CN103305691A - 一种大型硫酸常压强化浸出槽 - Google Patents

Abstract

一种大型硫酸常压强化浸出槽，供热装置与浸出槽装置连接，浸出槽顶盖板为平顶设计，浸出槽槽底为椭圆形封头槽底；夹套壁、夹套顶和夹套间接管设在浸出槽顶盖板上，夹套间接管的一侧设有夹套间接管小孔；搪瓷加热管在夹套间内设有搪瓷加热管侧面小孔；中心小管固定在搪瓷加热管内并与环形风管连通，中心小管通过搪瓷加热管侧面小孔和夹套间接管小孔与夹套间连通；搅拌装置安装在浸出槽装置中部，中间贮槽装置与浸出槽槽底连接，冷却装置与浸出槽槽体的上端连通。本发明能够保证浸出槽有尽量大的有效容积，稳定提高镍钴的浸出率，并保证足够高的浸出温度和很好的搅拌混合效果。

Description

一种大型硫酸常压强化浸出槽

技术领域

本发明涉及有色金属湿法冶炼技术领域，具体是一种大型硫酸常压强化浸出槽。

背景技术

当前世界处理难处理矿的湿法冶炼都朝着强化浸出的方向发展，而强化浸出的手段多半是采用高压釜的高压浸出，国际上最明显的是高压浸出处理低品位红土镍矿原矿。因为当前能够处理红土镍矿的两大方法就是：湿法冶炼采用高压浸出处理低镁型红土镍矿生产电解镍或者镍化合物；火法冶炼采用回转窑-电炉（RKEF）法处理低铁的红土镍矿生产镍铁。

锌精矿的高压浸出在国内已经有人研究，也投入了生产，国内还有采用了富氧密闭高温浸出锌精矿的先进工艺。我国有世界独一无二的钼镍矿，也有不少单位在研究加压氧化浸出，并取得了一定的成绩。

国内青海元石山镍矿曾经做过加压硫酸浸出的试验，认为技术上是可行的，在250℃、4MPa的浸出条件下，镍浸出率高达98％，钴也可以达到93％以上。但加压酸浸工艺对于青海元石山镍项目来说存在如下的不利因素，实际上也是高压浸出的一般问题：

①生产工艺复杂，工艺环节多，辅助配套设施较多。主要工序包括矿石原料制备、矿浆预热、高压锅炉站、加压酸浸、减压闪蒸、矿浆中和、浸出渣浓密洗涤、溶液除杂、硫化沉淀镍钴、废水废渣处理、尾矿设施等l1个主要工序。

②对设备质量要求较高。国内厂家尚不具备加工制造150m³以上、耐压5MPa的高压釜和4～5MPa高压泵的能力，高压釜和高压泵需进口解决或委托国外厂家设计制造，设备投资大。

③试剂消耗高。由于采用250℃、4MPa的浸出条件，浸出后液游离酸仍高达40g/L左右，致使大量的铁被浸出，因而酸耗较大，每吨矿石浸出酸耗约300Kg·H₂SO₄，考虑到元石山红土镍矿的镍含量较低，按含镍0.97％、镍回收率95％计算，折合吨镍的硫酸消耗将高达33t。

④加压釜结疤严重。目前影响红土镍矿湿法加压酸浸冶炼厂的一个重要问题是加压釜的结疤问题。由于结疤严重，生产厂家每年不得不浪费2～3个月的时间，停产清除加压釜的结疤。

此后，国内没有出现过采用高压浸出红土镍矿的工艺。

由于矿产资源不断贫乏，低品位矿和复杂矿采用原来的冶炼工艺已经无法冶炼处理，今后发展方向主要是强化浸出，强化浸出是实现冶炼工艺绿色环保，矿产资源循环利用的有力措施。

2013年4月1日的中国专利201310111769.6公开了一种用硫酸常压强化浸出红土镍矿的方法，该方法能够使镍钴的浸出率超过国外高压浸出的指标，采用该方法强化浸出红土镍矿的结果达到镍浸出率99.96wt%，钴浸出率98.48wt%，浸出渣达到含Ni0.0020wt%，含Co0.00093wt%的突出效果。

与传统的加压酸浸红土镍矿的工艺相比较，硫酸常压强化浸出红土镍矿新工艺的优点是：

①所需设备，即硫酸常压强化浸出槽结构简单，自己可以设计，国内可以制造，所需材料及辅助设施在国内都可以解决，而且造价低。

②原料球磨以后无需预热，球磨的矿浆泵入强化浸出槽之后，紧接着加入浓硫酸，由于浓硫酸的稀释放热，矿浆则可自动升温达到预热要求。

③采用中国专利ZL201220345479.9公开的一种搪瓷加热装置，由热风炉提供热风，生产热风比生产蒸汽的成本低，用于加热浸出以后的二次风直接返回热风炉，稍经加热，始终循环返回使用，热能利用率高。

