本實(shí)用新型涉及一種用于硫酸鈷高效濃縮和連續(xù)結(jié)晶的裝置系統(tǒng)，具體為一種節(jié)能型的連續(xù)濃縮器和連續(xù)結(jié)晶器，即機(jī)械蒸汽再壓縮的濃縮裝置和真空低溫結(jié)晶裝置的組合系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

硫酸鈷以及類似于硫酸鈷物料的蒸發(fā)濃縮結(jié)晶生產(chǎn)是一個(gè)較大能耗的生產(chǎn)過程，對于上述生產(chǎn)過程如何節(jié)能且高效生產(chǎn)是冶金業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。而傳統(tǒng)的硫酸鈷生產(chǎn)過程基本都是前段采用單效或者多效蒸發(fā)，后段采用帶夾套的反應(yīng)釜來降溫結(jié)晶，一般后段都是間歇操作無法連續(xù)生產(chǎn)，使得蒸發(fā)和結(jié)晶過程效率低、結(jié)晶過程生產(chǎn)能力小、人工強(qiáng)度大，無法滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)的需求。另外，傳統(tǒng)的單效或者多效蒸發(fā)過程，物料溫差拉開較大，蒸發(fā)器結(jié)垢和結(jié)疤嚴(yán)重，需要經(jīng)常停車清洗，嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率。而且，傳統(tǒng)的濃縮設(shè)備通常是將蒸發(fā)器產(chǎn)生的二次蒸汽和冷凝水直接排出或是經(jīng)冷凝設(shè)備冷凝后排出，這樣不僅浪費(fèi)了二次蒸汽的潛熱和冷凝水的余熱，還增加冷凝設(shè)備，既增加了投資又不環(huán)保和經(jīng)濟(jì)。因此，蒸發(fā)和結(jié)晶過程能夠同時(shí)節(jié)能且二者緊密配合并連續(xù)生產(chǎn)，是提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵。

實(shí)用新型的內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于提供一種用于硫酸鈷高效濃縮和連續(xù)高效低溫結(jié)晶的工藝裝置系統(tǒng)，滿足類似于硫酸鈷類物料特性產(chǎn)品的生產(chǎn)。

本實(shí)用新型物料濃縮和結(jié)晶過程是這樣實(shí)現(xiàn)的：所述被處理的物料首先通過進(jìn)料閥門進(jìn)入到原液緩沖罐(1)，然后通過進(jìn)料泵(2)打入到冷凝水換熱器(3)與整體系統(tǒng)出來的熱水換熱，換熱后溫度接近設(shè)定的蒸發(fā)溫度(60-95℃)然后通過一個(gè)外加蒸汽預(yù)熱器(4)將溫度預(yù)熱到蒸發(fā) 溫度，進(jìn)入到一體式MVR(帶機(jī)械式蒸汽壓縮蒸發(fā)器的簡稱)蒸發(fā)器循環(huán)蒸發(fā)濃縮，在蒸發(fā)加熱器加熱，在蒸發(fā)分離室分離，經(jīng)過循環(huán)蒸發(fā)濃縮后，物料的濃度會提高到硫酸鈷在對應(yīng)溫度下的飽和濃度。然后濃縮后的物料再通過蒸發(fā)出料泵(13)向OSLO真空結(jié)晶器(17)內(nèi)轉(zhuǎn)料，在真空結(jié)晶器內(nèi)閃蒸降溫達(dá)到最后的結(jié)晶溫度后析出結(jié)晶，通過結(jié)晶器底部的放料閥放料到離心機(jī)(20)，經(jīng)離心脫水后的產(chǎn)品去干燥，離心母液到母液罐(21)，最后通過母液泵回流到MVR蒸發(fā)濃縮器中繼續(xù)蒸發(fā)濃縮。

本實(shí)用新型二次蒸汽循環(huán)過程是這樣實(shí)現(xiàn)的：所述的來自于一體式蒸發(fā)分離器(7)頂部的二次蒸汽(溫度在60-100℃)匯集到一起進(jìn)入到蒸汽壓縮機(jī)(10)，通過蒸汽壓縮機(jī)壓縮后溫度和壓力得到升高，溫度可以提升13-19℃，可根據(jù)不同的物料進(jìn)行選擇不同的溫差，然后被壓縮的二次蒸汽溫度可達(dá)到73-119℃，升溫后的二次蒸汽進(jìn)入到蒸發(fā)加熱器(6)的殼程繼續(xù)去加熱被濃縮的硫酸鈷溶液。蒸汽冷凝水匯集到冷凝水罐(24)，再通過冷凝水泵(25)打出。

