi)壁光滑，利于氣流的均勻且壓力損失較小。
除噴嘴形式外，壓縮氣消泡噴槍的布置形式也對(duì)消泡效果起重要作用。通過研究， 本發(fā)明認(rèn)為，采用將一部分的壓縮氣消泡噴槍作為向反應(yīng)容器的中間區(qū)域噴射氣流的內(nèi)噴 槍，一部分的壓縮氣消泡噴槍作為向反應(yīng)容器內(nèi)緣區(qū)域噴射氣流的外噴槍的布置形式，能 夠達(dá)到較理想的效果。這是因?yàn)?，反?yīng)容器的中間區(qū)域最容易聚集較厚的泡沫，同時(shí)，反應(yīng) 容器的內(nèi)壁又對(duì)泡沫的攀升起支撐作用，因此，通過內(nèi)噴槍和外噴槍著重對(duì)這兩個(gè)區(qū)域進(jìn) 行消泡處理，能夠更好的抑止泡沫的增漲。在此基礎(chǔ)上，可將各內(nèi)噴槍沿一個(gè)與封蓋件同心的內(nèi)圓周布置在該封蓋件上，并 且各內(nèi)噴槍的噴嘴的寬度中心線分別與該內(nèi)圓周的直徑線重合。這樣，實(shí)際上是使從各內(nèi) 噴槍噴出的氣面處于封蓋件的徑向方向上，從而在通過這些內(nèi)噴槍集中對(duì)反應(yīng)容器的中間 區(qū)域噴射氣流的同時(shí)，可使噴射的氣流覆蓋反應(yīng)容器的大部分區(qū)域。為防止反應(yīng)容器中間區(qū)域的泡沫增漲至危險(xiǎn)高度，還可使從各內(nèi)噴槍噴出的邊緣 氣流與反應(yīng)容器的中心軸線的交點(diǎn)與封蓋件內(nèi)側(cè)面之間的距離大于或等于反應(yīng)容器的深 度的1/5。當(dāng)然，如果此距離設(shè)計(jì)的越大，考慮到壓力損失的加大，壓縮氣體的壓力也要求相 應(yīng)的增大，從而增加氣體壓縮機(jī)的能耗，故最好取反應(yīng)容器深度的1/5。另外，還可將各外噴槍沿一個(gè)與封蓋件同心的外圓周布置在該封蓋件上，并且各 外噴槍的噴嘴的寬度中心線分別與該外圓周相切。這樣，實(shí)際上是使從各外噴槍噴出的氣 面處于封蓋件的切線方向，使噴射的氣流更多的作用于反應(yīng)容器的內(nèi)緣區(qū)域，外噴槍的數(shù) 量可設(shè)置較少。為防止反應(yīng)容器內(nèi)緣區(qū)域的泡沫增漲至危險(xiǎn)高度，還可使從各外噴槍所噴出的邊 緣氣流與反應(yīng)容器內(nèi)壁的交點(diǎn)與封蓋件內(nèi)側(cè)面之間的距離大于或等于反應(yīng)容器的深度的 1/5。同樣，如果此距離設(shè)計(jì)的越大，壓縮氣體的壓力也要求相應(yīng)的增大，從而增加氣體壓縮 機(jī)的能耗，故最好取反應(yīng)容器深度的1/5。利用上述的罩式消泡器，本發(fā)明改進(jìn)后的酸法制備鈦白粉的酸解工藝包括以下步 驟a、在酸解鍋內(nèi)將鈦原料與濃硫酸混勻后，加入啟動(dòng)水引發(fā)主反應(yīng)；b、啟動(dòng)本發(fā)明的罩式消泡器中的壓縮氣消泡噴槍；C、主反應(yīng)結(jié)束后，關(guān)閉壓縮氣消泡噴槍。在上述工藝中，所說的酸解鍋即是與封蓋件配合的反應(yīng)容器。該方法只是在主反應(yīng)過程中啟動(dòng)罩式消泡器，在主反應(yīng)結(jié)束后停止壓縮氣消泡， 因此不會(huì)影響酸解的正常進(jìn)行。通過試驗(yàn)證實(shí)，采用上述工藝后，既不影響鈦原料的酸解 率，同時(shí)，由于所使用的罩式消泡器能夠有效避免泡沫冒鍋風(fēng)險(xiǎn)，可提高鈦原料的投入量， 故可提高產(chǎn)能。本申請(qǐng)的有益效果是本發(fā)明的罩式消泡器利用了壓縮氣體的沖擊作用來破壞反 應(yīng)容器內(nèi)的泡沫，強(qiáng)制性的使泡沫破裂并釋放出大量的氣體，因此可以抑止泡沫體積的增 漲，起到消泡的作用。該消泡器適用于多種類型的酸解工藝。


