CN106185961A - 一种以石墨尾矿为原料制备气相白炭黑的工艺及装置 - Google Patents

一种以石墨尾矿为原料制备气相白炭黑的工艺及装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种以石墨尾矿为原料低温制备气相白炭黑的工艺，该工艺中以石墨尾矿等废弃物作为原料，将其与含氟酸液、盐酸以及硝酸进行反应，制备成高附加值的产物气相白炭黑并回收石墨粉，所制得的产物中SiO2含量大于99.9％，其多点BET法测定比表面积不小于380m2/g，达到了变废为宝的效果；上述制备工艺中所产生的酸性气体经负压水吸收罐吸收后，能够制得对应的酸液，当酸液浓缩到一定的浓度后可循环使用。同时本发明还提供了用于上述工艺中的生产装置，该生产装置所用到的零部件均为化工厂常用器具，成本低廉，能够实现大规模工业化生产。

Description

一种以石墨尾矿为原料制备气相白炭黑的工艺及装置
技术领域
本发明涉及一种利用石墨尾矿制备气相白炭黑的工艺方法及装置，属于化工提纯及环保技术领域。
背景技术
石墨是一种重要的非金属矿物材料之一，它广泛用于国民经济的各行各业，尤其是高纯度、高性能的石墨可用于核电站、核材料等尖端科技领域。然而，在制备提纯高纯度、高性能石墨过程中产生大量的石墨尾矿，这些尾矿由于含有少量的石墨，其滑动性较好难以堆高存放。因此存放石墨尾矿一是需要大量的场地，二是会给水资源和空气带来严重污染。因此，科学开发和有效利用石墨尾矿资源，这对于我国石墨行业走可持续发展道路有着重要的现实意义。据相关文献报道，现在的石墨尾矿作如下利用：1，回收有价矿物；2，制备沉淀法白炭黑；3，用于建材行业。
查阅相关资料和中国专利文献，没有发现利用石墨尾矿制备气相白炭黑的相关报道。
发明内容
本发明提供了一种以石墨尾矿为原料，制备气相白炭黑的工艺及装置；它成功地避开了现今气相法制备白炭黑过程中使用氢气和氧气及高温水解的工艺过程，还解决了目前的石墨尾矿不能高效利用的问题，本发明同时还提供了在常温常压下能生产气相白炭黑产品的新工艺技术和生产装置。
实现本发明上述目的所采用的技术方案为：
一种以石墨尾矿为原料制备气相白炭黑的工艺，其特征在于包括以下步骤:(1)、将含氟酸液，与硝酸、盐酸中的一种或两种进行混合，制得混合酸液备用；将石墨尾矿打浆、分级，将分级出来的粒径大于200目的料浆继续磨至200目以下后和分级出来的200目以下的料桨一起，用1.0～2.0T的磁选机进行磁选后，将料浆沉淀、浓缩、脱水后制得石墨尾矿粉备用；
(2)、将混合酸液投入反应釜中，开启反应釜的搅拌装置和反应系统中的废气吸收装置，将石墨尾矿粉投入到反应釜中；
(3)、控制反应釜中的反应温度为75～85℃，混合酸液中的氢氟酸或氟硅酸与石墨尾矿粉中的二氧化硅反应生成四氟化硅气体，该四氟化硅气体与混合酸液中所挥发的酸性气体以及水蒸气一起被负压带入冷却釜中；
(4)、控制冷却釜中的冷却温度为10～40℃，混合气体在冷却釜中反应生成HF、Cl2/NO2、SiO2·nH2O，其中HF和Cl2/NO2被负压从冷却釜中带出，并被水吸收生成可供重复使用的氢氟酸、盐酸/硝酸，SiO2·nH2O凝结吸附在冷却釜中的冷却装置上，收集冷却釜中的SiO2·nH2O；
(5)、将所收集的SiO2·nH2O在真空加热器内进行负压预热，除去其中残留的酸性气体HF和Cl2/NO2，然后再进行干燥，干燥后即可制得气相白炭黑产品，产品中SiO2含量大于99.9％，其多点BET法测定比表面积不小于380m2/g；
