CN106693752B - 用于酸矿的预混装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于酸矿的预混装置，属于冶金原料生产设备设计制造技术领域。提供一种预混充分，预混输入数量准确的预混装置。所述的预混装置包括物料输入系统、浓硫酸输入系统和酸矿连续预混输出系统，在所述酸矿连续预混输出系统的首端分别设置有矿料输入口和酸液输入口，在所述酸矿连续预混输出系统的尾端设置有预混料输出口；所述的物料输入系统和所述的浓硫酸输入系统分别从所述的矿料输入口和所述的酸液输入口与所述的酸矿连续预混输出系统连通；需要预混的矿料和浓硫酸通过所述的物料输入系统和所述的浓硫酸输入系统，按设定的速度分别同时输入所述的酸矿连续预混输出系统中连续混均并持续从所述的预混料输出口输出。

Description

用于酸矿的预混装置
技术领域
本发明涉及一种预混装置，尤其是涉及一种用于酸矿的预混装置，属于冶金原料生产设备设计制造技术领域。
背景技术
固体物料与液体物料的混合是化工行业中常见的化工生产单元，在硫酸法钛白生产中，浓硫酸与钛精矿预混合也是钛精矿酸解过程中的重要环节。其目的是采用浓硫酸将钛精矿润湿，充分混合后，进入酸解反应器，在水或废酸的引发下进行酸解反应。目前，硫酸法钛白生产中一般采用酸矿间歇预混的方法，在带有搅拌和夹套冷却的预混罐中，先加入一定量的浓硫酸，在快速加入一定量的钛精矿，搅拌混合10min后，物料进入下一步工序。这种方法存在以下缺点：①为了预防钛精矿和浓硫酸在预混罐中发生化学反应，预混时间短，物料混合不充分导致酸解效率低，酸解率一般只能保持在96.5％～97.5％之间；②钛精矿计量难以精确，批次之间的波动大，导致最终钛精矿酸解后的钛液质量不稳定；③钛精矿的加入速度比较快，不能迅速将其分散开，导致浓硫酸吸收钛精矿水分后形成坚硬的块状物，预混罐内壁结垢严重。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种预混充分，预混输入数量准确的用于酸矿的预混装置。
为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种用于酸矿的预混装置，所述的预混装置包括物料输入系统、浓硫酸输入系统和酸矿连续预混输出系统，在所述酸矿连续预混输出系统的首端分别设置有矿料输入口和酸液输入口，在所述酸矿连续预混输出系统的尾端设置有预混料输出口；所述的物料输入系统从所述的矿料输入口与所述的酸矿连续预混输出系统连通，所述的浓硫酸输入系统从所述的酸液输入口与所述的酸矿连续预混输出系统连通；需要预混的矿料和浓硫酸通过所述的物料输入系统和所述的浓硫酸输入系统，按设定的速度分别同时输入所述的酸矿连续预混输出系统中连续混均并持续从所述的预混料输出口输出。
本发明的有益效果是：本申请通过设置一套包括物料输入系统、浓硫酸输入系统和酸矿连续预混输出系统的预混装置，并在所述酸矿连续预混输出系统的首端分别设置有矿料输入口和酸液输入口，在所述酸矿连续预混输出系统的尾端设置有预混料输出口，然后将所述的物料输入系统从所述的矿料输入口与所述的酸矿连续预混输出系统连通，所述的浓硫酸输入系统从所述的酸液输入口与所述的酸矿连续预混输出系统连通。