本實(shí)用新型真空降溫過程是這樣實(shí)現(xiàn)的：所述的OSLO真空結(jié)晶器(17)頂部配有二次蒸汽出汽管道，并與蒸汽冷凝器相連，蒸汽冷凝器的出口端連接真空泵，由于真空度最大可設(shè)計(jì)為-0.098mpa，所以結(jié)晶器內(nèi)的真空也可維持到-0.05mpa～-0.098mpa，這樣OSLO真空結(jié)晶器(17)溫度最低可降低到28-30℃；并且隨著高溫硫酸鈷溶液的閃蒸，還可以增大結(jié)晶的過飽和度，更有利于結(jié)晶的生長。

本實(shí)用新型系統(tǒng)熱量回收是這樣實(shí)現(xiàn)的：蒸發(fā)冷凝水溫度較高，通過冷凝水泵(25)打出的熱水進(jìn)入到冷凝水預(yù)熱器(3)中加熱硫酸鈷稀溶液，回收了系統(tǒng)的部分熱能。在維持系統(tǒng)真空的過程中，真空泵帶出的部分蒸汽也可以用于加熱物料，回收其中的熱能。

本實(shí)用新型在硫酸鈷結(jié)晶體長大方面是這樣實(shí)現(xiàn)的：結(jié)晶的長大最重要的三方面基本要求，即：停留時(shí)間、結(jié)晶推動力和晶核的存在，本發(fā)明在停留時(shí)間方面采用了OSLO真空結(jié)晶器，不僅保證結(jié)晶的停留時(shí)間，而且保證晶體長大的穩(wěn)定狀態(tài)，使得清液循環(huán)，并配有細(xì)晶消除器，保證了晶體的生產(chǎn)條件；在結(jié)晶推動力方面，提到采用了冷卻和閃蒸雙重方式，效 率大大提高；在晶核長大方面：維持一個(gè)較平穩(wěn)的生長狀態(tài)，使得結(jié)晶充分生長。

采用水循環(huán)真空泵來抽出閃蒸的二次蒸汽和維持系統(tǒng)內(nèi)的真空度，保證溶液的降溫溫度。采用冷凝水預(yù)熱器對物料進(jìn)行預(yù)熱，回收了冷凝水的余熱，采用壓縮機(jī)收集二次蒸汽，重復(fù)利用了二次蒸汽的潛熱，節(jié)約了能源，省卻了冷凝設(shè)備，減少了冷卻水的用量，降低了企業(yè)的成本，增加了企業(yè)收益，同時(shí)還能減少環(huán)境污染。計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了對重要生產(chǎn)過程中關(guān)鍵性工藝參數(shù)的適時(shí)檢測和控制，實(shí)現(xiàn)了鈷鹽生產(chǎn)的連續(xù)化和自動化，提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本，對提高產(chǎn)品質(zhì)量有著重要意義。

為了保證二次蒸汽不含液滴，所述蒸發(fā)分離器(7)頂部設(shè)置有除沫器，通過此除沫器將二次蒸汽進(jìn)行了凈化，保證了二次蒸汽的純度。

為了保證真空結(jié)晶二次蒸汽的冷凝效果，所述的冷凝器需要配置外置冷卻循環(huán)水系統(tǒng)，循環(huán)水進(jìn)出口溫差保證不大于6℃。

為了維持系統(tǒng)的真空度，所述抽真空管道上依次設(shè)有冷凝器(33)、氣液分離罐、真空調(diào)節(jié)閥(27)、球閥和真空泵(28)。

為了保證濃縮液出料的連續(xù)和穩(wěn)定，出料過程配置有出料泵(13)，并配置有回流控制閥(14)，防止出料過程的間斷而堵塞出料管道。

為了保證出料過程的連續(xù)，離心機(jī)(20)需配置具備連續(xù)生產(chǎn)功能的臥式活塞推料離心機(jī)，且需要有備用機(jī)。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型裝置的流程示意圖。