(6)、在反应釜中，含氟酸液分解石墨尾矿粉中的硅酸盐矿物；盐酸与硝酸则分解石墨尾矿粉中的剩余金属，分解后的金属以离子和盐的形式留在混合酸液中；反应釜中的物料反应完成后进行过滤，滤渣先进行漂洗后分离出三氟化铝和氟硅酸盐，然后再对剩余滤渣进行浮选和化学提纯，即制得到纯度大于99％的石墨粉。
所述的氢氟酸的质量浓度或体积浓度为2～20％，氟硅酸的质量浓度或体积浓度为5～30％，硝酸的质量浓度或体积浓度为1～30％，盐酸的质量浓度或体积浓度为10％～30％。
步骤(6)中过滤后的滤液送入蒸发器蒸发，蒸发时产生的酸雾气气体用水吸收罐进行二级以上吸收变成酸液，酸液再返回车间再重新利用，未吸收的尾气用酸雾吸收塔进行中和处理后排空；当蒸发器内的酸液蒸发干时，停止蒸发，用水洗涤除去盐分后即可得到铁质混合物料。
本发明还提供了用于上述工艺中的装置，所述装置包括热空气送入系统、化学反应系统、冷却系统以及废气吸收系统，其中热空气送入系统用于储存压缩空气并对空气进行加热后送入化学反应系统中；所述化学反应系统由酸液储罐、料仓和反应釜组成，酸液储罐和料仓的底部通过管道与反应釜相连通，反应釜内设置有搅拌装置，反应釜的内衬为耐温、耐酸、耐磨材料，在反应釜底部的上方，设有一根环形的圆管，圆管上均匀分布有透气孔或透气管，反应釜内设置有一根以上的与环形的圆管相连通的竖管，所述竖管的顶端通过反应釜的釜盖上的管阀与热空气送入系统相连通；釜内壁自上而下或自下而上安装有紧贴釜壁的且呈螺旋线状的四氟毛细管束，该管束的上下两端分别与釜壁外的冷热介质通过其阀门连接，通过给管束内的毛细管通入冷热介质，为釜内反应系统提供加热或冷却。
冷却系统由一级冷却釜和二级冷却釜串联组成；其中一级冷却釜与反应釜相连接，反应釜的釜盖上设有一根与一级冷却釜相连且深入到一级冷却釜底部中央的管道，一级冷却釜的内部设置有冷却装置，一级冷却釜的底部设置有出料阀，一级冷却釜的釜盖上设置有一根与二级冷却釜相连且深入到二级冷却釜底部中央的管道，所述的二级冷却釜的内部设置有冷却装置，二级冷却釜的底部设置有出料阀；二级冷却釜的釜盖上设置有一根与废气吸收系统相连接的管道，所述的废气吸收系统由一个以上的负压水吸收罐和酸雾吸收装置组成，负压水吸收罐的顶部设置有管道且通过管道与酸雾吸收装置中的引风机相连接。
所述的热空气送入系统包括空气压缩机、空气储存罐、空气加热器及管道，空气压缩机、空气储存罐以及空气加热器通过管道相连接，管道上还设置有阀门和仪表。
所述的圆管上均匀分布有直径为10～20mm的且朝向不同的透气管，相邻的透气管之间的间距为50～150mm，且相邻的透气管的伸出方向之间的夹角为60～120°，反应釜内设置有两根竖管，所述两根竖管分别连接于圆管的左右两端。
所述一级冷却釜的冷却装置由转轴和冷却圆盘组成，所述转轴为一根外部包裹有聚四氟乙烯的空心圆管，转轴的顶端由一级冷却釜的釜盖上伸出，转轴内设置有一根自上而下的冷却水管A，冷却水管A的顶部为进水端且进水端与冷却水源相连接；转轴上均匀分布有冷却圆盘，所述冷却圆盘以转轴为圆心安装固定在转轴上，并随转轴旋转，所述冷却圆盘为中空结构，所有冷却圆盘的内部均设置有呈盘旋状分布的冷却水管B，且上下相邻的冷却圆盘中的冷却水管B首尾相连，最底部的冷却圆盘中的冷却水管B的进水端与冷却水管A的底端相连通，最顶部的冷却圆盘中的冷却水管B的出水端通向空心圆管，冷却水管B中排出的冷却水由转轴的顶端溢出；所述的冷却圆盘上均匀分布有竖向的通气孔，且上下相邻的冷却圆盘上的通气孔相互错位。