④由于这种搪瓷加热装置具有耐冷、热冲击的性能，在由热风升温并恒温到浸出终点时，可自动关闭进热风的阀门，打开进冷风的阀门进行降温，降温达到要求后进行过滤，降温产生的二次风又返回热风炉循环使用，操作安全可靠，无需采用具有安全隐患的减压闪蒸工序；

⑤由于浸出溶剂的硫酸浓度高，被浸出元素结晶析出在浸出渣中，浸出母液返回浸出红土镍矿。根据中国专利201310112721.7公开的一种红土镍矿中镁铁综合利用的方法，所有被硫酸浸出的元素都生成了硫酸盐，这些除硫酸镁以外的硫酸盐用活性氧化镁中和沉淀后，又得到硫酸镁，那么中和后液中就有了两份硫酸镁，其中一份是用活性氧化镁中和沉淀镍钴铁铝铜铬锰锌产生的硫酸镁，另一份是用硫酸浸出红土镍矿中的镁得到的硫酸镁，两份硫酸镁合并热分解以后获得两份SO₂制出两份硫酸，同时产生两份活性氧化镁。两份硫酸全部返回用于浸出红土镍矿中的镁和镍钴铁铝铜铬锰锌；这两份活性氧化镁，其中一份用作沉淀镍钴铁铝铜铬锰锌获得氢氧化物分离回收各元素，沉淀后的溶液又是硫酸镁，又产出活性氧化镁，始终在系统中循环使用，另一份活性氧化镁是高附加值的活性氧化镁产品，如果煅烧成高纯氧化镁出售，国家大量需要。所以硫酸常压强化浸出工艺，不存在多消耗硫酸的问题。

⑥硫酸常压强化浸出红土镍矿，不存在浸出槽结疤的问题，而且任何类型的红土镍矿都可以处理，扩大了处理红土镍矿及其他低品位矿的范围。

用硫酸进行常压强化浸出与钛铁矿的酸解法生产钛白粉的工艺相近但并不相同。正是有了酸解锅的耐高温防腐蚀的措施和经验，借鉴到硫酸常压强化浸出槽的制造上，所以硫酸常压强化浸出工艺才有了实施的可能性，钛铁矿的酸解方法中通常是采用80％以上的硫酸，反应剧烈迅速，在5～30min内完成，反应最高温度达250℃，由于硫酸的沸点为338℃，所以能够适应这一要求。硫酸常压强化浸出工艺也是因为硫酸的沸点高才能实现高温浸出。所不同的是，酸解法熟化温度更高，使物料变成了固体，不能机械搅拌，只能在加水后采用高压空气和高压蒸汽搅动。

硫酸常压强化浸出不需要熟化到250℃，而是控制在160℃，采用搅拌机进行搅拌浸出，浸出时间也是在30min以内完成。采用酸解法生产钛白粉，产生大量的废酸很难处理，硫酸常压强化浸出工艺的耗酸量基本上是理论量，浸出母液中的硫酸循环返回使用，没有废酸。

既然硫酸常压强化浸出工艺有许多优点，现在的关键问题就是要设计制造出一种完全能满足硫酸常压强化浸出工艺要求的工业化大型浸出槽。

发明内容

本发明的目的是提供一种大型硫酸常压强化浸出槽，保证浸出槽有尽量大的有效容积，能够稳定提高镍钴的浸出率，同时，也使所有能够被硫酸溶解的金属元素绝大部分被浸出，保证足够高的浸出温度和很好的搅拌混合效果。

本发明通过以下技术方案达到上述目的：一种大型硫酸常压强化浸出槽，包括供热装置、浸出槽装置、搪瓷加热装置、搅拌装置、中间贮槽装置和冷却装置，

所述的供热装置包括高温高压风机、总风管、第二总风管、连接管和环形风管，总风管上设有第一阀门和第二阀门，第二总风管上设有第三阀门和第四阀门；高温高压风机分别通过第二阀门和第三阀门与总风管和第二总风管连接；总风管通过若干个连接管与环形风管连接；

所述的浸出槽装置包括浸出槽槽体、浸出槽顶盖板和浸出槽槽底，浸出槽槽体和浸出槽顶盖板通过第七法兰连接；浸出槽顶盖板为平顶设计，浸出槽顶盖板上设有与矿浆浓硫酸母液输入管连通的接口；浸出槽槽底为椭圆形封头槽底；