其中，1-原液緩沖罐、2-進(jìn)料泵、3-冷凝水預(yù)熱器、4-蒸汽預(yù)熱器、5-蒸發(fā)循環(huán)泵、6-蒸發(fā)加熱器、7-蒸發(fā)分離器、8-壓力控制器、9-液位控制器、10-蒸汽壓縮機(jī)、11-生蒸汽進(jìn)汽閥、12-生蒸汽預(yù)熱進(jìn)汽閥、13-蒸發(fā)出料泵I、14-回流控制閥、15-結(jié)晶循環(huán)泵、16-細(xì)晶消除加熱器、17-OSLO真空結(jié)晶器、18-結(jié)晶器液位計(jì)、19-出料調(diào)節(jié)閥、20-離心機(jī)、21-母液罐、22-母液泵、23-母液出料調(diào)節(jié)閥、24-冷凝水罐、25-冷凝水泵、26-冷凝水調(diào)節(jié)閥、27-真空調(diào)節(jié)閥、28-真空泵、29-進(jìn)料調(diào)節(jié)閥、30-循環(huán)泵進(jìn)料管、31-循環(huán)泵 出料管、32-蒸發(fā)器進(jìn)料循環(huán)管、33-冷凝器。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，用于硫酸鈷高效濃縮和連續(xù)結(jié)晶的裝置系統(tǒng)，包括一體式帶機(jī)械蒸汽壓縮的蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)和OSLO真空結(jié)晶的高效結(jié)晶系統(tǒng)，其特征在于：原液緩沖罐(1)底部出料口和進(jìn)料泵(2)相連，進(jìn)料泵出口與冷凝水預(yù)熱器(3)的冷側(cè)進(jìn)口相連；冷凝水預(yù)熱器(3)的冷側(cè)出口與蒸汽預(yù)熱器(4)的冷側(cè)進(jìn)口相連，蒸汽預(yù)熱器(4)的冷側(cè)出口通過管道連接到機(jī)械式蒸汽再壓縮蒸發(fā)單元；所述機(jī)械式蒸汽再壓縮蒸發(fā)單元的蒸發(fā)分離器(7)底部有出料口，與循環(huán)泵進(jìn)料管(30)相連，所述循環(huán)泵進(jìn)料管(30)的另一端與蒸發(fā)循環(huán)泵(5)入口相連，蒸發(fā)循環(huán)泵(5)出口與循環(huán)泵出料管(31)相連，循環(huán)泵出料管(31)相連的另一端與蒸發(fā)加熱器(6)相連，蒸發(fā)加熱器(6)相連出口與蒸發(fā)器進(jìn)料循環(huán)管(32)相連，循環(huán)泵出料管(31)的另一端連接蒸發(fā)分離器(7)的進(jìn)口；所述分離室頂部有二次蒸汽出口，通過二次蒸汽管道與蒸汽壓縮機(jī)(10)的進(jìn)口相連，蒸汽壓縮機(jī)(10)的出口通過蒸汽管道與蒸發(fā)加熱器(6)的蒸汽進(jìn)口相連。所述連續(xù)真空結(jié)晶單元結(jié)晶器配置有細(xì)晶消除加熱器(16)和結(jié)晶循環(huán)泵(15)，OSLO真空結(jié)晶器(17)頂部的二次蒸汽出口通過管道與冷凝器(33)蒸汽進(jìn)口管道相連，冷凝器(33)蒸汽出口管道與真空泵(28)相連，OSLO真空結(jié)晶器(17)放料口連接離心機(jī)(20)，離心機(jī)(20)母液出口連接母液罐(21)，母液罐(21)連接母液泵(22)進(jìn)口，母液泵(22)將母液回流到結(jié)晶器。