这样，在预混需要的酸矿物料时，便可以通过所述的物料输入系统和所述的浓硫酸输入系统，按设定的速度分别同时输入所述的酸矿连续预混输出系统中连续混均并持续从所述的预混料输出口输出，以实现酸矿物料连续预混、连续输出的功能。由于所述的浓硫酸和所述的矿料采用本申请的预混装置进行预混合时可以实现连续输入、连续预混合，从而改变了现有技术只能间歇性输入和间歇性预混合而无法保证浓硫酸与矿料较长时间接触的技术问题，保证了两种原料在预混装置中的持续接触时间，进而保证了预混料的充分预混合。同时，由于本申请采用了物料输入系统和浓硫酸输入系统来分别同时连续的物料输入结构，还可以保证浓硫酸与矿料输入量的准确性，进而保证批次输出预混料输出量的稳定性，为后序最终钛精矿酸解后的钛液质量的稳定提供了保证。由于两种原料在本申请提供的预混装置中是连续输入、持接混合、连续输出，还可可保证矿料的充分散开，避免在预混装置内形成坚硬的块状物。
进一步的是，所述的物料输送系统包括皮带输送机和储料仓，所述皮带输送机的一端与所述的储料仓连通，所述皮带输送机的另一端与矿料输入口连通。
进一步的是，所述的浓硫酸输入系统包括浓硫酸储罐和浓硫酸输送泵，所述浓硫酸输送泵的一端与所述的浓硫酸储罐连通，所述浓硫酸输送泵的另一端与所述的酸液输入口连通。
上述方案的优选方式是，所述的浓硫酸输入系统还包括用于控制浓硫酸温度的换热器，所述换热器的液体输出端与所述的浓硫酸储罐连通。
进一步的是，在所述换热器的外侧还包覆有冷冻盐水循环组件。
上述方案的优选方式是，所述的酸矿连续预混输出系统包括卧式预混容纳器和安装在该卧式预混容纳器中的混合搅拌输送机构，所述的矿料输入口和所述酸液输入口分别设置在所述卧式预混容纳器的首端，所述的预混料输出口设置在所述的卧式预混容纳器的尾端；从所述矿料输入口和所述酸液输入口输入的矿料和浓硫酸，通过所述的混合搅拌输送机构在混合搅拌的过程中混均并输送至所述的预混料输出口处。
进一步的是，所述的卧式预混容纳器为一个圆筒状的卧式预混导料槽，所述的混合搅拌输送机构为一组沿物料混合输送方向布置的螺旋式搅拌叶片组，所述的矿料输入口设置在圆筒状的所述卧式预混导料槽首端的上侧面上，所述的酸液输入口设置在圆筒状的所述卧式预混导料槽首端的端面上。
上述方案的优选方式是，所述的酸矿连续预混输出系统还包括温控机构，混合过程中的物料的温度通过所述的温控机构控制。
进一步的是，所述的温控机构包括包覆在所述卧式预混导料槽外侧的冷冻盐水循环装置，以及测定所述冷却盐水温度和所述卧式预混导料槽槽内温度的温度计。
进一步的是，所述的冷冻盐水循环装置包括包含有输入接头和输出接头的夹套，所述的冷冻盐水循环装置通过所述的夹套包覆在所述卧式预混导料槽的外侧，所述的输入接头设置在所述卧式预混导料槽首端的夹套的下侧，所述的输出接头设置在所述卧式预混导料槽尾端的夹套的上侧。
附图说明
图1为本发明用于酸矿的预混装置的结构示意图。
图中标记为：物料输入系统1、浓硫酸输入系统2、酸矿连续预混输出系统3、矿料输入口4、酸液输入口5、预混料输出口6、皮带输送机7、储料仓8、浓硫酸储罐9、浓硫酸输送泵10、换热器11、冷冻盐水循环组件12、卧式预混容纳器13、混合搅拌输送机构14、温控机构15、冷冻盐水循环装置16、温度计17、输入接头18、输出接头19、夹套20。
具体实施方式