圖1為本發(fā)明罩式消泡器的軸側(cè)圖。該圖對(duì)封蓋件進(jìn)行了局部的剖切。圖2為本發(fā)明罩式消泡器中壓縮氣消泡噴槍的結(jié)構(gòu)示意圖。
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圖3為本發(fā)明罩式消泡器的正投影圖。該圖對(duì)封蓋件進(jìn)行了全剖視。圖4為本發(fā)明罩式消泡器中封蓋件內(nèi)側(cè)面的正投影圖。圖5為本發(fā)明罩式消泡器壓縮氣控制示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。如圖1、2和圖4所示，封蓋件2的中心開有一個(gè)較大的氣體釋放口 3，在該氣體釋 放口 3的外圍沿一個(gè)與封蓋件2同心的內(nèi)圓周6布置有四個(gè)內(nèi)噴槍，并且各內(nèi)噴槍的噴嘴 40的寬度中心線407分別與該內(nèi)圓周6的直徑線重合，同時(shí)，在內(nèi)圓周6的外圍沿一個(gè)與封 蓋件2同心的外圓周5布置有四個(gè)外噴槍，并且各外噴槍的噴嘴40的寬度中心線407分別 與該外圓周5相切；這些內(nèi)噴槍和外噴槍的噴嘴結(jié)構(gòu)是相同的，即噴嘴40均是由上唇401、 下唇402以及連接該上唇401和下唇402的唇角403、404所構(gòu)成的扇型扁狀結(jié)構(gòu)，并且從 該噴嘴40的軸線408方向看，該上唇401的唇邊405和下唇402的唇邊406是以該噴嘴40 的寬度中心線407互為鏡像的曲線，以使上唇401和下唇402之間的距離從噴嘴40的中心 向兩端的唇角403、404方向逐漸的增大。使用時(shí)，壓縮氣體均以面狀的形式從各噴嘴40噴 出，并且所形成的表面各處氣流量均勻的氣面是以垂直的方向切入到反應(yīng)容器1中的泡沫 上。在內(nèi)噴槍和外噴槍的共同作用下，能夠很好的抑止泡沫的增漲。通過上述的內(nèi)噴槍和外噴槍，最好能夠?qū)⒎磻?yīng)容器1中泡沫的高度限制在一個(gè)安 全的范圍以內(nèi)。為此，可以將內(nèi)噴槍和外噴槍作如下設(shè)計(jì)如圖3所示，從各內(nèi)噴槍所噴出 的邊緣氣流7與反應(yīng)容器1的中心軸線101的交點(diǎn)A與封蓋件2內(nèi)側(cè)面之間的距離D等于 反應(yīng)容器1的深度的1/5 ；從各外噴槍所噴出的邊緣氣流8與反應(yīng)容器1內(nèi)壁的交點(diǎn)B與 封蓋件2內(nèi)側(cè)面之間的距離D同樣等于反應(yīng)容器1的深度的1/5。其中，需要明確的是，由 于噴嘴40為扇型扁狀結(jié)構(gòu)，因此所說的“邊緣氣流7”和“邊緣氣流8”分別與所在噴嘴40 的軸線408之間存在一定的夾角。將本發(fā)明的罩式消泡器運(yùn)用于硫酸法制備鈦白粉的酸解工藝中，反應(yīng)容器1即為 酸解鍋。通過對(duì)現(xiàn)有的酸解系統(tǒng)進(jìn)行改造，可以建立圖5所示的壓縮氣控制系統(tǒng)。在圖5 中，閥門Kl的進(jìn)氣口連接壓縮氣源，出氣口分別與閥門K2和閥門K3的進(jìn)氣口連接，閥門K2 的出氣口與酸解鍋的壓縮空氣攪拌進(jìn)氣通道連接，閥門K3的出氣口與各壓縮氣消泡噴槍4 連接。