經(jīng)原液罐(1)緩沖后的硫酸鈷原液經(jīng)進(jìn)料調(diào)節(jié)閥(29)調(diào)節(jié)后用進(jìn)料泵(2)向蒸發(fā)分離器(7)內(nèi)供料。料液在泵送過程中，先經(jīng)冷凝水預(yù)熱器(3)預(yù)熱，同時(shí)使具有較高溫度的冷凝水降溫后經(jīng)冷凝水預(yù)熱器的冷端排出，然后料液進(jìn)入生蒸汽預(yù)熱器(4)內(nèi)進(jìn)一步預(yù)熱，預(yù)熱到接近沸點(diǎn)的料液連續(xù)地經(jīng)過蒸發(fā)循環(huán)泵(5)打入到蒸發(fā)加熱器(6)的管程，與管外壁殼程的加熱蒸汽進(jìn)行熱交換，然后再循環(huán)進(jìn)入蒸發(fā)分離器(7)中蒸發(fā)，如此不斷循環(huán)實(shí)現(xiàn)硫酸鈷料液的濃縮。由于真空的作用，二次蒸汽被蒸汽壓縮機(jī)(10)吸入，經(jīng)過機(jī)械式蒸汽壓縮機(jī)(10)的壓縮后，溫度和壓力 都得到提升，升溫后的二次蒸汽再進(jìn)入到蒸發(fā)加熱器(6)的殼程加熱被蒸發(fā)的料液，如此實(shí)現(xiàn)了二次蒸汽的循環(huán)，經(jīng)過濃縮后的高溫濃縮液通過蒸發(fā)出料泵(13)出料到真空結(jié)晶系統(tǒng)。OSLO真空結(jié)晶器(17)頂部的二次蒸汽出汽管道和冷凝器(33)的蒸汽進(jìn)口相連，冷凝器(33)的蒸汽出口連接真空泵(28)，當(dāng)真空泵開啟后，OSLO真空結(jié)晶器(17)內(nèi)部以及二次管道整體內(nèi)部都維持負(fù)壓狀態(tài)。來自于蒸發(fā)后的高溫濃縮液進(jìn)入到OSLO真空結(jié)晶器(17)內(nèi)迅速閃蒸，二次蒸汽被抽出，同時(shí)溫度降低，七水硫酸鈷結(jié)晶析出，隨著晶體量的增大，待體系內(nèi)的晶漿比達(dá)到設(shè)定的20％-50％范圍時(shí)，然后排料到離心機(jī)(20)去進(jìn)行固液分離，在離心力作用下固體和母液得到徹底分離，分離出的母液流入到母液罐(21)，母液再通過母液泵(22)打入到MVR蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)中繼續(xù)蒸發(fā)。如此過程即實(shí)現(xiàn)了硫酸鈷高效濃縮和高效結(jié)晶連續(xù)生產(chǎn)。

25℃、12％的硫酸鈷溶液進(jìn)入到原液緩沖罐(1)內(nèi)，由進(jìn)料泵(2)打入冷凝水預(yù)熱器(3)中，經(jīng)預(yù)熱后溫度達(dá)到70℃，同時(shí)使高溫95℃的冷凝水降溫到50℃。經(jīng)過一級預(yù)熱的料液溫度還不能達(dá)到蒸發(fā)溫度85℃，然后再經(jīng)過蒸汽預(yù)熱器(4)升溫，溫度達(dá)到85℃后進(jìn)入到高效蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)循環(huán)泵的循環(huán)泵進(jìn)料管(30)內(nèi)，料液連續(xù)地經(jīng)過蒸發(fā)循環(huán)泵(5)打入到蒸發(fā)加熱器(6)的管程，與管外壁殼程的100℃高溫蒸汽進(jìn)行熱交換溫度上升，然后再循環(huán)進(jìn)入蒸發(fā)分離器(7)去蒸發(fā)，蒸發(fā)溫度為85℃，如此不斷循環(huán)實(shí)現(xiàn)硫酸鈷料液的濃縮。由于真空的作用，85℃二次蒸汽被蒸汽壓縮機(jī)(10)吸入，經(jīng)過機(jī)械式蒸汽壓縮機(jī)(10)的壓縮后，溫度升到100℃，升溫后的二次蒸汽再進(jìn)入到蒸發(fā)加熱器(6)的殼程加熱被蒸發(fā)的料液，如此實(shí)現(xiàn)了二次蒸汽的循環(huán)。經(jīng)過濃縮后的高溫濃縮液濃度達(dá)到38％-42％，溫度在90℃左右，然后通過蒸發(fā)出料泵(13)出料到真空結(jié)晶系統(tǒng)，來自于蒸發(fā)后的高溫濃縮液進(jìn)入到結(jié)晶器內(nèi)迅速進(jìn)行閃蒸，OSLO真空結(jié)晶器設(shè)定的壓力為-0.095Mpa，頂部的二次蒸汽出汽管道和冷凝器(33)的蒸汽進(jìn)口相連，冷凝器(33)的蒸汽出口連接真空泵(28)，當(dāng)真空泵開啟后，30℃左右的二次蒸汽被抽入到冷凝器(33)去冷凝。二次蒸汽被抽出后，硫酸鈷料液溫度降低，七水硫酸鈷結(jié)晶析出，隨著晶體量的增大，待體系內(nèi)的晶漿比達(dá)到 設(shè)定的20％-50％范圍時(shí)，然后排料到離心機(jī)(20)進(jìn)行固液分離，分離出的母液溫度在75℃左右，然后流入到母液罐(21)，高溫的母液再通過母液泵(22)打入到MVR蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)中繼續(xù)蒸發(fā)脫水。