所述的搪瓷加热装置包括中心小管、搪瓷加热管、夹套壁、夹套顶和夹套间接管；夹套壁、夹套顶和夹套间接管设在浸出槽顶盖板上，由夹套壁、夹套顶和浸出槽顶盖板组成的空间为夹套间，夹套顶通过夹套间接管和第六法兰与浸出槽顶盖板连接；夹套间接管的一侧设有夹套间接管小孔；搪瓷加热管布置在浸出槽槽体内侧，从第六法兰穿过，并通过夹套间接管进入浸出槽槽体内，搪瓷加热管通过第五法兰与夹套间接管连接，搪瓷加热管在夹套间内设有搪瓷加热管侧面小孔；中心小管穿到搪瓷加热管内部，中心小管通过第四法兰与搪瓷加热管固定并与环形风管连通，中心小管通过搪瓷加热管侧面小孔和夹套间接管小孔与夹套间连通；

所述的搅拌装置包括电动机、减速机、搅拌机支架、中心孔密封法兰盖板、搅拌轴、搅拌桨叶、搅拌轴下轴承座和搅拌轴支架，中心孔密封法兰盖板通过第一法兰固定在浸出槽顶盖板上的中部，搅拌机支架通过第二法兰和加强筋固定在中心孔密封法兰盖板上，减速机和电动机安装在搅拌机支架上；搅拌轴的上端通过第三法兰与减速机连接，通过搅拌轴上端密封座与中心孔密封法兰盖板密封连接，搅拌轴的下端与搅拌轴下轴承座连接，搅拌轴下轴承座安装在搅拌轴支架上，搅拌轴支架安装在浸出槽槽底上；搅拌桨叶安装在搅拌轴上；

所述的中间贮槽装置包括中间贮槽、波纹管、放料阀和出料口接管，出料口接管与浸出槽槽底连接，并通过出料口接管法兰和出料口法兰盖与放料阀连接，放料阀通过波纹管与中间贮槽连接；

所述的冷却装置包括矩形排汽弯管、排汽圆管和冷凝水接取槽，浸出槽槽体的上端设有蒸汽出口，蒸汽出口的前方设有弧形矿浆阻挡槽，矩形排汽弯管与蒸汽出口连通；排汽圆管的一端通过地方天圆接头与矩形排汽弯管连接，另一端与冷凝水接取槽连接；排汽圆管内设有风冷蛇管。

进一步地，所述的搅拌桨叶包括上层搅拌桨叶、中层搅拌桨叶和底层搅拌桨叶，搅拌桨叶的直径为浸出槽槽体直径的1/3～1/4，底层搅拌桨叶为开启弯叶涡轮式，中层搅拌桨叶为开启折叶涡轮式，上层搅拌桨叶为开启平直叶涡轮式。

更进一步地，所述的浸出槽槽体内侧设有浸出槽防腐内衬。

本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：

（1）将浸出槽槽底设计为椭圆形封头槽底，能够增大浸出槽的有效容积。

（2）为方便安装搪瓷加热装置，浸出槽顶盖板为平顶设计，浸出槽顶盖板上设有夹套间，能够增加浸出槽顶盖板的强度。

（3）当需要升温加热时，热风由总风管分配给各条环形风管，由各条环形风管再分配到下属的中心小管，一直进到搪瓷加热管的管底，热风往上返回来时，通过搪瓷加热管的搪瓷壁与矿浆进行热交换，矿浆温度升高，而热风却降低温度成为二次风，所有从搪瓷加热管返回出来的二次风全部进入夹套间，由总风管从夹套壁引出，由于工艺要求浸出矿浆需要加热到160℃，所以二次风也会有160℃以上的温度，返回热风炉稍经加热后即可循环使用。

（4）由于搪瓷加热管在浸出槽槽体内既要起到使矿浆加热升温的作用，也要起到使矿浆冷却降温的作用，当升温达到160℃，并且恒温达到30分钟之后，就要开始降温，使矿浆冷却到80～100℃才能过滤，冷却时进冷风的路线恰好与进热风的路线相反，使用同样的一台高温高压风机，自动将第二阀门和第四阀门关闭，打开第三阀门和第一阀门，从第三阀门进冷风，冷风首先进入夹套间，与原来接近矿浆温度的二次风相混合，得到既不是高温热风也不是常温下的冷风，而是温度不太低的冷风，从密封的夹套间通过夹套间接管小孔和搪瓷加热管侧面小孔进入搪瓷加热管与隔热保温的中心小管的夹缝间，通过搪瓷加热管的搪瓷壁与热矿浆进行热交换时，降低对搪瓷层的冷冲击，进入搪瓷加热管与中心小管的夹缝间的风逐渐成为低温风，加速与热矿浆进行热交换，被加热的二次风的温度逐渐升高，从搪瓷加热管的底部沿隔热保温的中心小管往上返回，进入环形风管，再通过连接管进到总风管，因为工艺对降温的要求是达到80～100℃，降温的二次风也会不低于80℃，能够回收热量，从第一阀门返回热风炉，继续循环使用。

