发明内容
本发明的目的是提供一种能够去除碳化硼冶炼烟气中的杂质,提纯其中的硼矸,且成本低、效益高的方法及设备。
上述目的是由以下技术方案实现的:提供一种碳化硼冶炼烟气硼矸回收方法,包括把碳化硼冶炼烟气进行过滤,留下固体粉尘,其特点是:把所说的粉尘放入水中加热使硼矸溶解,得到含有固体杂质的硼矸溶液,再对溶液进行过滤,即可分离出杂质,滤得硼矸溶液,再将硼矸溶液降温结晶,去除水分,得到硼酸。
所说的硼矸溶解的水温≥95℃。
所说的滤得的硼矸溶液降温结晶温度低于≤35℃。
所说的滤出的硼矸溶液,用硫酸调整达到硼酸的含酸浓度,再进入结晶罐,冷却到30—35℃,按硼矸量的0.01%加入精制硼矸颗粒为结晶促进剂,经两次冷却结晶,溶液中的硼酸结晶成固态,然后进入离心机脱水,形成含水4%--7%的硼酸。
所说的碳化硼冶炼烟气硼矸回收所采用的设备包括以电热和/或蒸汽为热源的反应釜,反应釜设有进口和出口,进口与粉尘上料器相配合,出口通过输送管与压滤机相连通,压滤机下面设有接液槽,接液槽通过管路与结晶罐的入口相连,结晶罐设有循环水冷套,结晶罐的出料口通过管路与离心脱水机相连。
所说的结晶罐内设有螺旋管状循环水管。
所说的结晶罐设有一个或两个。
所说的反应釜与压滤机之间设有初滤器。
所说的离心脱水机的排水口通过管道与母液槽的进口相连,母液槽的出口通过管道与反应釜相连。
所说的离心脱水机的卸料口与烘干机相连。
本发明的有益效果是:能够回收粉尘中90%以上的硼矸,避免了资源浪费和环境污染,工艺步骤简单,设备造价低廉,经济效益和环境效益显著双赢。
具体实施方式
第一种实施例:如图1所示的工艺流程是把粉尘加入水中,加热至95℃以上,硼矸溶解,溶液过滤,滤液冷却结晶,再经脱水,即可得到硼酸。
图2介绍了一套能够完成上述工艺的设备:用以盛装热水的容器是反应釜1,反应釜1以电热和/或蒸汽为热源,反应釜设有进口和出口,进口与粉尘上料器相配合,出口通过输送管与压滤机2相连通,压滤机2下面设有接液槽3,接液槽3通过管路与结晶罐4的入口相连。结合图3可见,结晶罐4罐体的四周设有双层壁板围成的水套6,水套6设有进水口7和出水口8的,进水管7和出水管8与冷水源构成循环回路,结晶罐4设有循环水冷套,结晶罐的出料口通过管路与离心脱水机5相连。
工作时,把约含70%硼酐(B2O3)的回收粉尘投入反应釜1中,加水,加水量以能溶解全部硼矸为下限,通过电加热或蒸汽加热或两种热源的结合加热,把反应釜内的水加热至95℃以上,硼酐(B2O3)溶解为硼酸溶液。而硅、石墨等其它成分的化合物仍然为固态,反应釜1中形成了以硼酸溶液为主的固溶物。将固溶物通过初滤器,滤除较大颗粒杂质,然后再进入压滤机2过滤。压滤机2可采用市售的板框式压滤机,其机体是由可折叠的多皱褶滤布围成的容器,盛装混合液体后,通过压缩使液体滤出,到下面的接液槽3里面,压滤机2内的杂质适时取出,再把接液槽3中的液体泵入结晶罐4。通过冷水冷却罐内溶液,当罐内液体温度达到30—35℃,硼酸即可形成固态的晶体,然后把结晶液送入离心脱水机5脱水,得到含水4%--7%左右的硼酸,即可用于碳化硼结晶块的生产。
第二种实施例:如图4所示,结晶罐4除了周围的水套6、进水口7、出水口8以外,在罐内还设有至少一套螺旋管9,螺旋管9两端接入水套6,当然也可以单独接出罐体外,与冷水源相接。工作时,螺旋管9与水套6一起进行冷水循环,其作用是增加罐内的换热面积,提高冷却的效率。
第三种实施例:如图5所示的工艺流程,也是把硼酐(B2O3)占70%左右的回收粉尘投入水中,加热使硼矸溶解,再进行压滤,滤出的液体进行两次结晶,在分离去水,得到的湿晶体进行烘干,即得到可用作冶炼原料的硼酸。
完成上述工艺的设备如图6所示:反应釜1以电热和/或蒸汽为热源,反应釜设有进口和出口,进口与粉尘上料器相配合,出口通过输送管与压滤机2相连通,压滤机2下面设有接液槽3,接液槽3通过管路与结晶罐4的入口相连。这里结晶罐有两个。结晶罐后面接离心脱水机5,离心脱水机5分别通过管道与烘干机10及母液槽12相连,烘干机与储料仓11相连,母液槽12通过管道与反应釜1相连。
工作时,含70%硼酐(B2O3)的回收粉尘投入反应釜1中,加水,加热至95℃以上,硼酐(B2O3)溶解为硼酸溶液。而硅、石墨等其它成分的化合物仍然为固态,将反应釜1中的固溶物通过初滤器后再进入板框压滤机2过滤。滤出液体落到下面的接液槽3里面,压滤机2内的杂质适时取出,接液槽3中的液体泵入结晶罐4。滤液可同时进入两个结晶罐,也可以先进入第一个结晶罐4,再由第一个结晶罐进入第二个结晶罐。前者相当于增大了结晶罐的体积,后者相当于延长了结晶的过程,可视情况选用。罐内液体温度达到30—35℃,硼酸即可形成固态的晶体,然后把结晶液送入离心脱水机5脱水,得到含水4%--7%左右的硼酸,即可用于碳化硼结晶块的生产。分离的废水里面还含有少量的硼酸,可集中到母液槽12,再送入到反应釜1中重复使用。这样即可实现完全的闭路循环,可认为硼酸得到了完全的利用,还可以节约部分用水。
第四种实施例:如图7所示的工艺流程与前例基本一致,反应釜1中加入水和粉尘,加热至95℃后,硼酐(B2O3)溶解为硼酸溶液,而硅、石墨等成分的化合物仍为固态。再通过初滤去除大颗粒,在送入板框压滤机过滤,排出杂质,再将滤液进入结晶罐在30—35℃下经两次冷却结晶,使硼酸结晶成固态。然后进入离心机5脱水,得到含水4%--7%左右的硼酸,即可作为原料投入到碳化硼结晶块的生产中。被甩出的液体进入地下回收槽用泵打入母液罐,以备下一次投入热水反应釜1中再次提取。所不同的有两点:
一、经压滤机滤出的硼酸溶液经测试得到酸度指标,参照硼酸的含酸浓度标准,不足部分加入硫酸补足。
二、按事先测得硼矸量的0.01—0.02%加入结晶剂,结晶剂可采用精制硼矸微小颗粒,即硼矸精,可自制,也可以购买。结晶剂经搅拌均匀散布在溶液中,成为许多结晶的内核,促使结晶快速进行。
实验证明,补酸看显著提高硼酸的质量,加入结晶剂可使结晶时间缩短20%,得率提高3%以上。在硼酸质量较差,结晶时间较长的情况下,可选用。