所述通气孔的直径为10～20mm，相邻的通气孔之间的中心距为20mm～30mm。
所述的一级冷却釜的釜盖上设有真空表和便于检修的人孔，一级冷却釜的釜盖上还设置有压缩空气吹气装置，压缩空气吹气装置与压缩气体源相连接。
所述的二级冷却釜中的冷却装置为多层翅片结构，二级冷却釜的釜壁上设置有冷却水入口和冷却水出口，冷却水入口与最下层翅片的入水口相连通，冷却水由最下层的翅片流入，所述翅片呈连续弯折结构，相邻的上下两层翅片的端部相连通，冷却水出口与最上层翅片的出水口相连通；二级冷却釜的釜盖上设置有压缩空气吹气装置，压缩空气吹气装置与压缩气体源相连接，二级冷却釜的釜盖上设有真空表，且其釜盖和釜底都设有便于检修的人孔。
所述的负压水吸收罐设置有两个，两个负压水吸收罐相串联或并联连接。
与现有技术相比，本发明所提供的技术方案具有以下优点：1、本发明以石墨尾矿等废弃物作为原料，将其制备成高附加值的产物气相白炭黑，所制得的产物中SiO2含量大于99.9％，其多点BET法测定比表面积不小于350m2/g，因此达到了变废为宝的效果。2、本发明所提供的制备工艺属于一种全新的工艺思路，解决了现有的气相白炭黑制备工艺中所存在的高温工序、用到非常危险的易燃易爆的氢气和氧气等缺点。本发明所提供的生产工艺能够在常温常压下进行制备。3、本发明的制备工艺中所产生的酸性气体经负压水吸收罐吸收后，能够制得对应的酸液，当酸液浓缩到一定的浓度后可循环使用，能够大大的节约了生产中的成本和环保处理废水的问题。4、本发明提供的生产装置能够实现大规模工业化生产，且所用到的零部件均为化工厂常用器具，成本低廉。5、本发明能够针对石墨尾矿中的石墨粉进行回收，具有很大的经济效益。
附图说明
图1为本发明提供的制备装置的整体结构示意图；
图2为一级冷却釜中冷却圆盘的结构示意图；
图3为二级冷却釜中翅片的结构示意图；
图中：1-酸液储罐，2-料仓，3-反应釜，4-搅拌装置，5-圆管，6-竖管，7-一级冷却釜，8-二级冷却釜，9-出料阀，10-负压水吸收罐，11-酸雾吸收装置，12-空气压缩机，13-空气储存罐，14-空气加热器，15-转轴，16-冷却圆盘，17-冷却水管A，18-通气孔，19-翅片。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明做详细具体的说明，但是本发明的保护范围并不局限于以下实施例。
本实施例中所提供的制备装置的结构如图1所示，所述装置包括热空气送入系统、化学反应系统、冷却系统以及废气吸收系统，其中热空气送入系统用于储存压缩空气并对空气进行加热后送入化学反应系统中，所述的热空气送入系统包括空气压缩机12、空气储存罐13、空气加热器14及管道，空气压缩机12、空气储存罐13以及空气加热器14通过管道相连接，管道上还设置有阀门和仪表。
所述化学反应系统由酸液储罐1、料仓2和反应釜3组成，酸液储罐1和料仓2的底部通过管道与反应釜3相连通，反应釜3内设置有搅拌装置4，反应釜的内衬为耐温、耐酸、耐磨材料，具体选用碳化硅、氟材料、石墨材料等。在反应釜3底部的上方200mm左右处，设有一根环形的圆管5，所述圆管的直径为100～200mm，所述的圆管5上均匀分布有直径为10～20mm的且朝向不同的透气管，相邻的透气管之间的间距为50～150mm，且相邻的透气管的伸出方向之间的夹角为60～120°。反应釜内设置有两根与环形的圆管相连通的竖管6，两根竖管6分别连接于圆管5的左右两端，所述竖管6的顶端通过反应釜的釜盖上的管阀与热空气送入系统相连通。在反应釜内的釜壁有螺旋挂钩，用于支撑釜内用于加热或降温的聚四氟乙烯毛细管束。