這樣，就直接利用了現(xiàn)有的酸解系統(tǒng)中的壓縮氣，不必另設(shè)氣源。本發(fā)明改進(jìn)后的硫酸法制備鈦白粉的酸解工藝為向酸解鍋中投入數(shù)噸濃硫酸， 然后開啟閥門K2進(jìn)行壓縮空氣攪拌，然后再向酸解鍋中投入數(shù)噸鈦精礦；當(dāng)濃硫酸與鈦精 礦混合均勻后，加入啟動(dòng)水引發(fā)主反應(yīng)；當(dāng)主反應(yīng)即將發(fā)生時(shí)，開啟閥門K3，壓縮空氣通過 各壓縮氣消泡噴槍4吹入酸解鍋中，根據(jù)反應(yīng)實(shí)際情況，壓縮空氣吹入量可以適當(dāng)調(diào)節(jié)；主 反應(yīng)結(jié)束后，關(guān)閉閥門K3，壓縮氣消泡噴槍4停止噴氣。實(shí)施例1 :向體積為30m3的酸解鍋中投入12. 9t濃度為92%的濃硫酸，開啟壓縮 空氣攪拌，然后再向酸解鍋中投入7. 8t鈦精礦；當(dāng)濃硫酸與鈦精礦混合均勻后，加入啟動(dòng) 水引發(fā)主反應(yīng)；當(dāng)主反應(yīng)即將發(fā)生時(shí)，開啟閥門K3，壓縮空氣通過壓縮氣消泡噴槍4吹入酸 解鍋中，根據(jù)反應(yīng)實(shí)際情況，壓縮空氣吹入量可以適當(dāng)調(diào)節(jié)；主反應(yīng)結(jié)束后，關(guān)閉閥門K3， 壓縮氣消泡噴槍4停止噴氣。
對(duì)比實(shí)施實(shí)例1 采用現(xiàn)有酸解方法，嚴(yán)格按操作規(guī)程操作。向體積為30m3的酸解 鍋中投入9. 9t濃度為92%的濃硫酸，開啟壓縮空氣攪拌，然后再向酸解鍋中投入6. Ot鈦精 礦。當(dāng)濃硫酸與鈦精礦混合均勻后，加入啟動(dòng)水引發(fā)主反應(yīng)。對(duì)比實(shí)施實(shí)例2 采用現(xiàn)有方法，添加適量消泡劑，嚴(yán)格按操作規(guī)程操作。向體積 為30m3的酸解鍋中投入10. 7t濃度為92%的濃硫酸，開啟壓縮空氣攪拌，然后再向酸解鍋 中投入6. 5t鈦精礦。當(dāng)濃硫酸與鈦精礦混合均勻后，加入啟動(dòng)水引發(fā)主反應(yīng)。表1為采用本發(fā)明方法和現(xiàn)有方法得到的結(jié)果對(duì)比。由表1可見，采用本發(fā)明技 術(shù)后，不影響鈦原料的酸解率。與對(duì)比實(shí)施例1相比，批次產(chǎn)能可提高30%以上。表1 本發(fā)明實(shí)施例和對(duì)比實(shí)施例結(jié)果
權(quán)利要求
1.罩式消泡器，其特征在于它包括設(shè)有氣體釋放口(3)的封蓋件O)，以及安裝在該 封蓋件( 上的多個(gè)壓縮氣消泡噴槍G)，這些壓縮氣消泡噴槍的噴嘴GO)均指向與 該封蓋件( 配合的反應(yīng)容器(1)中。
2.如權(quán)利要求1所述的罩式消泡器，其特征在于所述壓縮氣消泡噴槍的噴嘴GO)是 由由上唇001)、下唇002)以及連接該上唇(401)和下唇(40 的唇角(403、404)所構(gòu)成 的扇型扁狀結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求2所述的罩式消泡器，其特征在于該上唇001)和下唇(402)之間的 距離從噴嘴GO)的中心向兩端的唇角(403、404)方向逐漸增大。