如图1所示是本发明提供的一种预混充分，预混输入数量准确的用于酸矿的预混装置。所述的预混装置包括物料输入系统1、浓硫酸输入系统2和酸矿连续预混输出系统3，在所述酸矿连续预混输出系统3的首端分别设置有矿料输入口4和酸液输入口5，在所述酸矿连续预混输出系统3的尾端设置有预混料输出口6；所述的物料输入系统1从所述的矿料输入口4与所述的酸矿连续预混输出系统3连通，所述的浓硫酸输入系统2从所述的酸液输入口5与所述的酸矿连续预混输出系统3连通；需要预混的矿料和浓硫酸通过所述的物料输入系统1和所述的浓硫酸输入系统2，按设定的速度分别同时输入所述的酸矿连续预混输出系统3中连续混均并持续从所述的预混料输出口6输出。本申请通过设置一套包括物料输入系统1、浓硫酸输入系统2和酸矿连续预混输出系统3的预混装置，并在所述酸矿连续预混输出系统3的首端分别设置有矿料输入口4和酸液输入口5，在所述酸矿连续预混输出系统3的尾端设置有预混料输出口6，然后将所述的物料输入系统1从所述的矿料输入口4与所述的酸矿连续预混输出系统3连通，所述的浓硫酸输入系统2从所述的酸液输入口5与所述的酸矿连续预混输出系统3连通。这样，在预混需要的酸矿物料时，便可以通过所述的物料输入系统1和所述的浓硫酸输入系统2，按设定的速度分别同时输入所述的酸矿连续预混输出系统3中连续混均并持续从所述的预混料输出口6输出，以实现酸矿物料连续预混、连续输出的功能。由于所述的浓硫酸和所述的矿料采用本申请的预混装置进行预混合时可以实现连续输入、连续预混合，从而改变了现有技术只能间歇性输入和间歇性预混合而无法保证浓硫酸与矿料较长时间接触的技术问题，保证了两种原料在预混装置中的持续接触时间，进而保证了预混料的充分预混合。同时，由于本申请采用了物料输入系统1和浓硫酸输入系统2来分别同时连续的物料输入结构，还可以保证浓硫酸与矿料输入量的准确性，进而保证批次输出预混料输出量的稳定性，为后序最终钛精矿酸解后的钛液质量的稳定提供了保证。由于两种原料在本申请提供的预混装置中是连续输入、持接混合、连续输出，还可可保证矿料的充分散开，避免在预混装置内形成坚硬的块状物。这样，在进行所述酸矿料的预混合时便可以通过分别制备合格的矿料和合格的浓硫酸，将合格的矿料和合格的浓硫酸按设定配比连续同时输入连续预混槽中，并在设定的温度条件下通过该连续混料槽按设定的搅拌速度连续混合均匀并输出等几个步骤来实现，并克服现有预混合物料时存在的无法连续预混合、预混合中原料输入量不能精准控制以及间歇输入和间歇预混合产生的结垢的技术问题。
上述实施方式中，在制备所述的矿料时，通常通过下述的步骤进行，即采用球磨机将钛矿石在干粉条件下研磨至粒度不低于325目，然后再干燥至含水量低于0.5％并冷却至40℃以下完成所述合格矿料的制备，然后再储存到所述的物料输送系统1的储料仓8，并在需要进行酸矿的预时通过与所述矿料输入口4连通的皮带输送机7所述的酸矿连续预混输出系统3中。同时，根据酸解需要，在干粉条件下研磨完成后，控制矿粉的粒度不低于325目时，用325目的筛网筛分，筛上物占总量的比例在1％～5％的范围内，并使冷却完成的矿料的温度控制在30～35℃之间，以适应酸矿预合混的温度控制。