冷却系统由一级冷却釜7和二级冷却釜8串联组成；其中一级冷却釜7与反应釜3相连接，反应釜3的釜盖上设有一根与一级冷却釜7相连且深入到一级冷却釜底部中央的管道，一级冷却釜7的内部设置有冷却装置，所述一级冷却釜的冷却装置由转轴15和冷却圆盘16组成，所述转轴15为一根外部包裹有聚四氟乙烯的空心圆管，转轴的顶端由一级冷却釜的釜盖上伸出，转轴内设置有一根自上而下的冷却水管A17，冷却水管A的顶部为进水端且进水端与冷却水源相连接；转轴15上均匀分布有冷却圆盘16。冷却圆盘的结构如图2所示，所述冷却圆盘16以转轴15为圆心安装固定在转轴上，并随转轴旋转，所述冷却圆盘为中空结构，所有冷却圆盘的内部均设置有呈盘旋状分布的冷却水管B，且上下相邻的冷却圆盘中的冷却水管B首尾相连，最底部的冷却圆盘中的冷却水管B的进水端与冷却水管A的底端相连通，最顶部的冷却圆盘中的冷却水管B的出水端通向空心圆管，冷却水管B中排出的冷却水由转轴的顶端溢出。所述的冷却圆盘上均匀分布有竖向的通气孔18，且上下相邻的冷却圆盘上的通气孔相互错位，以保证其气体的冷却效果。所述通气孔的直径为10～20mm，相邻的通气孔之间的中心距为20mm～30mm。
所述的一级冷却釜的釜盖上设有真空表和便于检修的人孔，一级冷却釜的釜盖上还设置有压缩空气吹气装置，压缩空气吹气装置与压缩气体源相连接。一级冷却釜7的釜盖上设置有一根与二级冷却釜8相连且深入到二级冷却釜8底部中央的管道。一级冷却釜的底部设置有出料阀9。
所述的二级冷却釜8的内部设置有冷却装置，所述的二级冷却釜中的冷却装置为多层翅片结构，二级冷却釜8的釜壁上设置有冷却水入口和冷却水出口，冷却水入口与最下层翅片的入水口相连通，冷却水由最下层的翅片流入，所述翅片19呈连续弯折结构，其结构如图3所示。相邻的上下两层翅片的端部相连通，冷却水出口与最上层翅片的出水口相连通，冷却水从最下层翅片进入，到最上面一层翅片流出来。二级冷却釜的釜盖上设置有压缩空气吹气装置，压缩空气吹气装置与压缩气体源相连接，出料时用压缩空气吹扫。二级冷却釜的釜盖上设有真空表，且其釜盖和釜底都设有便于检修的人孔。二级冷却釜的底部设置有出料阀9；二级冷却釜8的釜盖上设置有一根与废气吸收系统相连接的管道。
所述的废气吸收系统由两个负压水吸收罐10和酸雾吸收装置11组成，两个负压水吸收罐相串联或并联连接。负压水吸收罐的顶部设置有管道且通过管道与酸雾吸收装置中的引风机相连接。经二级水吸收罐吸收后的酸雾在酸雾吸收装置中与液碱溶液的雾滴发生中和反应后再排放到空气中，当负压水吸收罐的酸液达到一定的浓度后送给车间循环使用。
下面以鸡西某矿厂的石墨尾矿为例来对本发明的详细制备工艺做详细说明，经分析，石墨尾矿中化学成分如下：
固定碳4.98％，SiO250.20％、Al2O3 11.15％、Fe 4％、Ca 20％、K 2.58％、Mg2.48％、Ti 1.49％、Na 0.42％、Mn 0.35％。
根据分析的结果在来确定尾矿中主要矿物的组成如下：
石墨、石英、绢云母、钾长石、石榴石、钙长石、黑云母、钠长石、
4.87％ 21.35％ 19.19％ 9.52％ 7.00％ 5.73％ 5.45％ 4.40％
磁黄铁矿、透闪石、辉石、方解石、透辉石、褐铁矿、高岭石、磁铁矿
4.05％ 3.88％ 3.83％ 3.63％ 1.50％ 1.05％ 0.64％ 0.4％
具体的生产步骤如下：