4.如權(quán)利要求3所述的罩式消泡器，其特征在于從該噴嘴00)的軸線(408)方向 看，該上唇G01)的唇邊(405)和下唇002)的唇邊(406)是以該噴嘴00)的寬度中心線 (407)互為鏡像的曲線。
5.如權(quán)利要求1、2、3或4所述的罩式消泡器，其特征在于一部分的壓縮氣消泡噴槍 ⑷作為向反應(yīng)容器⑴的中間區(qū)域噴射氣流的內(nèi)噴槍，一部分的壓縮氣消泡噴槍⑷作為 向反應(yīng)容器(1)內(nèi)緣區(qū)域噴射氣流的外噴槍。
6.如權(quán)利要求5所述的罩式消泡器，其特征在于所述各內(nèi)噴槍沿一個(gè)與封蓋件(2) 同心的內(nèi)圓周(6)布置在該封蓋件(2)上，并且各內(nèi)噴槍的噴嘴GO)的寬度中心線(407) 分別與該內(nèi)圓周(6)的直徑線重合。
7.如權(quán)利要求6所述的罩式消泡器，其特征在于從各內(nèi)噴槍所噴出的邊緣氣流(7) 與反應(yīng)容器(1)的中心軸線(101)的交點(diǎn)(A)與封蓋件O)內(nèi)側(cè)面之間的距離(D)大于或 等于反應(yīng)容器(1)的深度的1/5。
8.如權(quán)利要求5所述的罩式消泡器，其特征在于所述各外噴槍沿一個(gè)與封蓋件(2) 同心的外圓周(5)布置在該封蓋件(2)上，并且各外噴槍的噴嘴G0)的寬度中心線(407) 分別與該外圓周(5)相切。
9.如權(quán)利要求8所述的罩式消泡器，其特征在于從各外噴槍所噴出的邊緣氣流(8) 與反應(yīng)容器⑴內(nèi)壁的交點(diǎn)⑶與封蓋件⑵內(nèi)側(cè)面之間的距離⑶大于或等于反應(yīng)容器 (1)的深度的1/5。
10.硫酸法制備鈦白粉的酸解工藝，包括以下步驟a、在酸解鍋內(nèi)將鈦原料與濃硫酸混勻后，加入啟動(dòng)水引發(fā)主反應(yīng)；b、啟動(dòng)權(quán)利要求1 9中任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的罩式消泡器中的壓縮氣消泡噴槍⑷；C、主反應(yīng)結(jié)束后，關(guān)閉壓縮氣消泡噴槍G)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有消泡作用的罩式消泡器。該罩式消泡器包括設(shè)有氣體釋放口的封蓋件，以及安裝在該封蓋件上的多個(gè)壓縮氣消泡噴槍，這些壓縮氣消泡噴槍的噴嘴均指向與該封蓋件配合的反應(yīng)容器中。利用上述的罩式消泡器，本發(fā)明改進(jìn)后的酸法制備鈦白粉的酸解工藝包括以下步驟a、在酸解鍋內(nèi)將鈦原料與濃硫酸混勻后，加入啟動(dòng)水引發(fā)主反應(yīng)；b、啟動(dòng)本發(fā)明的罩式消泡器中的壓縮氣消泡噴槍；c、主反應(yīng)結(jié)束后，關(guān)閉壓縮氣消泡噴槍。本發(fā)明的罩式消泡器利用了壓縮氣體的沖擊作用來破壞反應(yīng)容器內(nèi)的泡沫，強(qiáng)制性的使泡沫破裂并釋放出大量的氣體，因此可以抑止泡沫體積的增漲，起到消泡的作用。該消泡器適用于多種類型的酸解工藝。
文檔編號(hào)C01G23/053GK102126751SQ20111010675
公開日2011年7月20日 申請(qǐng)日期2011年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月27日
發(fā)明者吳健春, 王斌, 石瑞成, 程曉哲, 路瑞芳 申請(qǐng)人:攀鋼集團(tuán)攀枝花鋼鐵研究院有限公司, 攀鋼集團(tuán)鋼鐵釩鈦股份有限公司