（5）将蒸汽出口设在浸出槽槽体的顶侧面，便于安装搪瓷加热管，同时冷却装置的设置能够避免水蒸汽弥漫污染环境。

（6）底层搅拌桨叶为开启弯叶涡轮式，位于浸出槽槽底之内，无搪瓷加热管的阻挡，能够将下沉的矿浆向浸出槽边沿推送，由于浸出槽槽底的隔阻，矿浆沿槽壁向上翻滚，中层搅拌桨叶为开启折叶涡轮式，尽量将矿浆向上抬，上层搅拌桨叶为开启平直叶涡轮式，通过搪瓷加热管的重重阻碍，不容易在中心形成漩涡，保持液面为相对平稳的波浪形，能够避免矿浆溢入蒸汽出口。

（7）浸出槽的整体是可拆式结构，电动机、减速机和搅拌机支架组成可拆的整体，拆卸时，用两个半圆筒夹紧搅拌轴，通过搅拌轴上端密封座将搅拌轴的第三法兰及第二法兰顶住，拆开第一法兰的螺栓，则可将电动机、减速机和搅拌机支架吊出来。

（8）浸出槽槽体按照钛白粉酸解锅的要求进行防腐处理，搅拌轴、搅拌桨叶、搅拌轴下轴承座、下轴承座支架、出料口接管和出料口接管法兰涂覆有抗酸碱和有机溶剂的聚四氟乙烯，具有较好的密封性、高润滑不粘性、电绝缘性和的抗老化能力，能够在+250℃至-180℃的温度下长期工作，允许骤冷骤热，或冷热交替操作。浸出槽顶盖板主要功能是保温，浸出槽顶盖板、夹套间接管的两面、夹套顶和夹套壁的内表面、搅拌机支架、中心孔密封法兰盖板的内表面和冷却装置的内表面涂覆有RLHY-12系列耐高温隔热保温涂料，具有防水、防火、防腐、耐磨和绝缘的优点，隔热保温效率达90％以上，根据使用温度的情况，可选用RLHY-12/300型号的涂料。

（9）由于本发明具有很好的密封性能，也采取了可靠的防腐措施，所以能够用于处理不利于焙烧制硫酸的低品位硫化物矿，将硫化物矿在强化浸出槽的硫酸浸出温度达到160℃的时候，向浸出矿浆中滴加硝酸，边加边反应，不让硝酸在槽内积存，能够防止发生冒槽事故，如果偶尔出现冒槽事故，本发明的蒸汽出口能够帮助消除冒槽事故的安全隐患，硝酸在反应过程中分解成NO和NO₂挥发，通过蒸汽出口，进入稀硝酸吸收系统。这种硫酸常压强化浸出的方法，既能加大硫酸浸出的反应速度，也能使硫酸不可溶解的元素，变成了硫酸可溶的元素，生成硫酸盐，同样结晶析出在浸出渣中，在160℃高温下的浸出渣已经完全脱硝，所以向硫酸强化浸出矿浆中滴加硝酸，浸出过程并未消耗硝酸，硝酸只是起氧化催化作用，硝酸分解以后采用稀硝酸吸收生成45%浓度的硝酸循环返回使用，这种在高温硫酸浸出矿浆中滴加硝酸浸出硫化物矿的操作方法扩大了本发明的应用范围。

（10）长期以来，辉钼矿精矿焙烧产生的SO₂浓度低，不利于制硫酸而污染环境，近年引进美国自动化程度高的多膛炉焙烧，解决了辉钼矿精矿的焙砂含硫达到炼钼铁的质量要求问题，同时引进丹麦的WSA制酸方法，使得美国多膛炉焙烧产生的SO₂只有2.5～3%也能制硫酸，解决了低浓度SO₂污染环境的问题。国外从20世纪50年代初就有了高压氧浸钼精矿的研究，国内2007年也有了硝酸中通入氧气加压浸出钼精矿的研究，其中80％的钼以钼酸或三氧化钼形式进入浸出渣中，几乎全部铼和20％钼及大部分铜铁锌钾钠等杂质进入溶液。国内采用硫酸通入纯氧或者纯硝酸加压浸出钼镍矿时，都是其中的钼一部分进入溶液，一部分留在渣中。而硫酸常压强化浸出钼镍矿焙砂或者在硫酸常压强化浸出时滴加硝酸强化浸出钼镍硫化矿原矿时，都是钼全部进入溶液，浸出率大于97%。如果采用本发明，将浮选的辉钼矿精矿滤饼不用脱水，直接加入本发明调浆、加酸、升温，达到160℃温度时滴加硝酸进行强化浸出，控制0.5～3小时的浸出时间，钼、铼可以98%浸出，钼、铼均以阴离子形态存在于溶液中，而铁等杂质元素都是硫酸盐，以阳离子形态存在，容易采用N235萃取钼、铼而分离铁铜锌，氨水反萃取液通过酸沉钼生产四钼酸铵，沉钼母液采用离子交换吸附回收铼生产高铼酸铵，工艺流程短。留在浸出渣中的元素硫也可回收，元素硫的熔点119.3℃，熔融元素硫的沸点444.6℃，采用中国专利201310037560.X真空回转窑，在同一台窑内同时进行500～600℃的真空脱水和真空蒸馏元素硫，在同一台窑采用中国专利201310037575.6在窑尾罩安装带矿尘返回装置，将粉尘直接返回真空回转窑，最后以窑渣排出。烟气往后进入中国专利201220489290.7发明的一种转鼓收尘装置，控制100℃，在真空下冷凝收集粉状的元素硫，刮刀刮下产品真空包装，而水蒸汽继续往后上升到≥10米高度，内装风冷蛇管的汽水分离器，既回收了热水并将水蒸气的部分热量转入热风，也保持了系统的真空。