(1)、将氢氟酸、氟硅酸中的一种或两种，与硝酸、盐酸中的一种或两种进行混合，制得混合酸液，氢氟酸、氟硅酸、硝酸或盐酸均为工业级；或者采用工业副产的均可。作为优选，所述的氢氟酸的质量浓度或体积浓度为2～20％，氟硅酸的质量浓度或体积浓度为5～30％，硝酸的质量浓度或体积浓度为1～30％，盐酸的质量浓度或体积浓度为10％～30％。
将石墨尾矿打浆、分级，将分级出来的粒径大于200目的料浆继续磨至200目以下后和分级出来的200目以下的料桨一起，用1.0～2.0T的磁选机进行磁选后，将料浆沉淀、浓缩、脱水后制得石墨尾矿粉。然后可以用盐酸溶除石墨尾矿粉中的部分碱金属、碱土金属后，再对其进行浮选去长石、云母后，洗涤、脱水备用；有条件的话可以烘干。
(2)、将混合酸液投入反应釜中，开启反应釜的搅拌装置和反应系统中的废气吸收装置，将石墨尾矿粉慢慢投入到反应釜中。
(3)、如果投入的混合酸液中含有氢氟酸，由于它与二氧化硅反应过程是一个放热过程，则需打开反应反应釜外的冷却水阀门维持反应温度75～85℃。如果投入的混合酸液中不含有氢氟酸而含有氟硅酸，则需打开反应釜夹套的蒸汽阀门和釜内壁上安装的螺旋四氟毛细管束的釜外壁上的热源阀门给反应釜慢慢加热。混合酸液中的氢氟酸或氟硅酸与石墨尾矿中的二氧化硅反应生成四氟化硅气体，该气体一部分溶于反应体系的水中形成氟硅酸继续溶解石墨尾矿中的二氧化硅，另一部分溢出的四氟化硅气体和挥发的硝酸/盐酸气体以及水蒸气一起被负压带入冷却釜中。
(4)、控制冷却釜中的冷却温度为10～40℃，混合气体在冷却釜中反应生成HF、Cl2/NO2、SiO2·nH2O，化学反应式如下：
SiF4+4HNO3+nH2O＝4HF↑+4NO2↑+SiO2·nH2O
SiF4+4HCl+nH2O＝4HF↑+Cl2↑+SiO2·nH2O
其中HF和Cl2/NO2从一级冷却釜和二级冷却釜中溢出，进入废气吸收系统并被水吸收生成可供重复使用的氢氟酸、盐酸/硝酸，该氢氟酸、盐酸/硝酸浓缩到一定的浓度后可循环使用；这样大大的节约了生产中的成本和环保处理废水的问题。
而SiO2·nH2O慢慢凝结吸附在一级冷却釜中的冷却圆盘上，从开始在冷却圆盘上凝聚，再慢慢地自然结呈晶莹剔透球形晶粒，像鱼卵一样聚集在一起，非常美观，当一级冷却釜的冷却圆盘聚集到一定的量时，开启转轴装置，转轴带动冷却圆盘旋转，在离心力的作用下，物料被甩到釜壁，再用压缩空气吹到一级冷却釜的底部，经底部的出料阀被送到干燥工序；处理完一级冷却釜的物料后，二级冷却釜则直接开启压缩空气阀门，直接把凝结的物料吹到釜底后经底部的出料阀被送到干燥工序；
(5)、由于物料含有水分，其呈酸性，而氢氟酸、四氟化硅和硝酸或盐酸气体的挥发性极强，因此在干燥前，先将所收集的SiO2·nH2O在真空加热器内进行负压预热，除去其中残留的酸性气体HF和Cl2/NO2，然后再进行干燥，干燥后即可制得气相白炭黑产品，产品中SiO2含量大于99.9％，其多点BET法测定比表面积不小于380m2/g。
(6)、在反应釜中，含氟酸液分解石墨尾矿粉中的硅酸盐矿物如石英、高岭石、石榴石、透闪石、辉石、透辉石等；盐酸与硝酸则分解石墨尾矿粉中的剩余金属，如：方解石、黄铁矿、磁铁矿、斑铜矿等金属矿物和金红石等稀有金属矿物等，在此过程中硝酸主要起到氧化作用，盐酸络合作用。分解后的金属以离子和盐的形式留在混合酸液中；反应釜中的物料反应完成后进行过滤，滤渣先进行漂洗后分离出三氟化铝和氟硅酸盐，然后再对剩余滤渣进行浮选和化学提纯，即制得到纯度大于99％的石墨粉。过滤后的滤液送入蒸发器蒸发，蒸发时产生的酸雾气气体用水吸收罐进行二级以上吸收变成酸液，酸液再返回车间再重新利用，未吸收的尾气用酸雾吸收塔进行中和处理后排空；当蒸发器内的酸液蒸发干时，停止蒸发，用水洗涤除去盐分后即可得到铁质混合物料。

