專利名稱:連續(xù)堿解法加工硼礦的制作方法
本發(fā)明屬于硼礦加工的堿解工藝。
堿解法加工品位較低的硼礦，例如，加工品位為10～25%的硼鎂礦，采用加壓堿解法和碳堿法，分解反應(yīng)時間極長，甚至超過20小時，因此均采用間歇式生產(chǎn)工藝，即配料、堿解工序是一罐一罐的分步間歇進行。堿解法由于受分解反應(yīng)時間的限制，所以至今堿解法工藝中的配料、堿解工序還未能實現(xiàn)連續(xù)化操作。中國專利申請85102759，采取直接加熱料漿和充分利用化學(xué)熱、低液固比和高堿濃度等方法，極其顯著地縮短了分解反應(yīng)時間，將原來長達10小時的分解反應(yīng)時間縮短為幾十分鐘乃至幾分鐘。但該專利申請仍未實現(xiàn)配料、堿解工序的連續(xù)化操作。因此，對目前加工低品位硼礦所采用的堿解法工藝，特別是其中的堿解工序需進一步改進。
本發(fā)明為改變堿解法加工低品位硼礦的間歇式生產(chǎn)工藝，提出一種連續(xù)加工硼礦的堿解方法，使配料、堿解工序在一連續(xù)過程中完成，並為此工藝特別選用了一種雙螺桿螺旋連續(xù)反應(yīng)器。
本發(fā)明是將焙燒后的硼礦熟礦粉與燒堿和水連續(xù)投入帶有螺桿裝置的反應(yīng)器中，通過螺桿的旋轉(zhuǎn)，混勻物料並推進物料，使物料從反應(yīng)器入口向出口“流動”，調(diào)節(jié)螺桿轉(zhuǎn)速控制物料在反應(yīng)器中的停留時間，使分解反應(yīng)后的物料連續(xù)“流出”反應(yīng)器。
例如，將品位為10～25%的硼鎂礦熟礦粉與燒堿和水按液固比0.4～1.2、過量堿20～140%的比例連續(xù)投入帶有螺桿裝置的反應(yīng)器中，通過螺桿的旋轉(zhuǎn)，混勻並推進物料，使物料從反應(yīng)器入口向出口“流動”，調(diào)節(jié)螺桿轉(zhuǎn)速控制物料在反應(yīng)器中的停留時間最長不超過30分鐘，分解率可達到85%以上，分解反應(yīng)后的物料連續(xù)“流出”反應(yīng)器。
物料在本發(fā)明所使用的反應(yīng)器中混合應(yīng)均勻，分解反應(yīng)時，已反應(yīng)的物料和未反應(yīng)的物料之間，反應(yīng)深度不同的物料之間層次應(yīng)該清楚，盡可能避免出現(xiàn)相混現(xiàn)象。但在本發(fā)明所控制的液固比下，物料比較“粘稠”，要混勻這樣的物料，並使進料、輸料、分解反應(yīng)、出料實現(xiàn)連續(xù)化，使用目前加工硼礦的設(shè)備，難以完成，因此本發(fā)明使用了一種單螺紋的雙螺桿螺旋推進反應(yīng)器。本發(fā)明吸收了練泥機、造粒機、輸送機等裝置的特點，選擇適當?shù)穆菪?、旋葉高度和螺距，左旋與右旋兩個螺桿相互配合，完成了物料混勻、推進、分解反應(yīng)、出料等過程，從而實現(xiàn)了配料、堿解工序的連續(xù)化操作。
物料在本發(fā)明所使用的反應(yīng)器中主要進行著縱橫兩個方向上的運動。橫向運動，即物料在螺桿的周向分力和摩擦力的作用下，沿螺桿的螺旋溝槽作翻轉(zhuǎn)運動。這種運動起到使物料受剪切和攪拌的作用。螺旋葉越高，螺旋葉的線速度及不同直徑的螺旋升角差別越大，物料攪拌混合的程度越好。物料從加料口開始，在每個螺旋溝槽內(nèi)得到攪拌混合，多級串聯(lián)的溝槽使物料達到充分混合的程度。上述橫向運動完成物料的混勻任務(wù)。縱向運動即正向運動，是物料沿軸轂、螺旋葉和反應(yīng)器筒體圍成的螺旋槽作螺旋式前進運動。促使這種運動的是螺旋葉面作定軸轉(zhuǎn)動時作用于物料的軸向分力，其結(jié)果是使物料得到推進。采用左旋和右旋雙螺桿配合，在兩軸向分力的共同作用下，更易推進本發(fā)明的“粘稠”物料。正向運動是物料運動方向的主流，完成物料的推進輸送任務(wù)。沒有這一運動，反應(yīng)器就不可能實現(xiàn)連續(xù)化操作。