再根据钛精矿酸解需要的酸矿预混合要求的浓硫酸的浓度要求，以及本申请所述的浓硫酸输入系统2包括浓硫酸储罐9和浓硫酸输送泵10，所述浓硫酸输送泵10的一端与所述的浓硫酸储罐9连通，所述浓硫酸输送泵10的另一端与所述的酸液输入口5连通；所述的浓硫酸输入系统2还包括用于控制浓硫酸温度的换热器11，所述换热器11的液体输出端与所述的浓硫酸储罐9连通的结构特点，由于本申请用的是连续输入、连接预混合的方式，这样，在制备合格的浓硫酸时，便可以先将纯硫酸稀释至质量分数≥96％，然后输入换热器中通过冷冻循环盐水冷却至40℃以理完成所述浓硫酸的制备工作。从而降低对浓硫酸浓度的要求，进而达到降低浓硫酸制备的成本。为了保证浓硫酸在稀释制备后的温度能控制在15～25℃之间，本申请在所述换热器11的外侧还包覆有冷冻盐水循环组件12来降低和控制制备合格的浓硫酸的温度，以适应酸矿预合混的温度控制要求。
进一步的，为了既实现酸矿的连续混合、连续输出，同时又简化本申请所述的预混装置的结构，方便制造、安装以及运行过程中的维修、维护，本申请所述的酸矿连续预混输出系统3包括卧式预混容纳器13和安装在该卧式预混容纳器13中的混合搅拌输送机构14，并将所述的矿料输入口4和所述酸液输入口5分别设置在所述卧式预混容纳器13的首端，所述的预混料输出口6设置在所述的卧式预混容纳器13的尾端；这样，从所述矿料输入口4和所述酸液输入口5输入的矿料和浓硫酸，通过所述的混合搅拌输送机构14在混合搅拌的过程中混均并输送至所述的预混料输出口处6。此时，所述卧式预混容纳器13的优选结构为一个圆筒状的卧式预混导料槽，所述的混合搅拌输送机构14的优选结构为一组沿物料混合输送方向布置的螺旋式搅拌叶片组。当然，为了原料输入的方便，所述的矿料输入口4通常设置在圆筒状的所述卧式预混导料槽首端的上侧面上，所述的酸液输入口5通常设置在圆筒状的所述卧式预混导料槽首端的端面上。再根据酸矿在后序酸解中的要求，为了提高酸解率，本申请持续输入连续预混槽中的合格的浓硫酸和合格的矿料的配比为1.85～2.15︰1，而优选配比2︰1。在酸矿的预混合中，为了控制预混合温度，本申请所述的酸矿连续预混输出系统3还包括温控机构15，混合过程中的物料的温度通过所述的温控机构15控制。由于本申请主要的预混合结构采用的是卧式预混导料槽的结构，为此，为了方便所述温控机构15的布置以及对温度的控制，本申请所述的温控机构15包括包覆在所述卧式预混导料槽外侧的冷冻盐水循环装置16，以及测定所述冷却盐水温度和所述卧式预混导料槽槽内温度的温度计17。并且所述的冷冻盐水循环装置16为包括包含有输入接头18和输出接头19的夹套20，所述的冷冻盐水循环装置16通过所述的夹套20包覆在所述卧式预混导料槽的外侧，所述的输入接头18设置在所述卧式预混导料槽首端的夹套20的下侧，所述的输出接头19设置在所述卧式预混导料槽尾端的夹套20的上侧。这样，通过不间断的向所述的夹套20循环的输入冷冻盐水，将将卧式预混导料槽内的搅拌温度控制在35～40℃之间。当然，为了能实现混合均匀的目的，本申请对所述的螺旋式搅拌叶片组的搅拌速度也进行了控制，即通常控制在45～80r/min。
综上所述，通过卧式搅拌预混槽连续预混的方式，矿料和浓硫酸的进料量稳定，不存在间歇预混时批次之间的波动性大的问题；钛精矿的加料速度减慢了，避免预混槽结垢现象的发生；同时可根据进料量的大小，通过调节搅拌转速来控制酸矿预混时间，预混效果更好，更稳定，有利于提高钛精矿酸解率。同时还可以降低对原料浓硫酸的水分含量要求，浓硫酸质量分数≥96％就可以了。酸矿连续预混的时间长，预混效果更好，更稳定，有利于提高钛精矿酸解率。
实施例1