Claims (10)

1.一种以石墨尾矿为原料制备气相白炭黑的工艺，其特征在于包括以下步骤:(1)、将含氟酸液，与硝酸、盐酸中的一种或两种进行混合，制得混合酸液备用；将石墨尾矿打浆、分级，将分级出来的粒径大于200目的料浆继续磨至200目以下后和分级出来的200目以下的料桨一起，用1.0～2.0T的磁选机进行磁选后，将料浆沉淀、浓缩、脱水后制得石墨尾矿粉备用；
(2)、将混合酸液投入反应釜中，开启反应釜的搅拌装置和反应系统中的废气吸收装置，将石墨尾矿粉投入到反应釜中；
(3)、控制反应釜中的反应温度为75～85℃，混合酸液中的氢氟酸或氟硅酸与石墨尾矿粉中的二氧化硅反应生成四氟化硅气体，该四氟化硅气体与混合酸液中所挥发的酸性气体以及水蒸气一起被负压带入冷却釜中；
(4)、控制冷却釜中的冷却温度为10～40℃，混合气体在冷却釜中反应生成HF、Cl2/NO2、SiO2·nH2O，其中HF和Cl2/NO2被负压从冷却釜中带出，并被水吸收生成可供重复使用的氢氟酸、盐酸/硝酸，SiO2·nH2O凝结吸附在冷却釜中的冷却装置上，收集冷却釜中的SiO2·nH2O；
(5)、将所收集的SiO2·nH2O在真空加热器内进行负压预热，除去其中残留的酸性气体HF和Cl2/NO2，然后再进行干燥，干燥后即可制得气相白炭黑产品，产品中SiO2含量大于99.9％，其多点BET法测定比表面积不小于380m2/g；
(6)、在反应釜中，含氟酸液分解石墨尾矿粉中的硅酸盐矿物；盐酸与硝酸则分解石墨尾矿粉中的剩余金属，分解后的金属以离子和盐的形式留在混合酸液中；反应釜中的物料反应完成后进行过滤，滤渣先进行漂洗后分离出三氟化铝和氟硅酸盐，然后再对剩余滤渣进行浮选和化学提纯，即制得到纯度大于99％的石墨粉。
2.根据权利要求1所述的制备气相白炭黑的工艺，其特征在于：所述的氢氟酸的质量浓度或体积浓度为2～20％，氟硅酸的质量浓度或体积浓度为5～30％，硝酸的质量浓度或体积浓度为1～30％，盐酸的质量浓度或体积浓度为10％～30％。
3.根据权利要求1所述的制备气相白炭黑的工艺，其特征在于：步骤(6)中过滤后的滤液送入蒸发器蒸发，蒸发时产生的酸雾气气体用水吸收罐进行二级以上吸收变成酸液，酸液再返回车间再重新利用，未吸收的尾气用酸雾吸收塔进行中和处理后排空；当蒸发器内的酸液蒸发干时，停止蒸发，用水洗涤除去盐分后即可得到铁质混合物料。
4.一种用于权利要求1所述工艺中的装置，其特征在于：所述装置包括热空气送入系统、化学反应系统、冷却系统以及废气吸收系统，其中热空气送入系统用于储存压缩空气并对空气进行加热后送入化学反应系统及中；所述化学反应系统由酸液储罐、料仓和反应釜组成，酸液储罐和料仓的底部通过管道与反应釜相连通，反应釜内设置有搅拌装置，反应釜的内衬为耐温、耐酸、耐磨材料，在反应釜底部的上方，设有一根环形的圆管，圆管上均匀分布有透气孔或透气管，反应釜内设置有一根以上的与环形的圆管相连通的竖管，所述竖管的顶端通过反应釜的釜盖上的管阀与热空气送入系统相连通；釜内壁自上而下或自下而上安装有紧贴釜壁的且呈螺旋线状的四氟毛细管束，该管束的上下两端分别与釜壁外的冷热介质通过其阀门连接，通过给管束内的毛细管通入冷热介质，为釜内反应系统提供加热或冷却；
冷却系统由一级冷却釜和二级冷却釜串联组成；其中一级冷却釜与反应釜相连接，反应釜的釜盖上设有一根与一级冷却釜相连且深入到一级冷却釜底部中央的管道，一级冷却釜的内部设置有冷却装置，一级冷却釜的底部设置有出料阀，一级冷却釜的釜盖上设置有一根与二级冷却釜相连且深入到二级冷却釜底部中央的管道，所述的二级冷却釜的内部设置有冷却装置，二级冷却釜的底部设置有出料阀；二级冷却釜的釜盖上设置有一根与废气吸收系统相连接的管道，所述的废气吸收系统由一个以上的负压水吸收罐和酸雾吸收装置组成，负压水吸收罐的顶部设置有管道且通过管道与酸雾吸收装置中的引风机相连接。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于：所述的热空气送入系统包括空气压缩机、空气储存罐、空气加热器及管道，空气压缩机、空气储存罐以及空气加热器通过管道相连接，管道上还设置有阀门和仪表。
6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于：所述的圆管上均匀分布有直径为10～20mm的且朝向不同的透气管，相邻的透气管之间的间距为50～150mm，且相邻的透气管的伸出方向之间的夹角为60～120°，反应釜内设置有两根竖管，所述两根竖管分别连接于圆管的左右两端。
7.根据权利要求4的装置，其特征在于：所述一级冷却釜的冷却装置由转轴和冷却圆盘组成，所述转轴为一根外部包裹有聚四氟乙烯的空心圆管，转轴的顶端由一级冷却釜的釜盖上伸出，转轴内设置有一根自上而下的冷却水管A，冷却水管A的顶部为进水端且进水端与冷却水源相连接；转轴上均匀分布有冷却圆盘，所述冷却圆盘以转轴为圆心安装固定在转轴上，并随转轴旋转，所述冷却圆盘为中空结构，所有冷却圆盘的内部均设置有呈盘旋状分布的冷却水管B，且上下相邻的冷却圆盘中的冷却水管B首尾相连，最底部的冷却圆盘中的冷却水管B的进水端与冷却水管A的底端相连通，最顶部的冷却圆盘中的冷却水管B的出水端通向空心圆管，冷却水管B中排出的冷却水由转轴的顶端溢出；所述的冷却圆盘上均匀分布有竖向的通气孔，且上下相邻的冷却圆盘上的通气孔相互错位。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于：所述通气孔的直径为10～20mm，相邻的通气孔之间的中心距为20mm～30mm。
9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于：所述的一级冷却釜的釜盖上设有真空表和便于检修的人孔，一级冷却釜的釜盖上还设置有压缩空气吹气装置，压缩空气吹气装置与压缩气体源相连接。
10.根据权利要求4所述的装置，其特征在于：所述的二级冷却釜中的冷却装置为多层翅片结构，二级冷却釜的釜壁上设置有冷却水入口和冷却水出口，冷却水入口与最下层翅片的入水口相连通，冷却水由最下层的翅片流入，所述翅片呈连续弯折结构，相邻的上下两层翅片的端部相连通，冷却水出口与最上层翅片的出水口相连通；二级冷却釜的釜盖上设置有压缩空气吹气装置，压缩空气吹气装置与压缩气体源相连接，二级冷却釜的釜盖上设有真空表，且其釜盖和釜底都设有便于检修的人孔。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110624268A (zh) * 2019-09-16 2019-12-31 广州汇富研究院有限公司 氯硅烷净化装置及其净化方法
CN112265987A (zh) * 2020-09-24 2021-01-26 中南大学 一种氟硅酸废水与废旧锂离子电池炭渣的联合处理方法