（11）我国有许多有色金属冶炼厂，堆积着大量含砷危废烟尘和残渣，本发明人已经发明了4项有关处理红土镍矿的专利，也发明了4台有关处理含砷物料的真空蒸馏脱砷炉窑的专利，如果首先将含砷危废烟尘和残渣直接进行真空蒸馏脱砷，蒸馏残渣采用本发明进行160℃的硫酸常压强化浸出，当蒸馏残渣中含有金属块时进行硫酸滴加硝酸的常压强化浸出，能够将98%以上的有用金属元素全部浸取出来，从强化浸出的溶液中分离回收，就可以变废为宝，也解决了含砷危废物料对环境污染的问题。

附图说明

图1本发明所述的大型硫酸常压强化浸出槽的整体剖视图。

图2是本发明所述的搪瓷加热管按顺向进热风的路线示意图。

图3是本发明所述的搪瓷加热管按反向进冷风的路线示意图。

图4是本发明所述的搅拌轴底端的安装示意图。

图5是本发明所述的搅拌机支架的吊装拆卸示意图。

图6是本发明所述的上层搅拌桨叶的俯视图。

图7是本发明所述的中层搅拌桨叶的俯视图。

图8是本发明所述的底层搅拌桨叶的俯视图。

图9是本发明所述的搪瓷加热装置的俯视图。

具体实施例

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步说明。

如图1所示，一种大型硫酸常压强化浸出槽，包括供热装置、浸出槽装置、搪瓷加热装置、搅拌装置、中间贮槽装置和冷却装置；所述的浸出槽装置包括浸出槽槽体30、浸出槽顶盖板12和浸出槽槽底41，浸出槽槽体30和浸出槽顶盖板12通过第七法兰20连接；浸出槽顶盖板12为平顶设计，浸出槽顶盖板12上设有与矿浆浓硫酸母液输入管24连通的接口；浸出槽槽底41为椭圆形封头槽底，浸出槽槽体30内侧设有浸出槽防腐内衬31。所述的中间贮槽装置包括中间贮槽47、波纹管46、放料阀45和出料口接管42，出料口接管42与浸出槽槽底41连接，并通过出料口接管法兰43和出料口法兰盖44与放料阀45连接，放料阀45通过波纹管46与中间贮槽47连接。所述的冷却装置包括矩形排汽弯管24、排汽圆管26和冷凝水接取槽29，浸出槽槽体30的上端设有蒸汽出口，蒸汽出口的前方设有弧形矿浆阻挡槽28，矩形排汽弯管24与蒸汽出口连通；排汽圆管26的一端通过地方天圆接头25与矩形排汽弯管24连接，另一端与冷凝水接取槽29连接；排汽圆管26内设有风冷蛇管27。

如图1和图3所示，所述的供热装置包括高温高压风机5、总风管6、第二总风管6-1、连接管7和环形风管8，总风管6上设有第一阀门1和第二阀门2，第二总风管6-1上设有第三阀门3和第四阀门4；高温高压风机5分别通过第二阀门2和第三阀门3与总风管6和第二总风管6-1连接；总风管6通过若干个连接管7与环形风管8连接。

如图1、图2和图9所示，所述的搪瓷加热装置包括中心小管9、搪瓷加热管10、夹套壁22、夹套顶21和夹套间接管11；夹套壁22、夹套顶21和夹套间接管11设在浸出槽顶盖板12上，由夹套壁22、夹套顶21和浸出槽顶盖板12组成的空间为夹套间28-1，夹套顶21通过夹套间接管11和第六法兰19与浸出槽顶盖板12连接；夹套间接管11的一侧设有夹套间接管小孔53；搪瓷加热管10布置在浸出槽槽体30内侧，从第六法兰19穿过，并通过夹套间接管11进入浸出槽槽体30内，搪瓷加热管10通过第五法兰18与夹套间接管11连接，搪瓷加热管10在夹套间28-1内设有搪瓷加热管侧面小孔54；中心小管9穿到搪瓷加热管10内部，中心小管9通过第四法兰17与搪瓷加热管10固定并与环形风管8连通，中心小管9通过搪瓷加热管侧面小孔54和夹套间接管小孔53与夹套间28-1连通；