本發(fā)明所使用的反應(yīng)器，每個螺旋槽相當于一個小反應(yīng)器。在這個小“反應(yīng)器”內(nèi)，進行著物料的混合和分解反應(yīng)，而后又被“擠”到下一個小“反應(yīng)器”內(nèi)，繼續(xù)混合和反應(yīng)。數(shù)十個這樣的螺旋槽串聯(lián)為一個大反應(yīng)器，使物料連續(xù)進行著混合和反應(yīng)。選擇適當?shù)穆輻U長度和螺旋轉(zhuǎn)速，控制物料在整體反應(yīng)器中適當?shù)耐Ａ魰r間，可使分解率達到85%以上。本發(fā)明控制物料的停留時間最長不超過30分鐘即可使分解率達到85%以上，而最好控制在10～20分鐘。
從理論上計算，本發(fā)明在整個分解過程中是不需要額外補加熱量的，所需熱量完全依靠分解反應(yīng)過程中釋放的化學(xué)熱維持反應(yīng)。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)這一點的主要原因在于本發(fā)明選用了適當?shù)囊汗瘫群陀脡A量。一般情況下，本發(fā)明控制液固比為0.4～1.2，而最好在0.5～0.9范圍內(nèi)，過量堿控制在20～140%，而最好在60～100%范圍內(nèi)。當使用片堿時，片堿可事先與礦粉混勻，再與一定比例的水一起投入反應(yīng)器，片堿的溶解熱和礦粉的消化熱可迅速把物料升溫至分解反應(yīng)所需溫度，繼之發(fā)生分解反應(yīng)，反應(yīng)熱又會把物料升溫並維持反應(yīng)進行。使用片堿的優(yōu)點在于可以充分利用燒堿的溶解熱。當使用事先預(yù)熱至100℃以上的堿液時，堿液與礦粉投入反應(yīng)器后，礦粉的消化熱加上堿液的熱量，可使物料溫度升至分解反應(yīng)所需溫度。使用堿液的優(yōu)點在于操作方便。
投料前對反應(yīng)器應(yīng)進行預(yù)熱，一般應(yīng)預(yù)熱至分解反應(yīng)所需溫度。除了對反應(yīng)器進行預(yù)熱外，還需要進行良好的保溫。當反應(yīng)能夠正常進行時，即可停止對反應(yīng)器的預(yù)熱，依靠物料自身的化學(xué)熱，即可完成上述過程。
本發(fā)明改變了目前堿解法加工低品位硼礦的間歇式操作方式，不需要單獨配料，使配料、堿解工序?qū)崿F(xiàn)連續(xù)化操作，可顯著提高生產(chǎn)能力。本發(fā)明特別適于加工10%以上的硼鎂礦。
實例1品位為23%的硼鎂礦，經(jīng)電爐焙燒后，與過量100%的片堿混勻，與水按液固比為0.65的比例連續(xù)投入單螺紋的雙螺桿螺旋推進反應(yīng)器?？刂坡輻U轉(zhuǎn)速為15轉(zhuǎn)/分，物料停留時間20分鐘，分解率達到88%。投料前反應(yīng)器預(yù)熱至120℃，正常反應(yīng)后即停止預(yù)熱。
螺桿有效長度為800mm、螺旋直徑為300mm，升角為12.49°的單螺紋雙螺桿螺旋推進反應(yīng)器，螺桿轉(zhuǎn)速為15轉(zhuǎn)/分，停留時為20分鐘時，每小時投料量可為1.6kg。
實例2品位為25%的硼鎂礦，經(jīng)電爐焙燒后，與過量120%的片堿混勻，與水按液固比為0.75的比例連續(xù)投入單螺紋雙螺桿螺旋推進反應(yīng)器?？刂坡輻U轉(zhuǎn)速為35轉(zhuǎn)/分，物料停留時間10分鐘，分解率達到87%。投料前反應(yīng)器預(yù)熱至120℃，投料后又升至150℃左右，此時停止預(yù)熱。