CN113979441A (zh) * 2021-10-29 2022-01-28 凯盛石墨碳材料有限公司 一种石墨固废资源化的方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101028930A (zh) * 2006-03-01 2007-09-05 多氟多化工股份有限公司 一种生产氟化铵联产白炭黑的方法
JP2007308321A (ja) * 2006-05-17 2007-11-29 Tosoh Quartz Corp 二酸化珪素質材料の表面改質方法及び表面改質された二酸化珪素質材料並びにその複合材料
JP2008189484A (ja) * 2007-02-01 2008-08-21 Morita Kagaku Kogyo Kk フッ化水素酸およびケイフッ化水素酸を含有する廃液から酸成分を分離・回収する方法およびその装置
CN101249965A (zh) * 2008-04-02 2008-08-27 中国高岭土公司 以高岭土为原料制备超细白炭黑和纳米氧化铝的方法
CN102001686A (zh) * 2010-12-01 2011-04-06 陈锋 一种利用含氟酸低温分解钾长石生产氟化钾和白炭黑的工艺

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101028930A (zh) * 2006-03-01 2007-09-05 多氟多化工股份有限公司 一种生产氟化铵联产白炭黑的方法
JP2007308321A (ja) * 2006-05-17 2007-11-29 Tosoh Quartz Corp 二酸化珪素質材料の表面改質方法及び表面改質された二酸化珪素質材料並びにその複合材料
JP2008189484A (ja) * 2007-02-01 2008-08-21 Morita Kagaku Kogyo Kk フッ化水素酸およびケイフッ化水素酸を含有する廃液から酸成分を分離・回収する方法およびその装置
CN101249965A (zh) * 2008-04-02 2008-08-27 中国高岭土公司 以高岭土为原料制备超细白炭黑和纳米氧化铝的方法
CN102001686A (zh) * 2010-12-01 2011-04-06 陈锋 一种利用含氟酸低温分解钾长石生产氟化钾和白炭黑的工艺

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110624268A (zh) * 2019-09-16 2019-12-31 广州汇富研究院有限公司 氯硅烷净化装置及其净化方法
CN112265987A (zh) * 2020-09-24 2021-01-26 中南大学 一种氟硅酸废水与废旧锂离子电池炭渣的联合处理方法
CN112265987B (zh) * 2020-09-24 2022-10-04 中南大学 一种氟硅酸废水与废旧锂离子电池炭渣的联合处理方法
CN113979441A (zh) * 2021-10-29 2022-01-28 凯盛石墨碳材料有限公司 一种石墨固废资源化的方法
CN113979441B (zh) * 2021-10-29 2023-09-08 凯盛石墨碳材料有限公司 一种石墨固废资源化的方法

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