如图1、图4和图5所示，所述的搅拌装置包括电动机59、减速机60、搅拌机支架33、中心孔密封法兰盖板32、搅拌轴35、搅拌桨叶、搅拌轴下轴承座39和搅拌轴支架40，中心孔密封法兰盖板32通过第一法兰14和搅拌轴顶端法兰61固定在浸出槽顶盖板12上的中部，搅拌机支架33通过第二法兰15和加强筋62固定在中心孔密封法兰盖板32上，减速机60和电动机59安装在搅拌机支架33上；搅拌轴35的上端通过第三法兰16与减速机60连接，通过搅拌轴上端密封座34、O形密封圈52和第一聚四氟轴承63与中心孔密封法兰盖板32密封连接，搅拌轴35的下端通过第二聚四氟轴承58与搅拌轴下轴承座39连接，搅拌轴下轴承座39安装在搅拌轴支架40上，搅拌轴支架40安装在浸出槽槽底41上；搅拌桨叶安装在搅拌轴35上；

如图6、图7和图8所示，搅拌桨叶包括上层搅拌桨叶36、中层搅拌桨叶37和底层搅拌桨叶38，搅拌桨叶的直径为浸出槽槽体直径的1/3～1/4，底层搅拌桨叶38为开启弯叶涡轮式，中层搅拌桨叶37为开启折叶涡轮式，上层搅拌桨叶36为开启平直叶涡轮式。

本发明所述的大型硫酸常压强化浸出槽的安装和设计如下：

1、浸出槽装置设计

设计一台200m³有效容积的硫酸常压强化浸出槽，浸出槽槽底41是内直径DN6400mm的非标椭圆形封头，直边高度50mm，减去浸出槽防腐内衬31，实际有效直径φ6200mm，留出蒸汽出口的位置，至蒸汽出口下线的筒体有效高度6600mm，有效容积{V=6.2m²×3.14÷4m×6.6m=199.16m³≈}200m³。为防止矿浆在搅拌时有可能从蒸汽出口溢出，所以200m³的有效容积中没有将椭圆形封头的容积计算在内，实际上椭圆形封头加50mm直边高度的容积是{0.1308×6.2m³+（6.2m²×3.14÷4）×0.05m=}32.68m³，所以液面会降低至蒸汽出口的下线以下，由于搪瓷加热管10占去了一定的容积，在蒸汽出口的前面增设一道弧形矿浆阻挡槽28，其底板可阻止矿浆沿浸出槽壁往上升，万一矿浆超越弧形矿浆阻挡槽28的底板升上来，还有弧形矿浆阻挡槽28的弧形外壁隔着，再万一矿浆越墙而过进入了弧形矿浆阻挡槽28内，待浸出槽出槽时，矿浆液位线下降，通过弧形矿浆阻挡槽28的底板小孔可以流出来。

2、浸出槽顶盖板设计

从浸出槽顶盖板12观察，搪瓷加热管10的布置方式为：浸出槽顶盖板12布置四圈搪瓷加热管10，毎圈之间的距离450mm，浸出槽中心留出φ2048mm吊装孔，搅拌桨叶的直径都是1800mm，留孔的中心圆和搅拌桨叶直径形成的这两个圆的边界还有{（2048mm-1800mm）÷2=}248mm宽度的环形面积空间作为吊装搅拌机构的余地。所以留出这个中间孔的大小，完全可以吊进、吊出搅拌机构的搅拌桨叶。靠近中心这一圈搪瓷加热管10的法兰边沿的切点所形成圆直径φ2267mm，密封法兰盖32的直径φ2230mm，这两个圆的环形空间还有距离{(2267mm-2230mm)÷2=}18.5mm,所以中心孔密封法兰盖32也可以吊装与拆卸。

3、搪瓷加热管的布置

考虑了浸出槽顶盖板中间留空的大小之后，按设计径向距离为450mm布置四圈搪瓷加热管10，从中心向边沿数，第一圈中心线直径φ2640mm，布置搪瓷加热管10的数量18条，管间中心距458mm，第二圈中心线直径φ3540mm，布置搪瓷加热管10的数量24条，管间中心距462mm，第三圈中心线直径φ4440mm，布置搪瓷加热管10的数量30条，管间中心距464mm，第四圈中心线直径φ5340mm，布置搪瓷加热管10的数量36条，管间中心距465mm，管间前后左右的中心距离都接近设计距离的450mm，共安装搪瓷加热管10的总数为{18+24+30+36=}108条。

4、搪瓷加热管的设计

浸出槽有效内表面积{6.2m×3.14×6.6m=}128m²，计算有效容积{6.2m²×3.14÷4×6.6m=199.16m³≈}200m³。搪瓷加热装置包括保温涂料层厚度在内为φ100mm的中心小管9和防腐导热的搪瓷层厚度在内为φ200mm的搪瓷加热管10。根据搪瓷加热管10的外径φ200mm，则每条搪瓷加热管10的有效导热面积{0.2m×3.14×6.6m=}4.1448m²，总导热面积{4.1448m²×108=}447.6m²，为浸出槽有效内表面积的{447.6m²÷128m²=}3.5倍。每条搪瓷加热管10所占有效容积{0.2m²×3.14÷4m×6.6m=}0.207m³，108条搪瓷加热管共占有效容积{0.207m³×108=}22.38m³，占200m³总有效容积的{22.38m³÷200m³=}11.19%。如果加上椭圆形封头及直边高度50mm的容积为{3.14×6.2m³÷24+(6.2m²×3.14÷4×0.05m)=31.18m³+1.5m³=}32.68m³，则搪瓷加热管10所占容积比例为{22.38m³÷(32.68m³+200m³)=}9.62%。

5、搪瓷加热管进热风加热矿浆的路线

进热风加热矿浆时，由一条φ300mm的总风管6通过连接管7供给四条φ250mm的环形风管8，由四条φ250mm的环形风管8分配给108条φ100mm保温隔热的搪瓷加热管10的中心小管9。因为搪瓷层在高浓度硫酸高温下额定使用温度为240℃，加热升温时从φ100mm保温隔热的中心小管9进入高温热风，避免了高温热风与无溶液保护的液面以上这一段搪瓷加热管10的搪瓷层接触，保护了搪瓷加热管10的搪瓷层。当热风进到搪瓷加热管10的管底再返回时，热风沿φ100mm保温隔热的中心小管9与具有耐热、防腐、导热的搪瓷层的φ200mm搪瓷加热管10的夹缝间上升，在此上升过程中高温热风与低温矿浆进行热交换，矿浆被加热，热风则被降温，被降温的热风称为二次风，二次风上升到夹套间28-1时，此处搪瓷加热管10的侧面开有φ100mm的搪瓷加热管侧面小孔54，夹套间接管11的侧面也开有φ100mm的夹套间接管小孔53，夹套间接管11的上端有法兰19连接密封，夹套间接管11的下端向浸出槽开口，在此处采用石墨石棉垫55、密封环56和硅橡胶密封圈57将夹套间接管11的内壁与搪瓷加热管10的外壁的夹缝挤紧密封，所以整个夹套间28-1是密封的，全部二次风都会进入这个密封的夹套间28-1内，才能使加热升温的风以及冷却降温的风，在这个夹套间28-1形成通路。

6、矿浆冷却降温的操作方法

当浸出温度达到160℃，也恒温了30分钟之后，由温度和时间自动控制关闭第二阀门2和第四阀门4，打开第三阀门3和第一阀门1，高温高压风机5的吸入口也关闭进热风的阀门，打开进冷风的阀门，冷风通过第三阀门3进入浸出槽顶盖板12上的夹套间28-1，与浸出时还有约160℃的二次风混合，混合的空气温度必定高于常温，接近100～120℃，减少了对搪瓷层的冷冲击，逐渐使进入的风在夹套间28-1接近常温，加速矿浆的冷却。通过矿浆的热传递，冷却的二次风也有一定的温度，不过温度在逐渐降低，但是绝不会低于80℃，因为工艺要求将矿浆温度降低到80～100℃就可以过滤了，所以冷却降温的二次风也通过第一阀门1排出返回热风炉。

7、浸出矿浆出料口的设计

浸出槽采用DN300mm的气动陶瓷插板阀或者其他形式内衬聚四氟乙烯的阀门作为放料阀45。出料口接管42的直径为DN800mm，出料口接管法兰43开孔DN500mm，出料口接管42的直径DN800mm，与开孔DN500mm之间有一个环形的台阶面，在这个台阶面上均分割开了4条缝，坎进了支撑搅拌轴35的搅拌轴下轴承座39及其聚四氟乙烯轴承的4个下轴承支架40，割开了4条缝的出料口接管法兰43与出料口法兰盖44连接，出料口法兰盖44中心开孔与口径DN300mm的放料阀45连接。在出料口法兰盖44上也有一个从φ780mm到DN300mm的环形平台，这4个下轴承支架40的重量以及所承受的压力都落在这个平台上，但是设计上考虑了下轴承支架40只起防止搅拌轴摆动的作用，没有承重的要求，但实际上也能承重。放料阀45与波纹管46连接，波纹管46与中间贮槽47连接，浸出槽槽底41是可拆卸的零部件。

8、设计放出矿浆的中间贮槽

中间贮槽47有63m³容积，是两端为椭圆形封头的卧式贮槽，筒体直径DN1000mm，长度5000mm，两端为椭圆形封头，为便于内衬，有一端的封头采用第八法兰48连接。中间贮槽47的下面均分布置了7个DN80mm的出口49，可以安装7台压滤机同时过滤。中间贮槽47另一端头的顶部安装了一条溶液压力平衡管，其高度已经超过浸出槽顶边，为防止万一的冒槽事故，平衡压力管的出口对准了浸出槽内。在中间贮槽47的顶部安装的压力平衡管上安装了两个DN50阀门，分别为第五阀门50和第六阀门51，关闭向上与平衡管平行方向的第六阀门51，将与平衡管垂直的水平支管方向的第五阀门50连接空压机，可以解决浸出槽放料阀出口被堵，以及中间贮槽下面出口被堵的问题。

Claims (3)

1.一种大型硫酸常压强化浸出槽，包括供热装置、浸出槽装置、搪瓷加热装置、搅拌装置、中间贮槽装置和冷却装置，其特征在于：

所述的供热装置包括高温高压风机、总风管、第二总风管、连接管和环形风管，总风管上设有第一阀门和第二阀门，第二总风管上设有第三阀门和第四阀门；高温高压风机分别通过第二阀门和第三阀门与总风管和第二总风管连接；总风管通过若干个连接管与环形风管连接；

所述的浸出槽装置包括浸出槽槽体、浸出槽顶盖板和浸出槽槽底，浸出槽槽体和浸出槽顶盖板通过第七法兰连接；浸出槽顶盖板为平顶设计，浸出槽顶盖板上设有与矿浆浓硫酸母液输入管连通的接口；浸出槽槽底为椭圆形封头槽底；

所述的搪瓷加热装置包括中心小管、搪瓷加热管、夹套壁、夹套顶和夹套间接管；夹套壁、夹套顶和夹套间接管设在浸出槽顶盖板上，由夹套壁、夹套顶和浸出槽顶盖板组成的空间为夹套间，夹套顶通过夹套间接管和第六法兰与浸出槽顶盖板连接；夹套间接管的一侧设有夹套间接管小孔；搪瓷加热管布置在浸出槽槽体内侧，从第六法兰穿过，并通过夹套间接管进入浸出槽槽体内，搪瓷加热管通过第五法兰与夹套间接管连接，搪瓷加热管在夹套间内设有搪瓷加热管侧面小孔；中心小管穿到搪瓷加热管内部，中心小管通过第四法兰与搪瓷加热管固定并与环形风管连通，中心小管通过搪瓷加热管侧面小孔和夹套间接管小孔与夹套间连通；

所述的搅拌装置包括电动机、减速机、搅拌机支架、中心孔密封法兰盖板、搅拌轴、搅拌桨叶、搅拌轴下轴承座和搅拌轴支架，中心孔密封法兰盖板通过第一法兰固定在浸出槽顶盖板上的中部，搅拌机支架通过第二法兰和加强筋固定在中心孔密封法兰盖板上，减速机和电动机安装在搅拌机支架上；搅拌轴的上端通过第三法兰与减速机连接，通过搅拌轴上端密封座与中心孔密封法兰盖板密封连接，搅拌轴的下端与搅拌轴下轴承座连接，搅拌轴下轴承座安装在搅拌轴支架上，搅拌轴支架安装在浸出槽槽底上；搅拌桨叶安装在搅拌轴上；

所述的中间贮槽装置包括中间贮槽、波纹管、放料阀和出料口接管，出料口接管与浸出槽槽底连接，并通过出料口接管法兰和出料口法兰盖与放料阀连接，放料阀通过波纹管与中间贮槽连接；

所述的冷却装置包括矩形排汽弯管、排汽圆管和冷凝水接取槽，浸出槽槽体的上端设有蒸汽出口，蒸汽出口的前方设有弧形矿浆阻挡槽，矩形排汽弯管与蒸汽出口连通；排汽圆管的一端通过地方天圆接头与矩形排汽弯管连接，另一端与冷凝水接取槽连接；排汽圆管内设有风冷蛇管。

2.根据权利要求1所述的大型硫酸常压强化浸出槽，其特征在于：所述的搅拌桨叶包括上层搅拌桨叶、中层搅拌桨叶和底层搅拌桨叶，搅拌桨叶的直径为浸出槽槽体直径的1/3～1/4，底层搅拌桨叶为开启弯叶涡轮式，中层搅拌桨叶为开启折叶涡轮式，上层搅拌桨叶为开启平直叶涡轮式。

3.根据权利要求1或2所述的大型硫酸常压强化浸出槽，其特征在于：所述的浸出槽槽体内侧设有浸出槽防腐内衬。

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