开启预混槽的冷冻盐水进出口阀门，保证冷冻盐水出口温度低于8℃。开启预混槽的搅拌电机，转速设为45r/min。开启浓硫酸进料泵，并按工艺要求设定进料流量为1.59m3/h。开启钛精矿输送皮带，再开启钛精矿料仓阀门，并按工艺要求调节钛精矿的进料量为0.85m3/h。预混后的物料进入反应进料槽，用泵送至酸解反应器，酸解反应的酸解率为98.24％。
实施例2
开启预混槽的冷冻盐水进出口阀门，保证冷冻盐水出口温度低于8℃。开启预混槽的搅拌电机，转速设为60r/min。开启浓硫酸进料泵，并按工艺要求设定进料流量为3.44m3/h。开启钛精矿输送皮带，再开启钛精矿料仓阀门，并按工艺要求调节钛精矿的进料量为1.7m3/h。预混后的物料进入反应进料槽，用泵送至酸解反应器，酸解反应的酸解率为98.75％。
实施例3
开启预混槽的冷冻盐水进出口阀门，保证冷冻盐水出口温度低于8℃。开启预混槽的搅拌电机，转速设为70r/min。开启浓硫酸进料泵，并按工艺要求设定进料流量为5.12m3/h。开启钛精矿输送皮带，再开启钛精矿料仓阀门，并按工艺要求调节钛精矿的进料量为2.55m3/h。预混后的物料进入反应进料槽，用泵送至酸解反应器，酸解反应的酸解率为99.10％。
实施例4
开启预混槽的冷冻盐水进出口阀门，保证冷冻盐水出口温度低于8℃。开启预混槽的搅拌电机，转速设为80r/min。开启浓硫酸进料泵，并按工艺要求设定进料流量为6.42m3/h。开启钛精矿输送皮带，再开启钛精矿料仓阀门，并按工艺要求调节钛精矿的进料量为2.98m3/h。预混后的物料进入反应进料槽，用泵送至酸解反应器，酸解反应的酸解率为99.23％。
实施例5
开启预混槽的冷冻盐水进出口阀门，保证冷冻盐水出口温度低于8℃。开启预混槽的搅拌电机，转速设为60r/min。开启浓硫酸进料泵，并按工艺要求设定进料流量为3.15m3/h。开启钛精矿输送皮带，再开启钛精矿料仓阀门，并按工艺要求调节钛精矿的进料量为1.7m3/h。预混后的物料进入反应进料槽，用泵送至酸解反应器，酸解反应的酸解率为98.58％。
对比例1
采用现有的间歇预混槽进行酸矿预混，每批次浓硫酸用量为6.33t，每批次钛精矿用量为4t，酸解反应后的酸解率为96.78％。
对比例2
采用现有的间歇预混槽进行酸矿预混，每批次浓硫酸用量为6.74t，每批次钛精矿用量为4t，酸解反应后的酸解率为97.12％。
表1本发明实施例与对比例的结果
实例 酸解率/％ 使用1周后结垢 使用1月后结垢
实施例1 98.24 无 无
实施例2 98.75 无 无
实施例3 99.10 无 无
实施例4 99.23 无 无
实施例 98.58
对比例1 96.78 有少许结块 大约有3m<sup>3</sup>
对比例2 97.12 无 大约有5m<sup>3</sup>
综上所述，采用本发明的卧式酸矿连续预混装置，钛精矿的酸解率更高，消除了预混槽的结垢现象。
尽管上面已经通过结合示例性实施例描述了本发明，但是本领域技术人员应该清楚，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可对本发明的示例性实施例进行各种修改和改变。

Claims (9)

1.一种用于酸矿的预混装置，其特征在于：所述的预混装置包括物料输入系统(1)、浓硫酸输入系统(2)和酸矿连续预混输出系统(3)，在所述酸矿连续预混输出系统(3)的首端分别设置有矿料输入口(4)和酸液输入口(5)，在所述酸矿连续预混输出系统(3)的尾端设置有预混料输出口(6)；所述的物料输入系统(1)从所述的矿料输入口(4)与所述的酸矿连续预混输出系统(3)连通，所述的浓硫酸输入系统(2)从所述的酸液输入口(5)与所述的酸矿连续预混输出系统(3)连通；需要预混的矿料和浓硫酸通过所述的物料输入系统(1)和所述的浓硫酸输入系统(2)，按设定的速度分别同时输入所述的酸矿连续预混输出系统(3)中连续混均并持续从所述的预混料输出口(6)输出，
所述的酸矿连续预混输出系统(3)包括卧式预混容纳器(13)和安装在该卧式预混容纳器(13)中的混合搅拌输送机构(14)，所述的矿料输入口(4)和所述酸液输入口(5)分别设置在所述卧式预混容纳器(13)的首端，所述的预混料输出口(6)设置在所述的卧式预混容纳器(13)的尾端；从所述矿料输入口(4)和所述酸液输入口(5)输入的矿料和浓硫酸，通过所述的混合搅拌输送机构(14)在混合搅拌的过程中混均并输送至所述的预混料输出口(6)处。
2.根据权利要求1所述的用于酸矿的预混装置，其特征在于：所述的物料输入系统(1)包括皮带输送机(7)和储料仓(8)，所述皮带输送机(7)的一端与所述的储料仓(8)连通，所述皮带输送机(7)的另一端与矿料输入口(4)连通。
3.根据权利要求1所述的用于酸矿的预混装置，其特征在于：所述的浓硫酸输入系统(2)包括浓硫酸储罐(9)和浓硫酸输送泵(10)，所述浓硫酸输送泵(10)的一端与所述的浓硫酸储罐(9)连通，所述浓硫酸输送泵(10)的另一端与所述的酸液输入口(5)连通。
4.根据权利要求3所述的用于酸矿的预混装置，其特征在于：所述的浓硫酸输入系统(2)还包括用于控制浓硫酸温度的换热器(11)，所述换热器(11)的液体输出端与所述的浓硫酸储罐(9)连通。
5.根据权利要求4所述的用于酸矿的预混装置，其特征在于：在所述换热器(11)的外侧还包覆有冷冻盐水循环组件(12)。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的用于酸矿的预混装置，其特征在于：所述的卧式预混容纳器(13)为一个圆筒状的卧式预混导料槽，所述的混合搅拌输送机构(14)为一组沿物料混合输送方向布置的螺旋式搅拌叶片组，所述的矿料输入口(4)设置在圆筒状的所述卧式预混导料槽首端的上侧面上，所述的酸液输入口(5)设置在圆筒状的所述卧式预混导料槽首端的端面上。
7.根据权利要求6所述的用于酸矿的预混装置，其特征在于：所述的酸矿连续预混输出系统(3)还包括温控机构(15)，混合过程中的物料的温度通过所述的温控机构(15)控制。
8.根据权利要求7所述的用于酸矿的预混装置，其特征在于：所述的温控机构(15)包括包覆在所述卧式预混导料槽外侧的冷冻盐水循环装置(16)，以及测定所述冷冻盐水温度和所述卧式预混导料槽槽内温度的温度计(17)。
9.根据权利要求8所述的用于酸矿的预混装置，其特征在于：所述的冷冻盐水循环装置(16)包括包含有输入接头(18)和输出接头(19)的夹套(20)，所述的冷冻盐水循环装置(16)通过所述的夹套(20)包覆在所述卧式预混导料槽的外侧，所述的输入接头(18)设置在所述卧式预混导料槽首端的夹套(20)的下侧，所述的输出接头(19)设置在所述卧式预混导料槽尾端的夹套(20)的上侧。
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