與例1相同的反應(yīng)器，轉(zhuǎn)速為35轉(zhuǎn)/分，停留時間為10分鐘時，每小時投料量可為2.3kg。
實例3工業(yè)豎窯焙燒的熟礦粉，與堿液按液固比為0.5、過量堿為100%的比例投入單螺紋雙螺桿螺旋推進反應(yīng)器。螺桿轉(zhuǎn)速控制為25轉(zhuǎn)/分，停留時間為15分鐘，分解率達到88.7%。堿液事先預(yù)熱至120℃，反應(yīng)器預(yù)熱至120℃，正常反應(yīng)后，反應(yīng)器停止預(yù)熱。
與例1相同的反應(yīng)器，轉(zhuǎn)速為25轉(zhuǎn)/分，停留時間為15分分鐘時，每小時投料量可為2.0kg。
實例4工業(yè)豎窯焙燒的熟礦粉，與片堿和水按液固比0.9、過量堿100%的比例投入單螺紋雙螺桿螺旋推進反應(yīng)器。控制螺桿轉(zhuǎn)速15轉(zhuǎn)/分，停留時間20分鐘，分解率達85%。投料前反應(yīng)器預(yù)熱至120℃，投料后反應(yīng)器又升溫至150℃，此時停止預(yù)熱。對附圖的說明附圖1是單螺紋雙螺桿螺旋推進反應(yīng)器的主反應(yīng)段的簡單示意圖，由左旋與右旋兩個螺桿和筒體組成，靠電機驅(qū)動齒輪帶動螺桿轉(zhuǎn)動，進行推進和混勻物料。
附圖2是本發(fā)明的一個簡單流程示意圖。
權(quán)利要求
1.一種堿解加工硼礦的方法，其特征是將焙燒后的硼礦熟礦粉與燒堿和水連續(xù)投入帶有螺桿裝置的反應(yīng)器中，通過螺桿的旋轉(zhuǎn)，混勻並推進物料，物料從反應(yīng)器入口向出口“流動”，調(diào)節(jié)螺桿轉(zhuǎn)速控制物料在反應(yīng)器中的停留時間，分解后的物料連續(xù)“流出”反應(yīng)器。
2.一種按照權(quán)利要求
1所述的方法，其特征是將品位為10～25%的硼鎂礦熟礦粉與燒堿和水按液固比0.4～1.2、過量堿20～140%的比例連續(xù)投入帶有螺桿裝置的反應(yīng)器中，通過螺桿的旋轉(zhuǎn)，混勻並推進物料，物料從反應(yīng)器入口向出口“流動”，調(diào)節(jié)螺桿轉(zhuǎn)數(shù)控制物料在反應(yīng)器中的停留時間最長不超過30分鐘，分解反應(yīng)后的物料連續(xù)流出反應(yīng)器。
3.一種按照權(quán)利要求
1和2所述的方法，其特征是所說的帶有螺桿裝置的反應(yīng)器是一種單螺紋的雙螺桿螺旋推進反應(yīng)器。
4.一種按照權(quán)利要求
1和2所述的方法，其特征是所說的液固比一般控制在0.4～1.2，最佳液固比控制在0.5～0.9。
5.一種按照權(quán)利要求
1和2所述的方法，其特征是所說的過量堿一般控制在20～140%，最佳過量堿控制在60～100%。
6.一種按照權(quán)利要求
1和2所述的方法，其特征是所說的停留時間一般最長不超過30分鐘，最好控制在10～20分鐘。
專利摘要
本發(fā)明將經(jīng)過焙燒的硼礦粉與燒堿和水連續(xù)投入一帶有螺桿裝置的反應(yīng)器中，通過螺桿的旋轉(zhuǎn)，混勻并推進物料，物料從反應(yīng)器入口向出口“流動”，調(diào)節(jié)螺桿轉(zhuǎn)速控制物料在反應(yīng)器中的停留時間，使分解率達到85％以上，分解反應(yīng)后的物料連續(xù)“流出”反應(yīng)器。
文檔編號C01B35/00GK86107024SQ86107024
公開日1988年6月1日 申請日期1986年10月16日
發(fā)明者李國忠, 孫美容, 鄒本衡 申請人:化工部天津化工研究院導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan