CN108640128B - 一种利用冶金尘泥生产硫酸钾的浸出设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用冶金尘泥生产硫酸钾的浸出设备，包括底座，所述底座上端固定设有第一支撑座和第二支撑座，所述第一支撑座上端固定安装有浸出釜，所述浸出釜包括上端的第一圆柱体结构和下端的第一球形结构，所述浸出釜侧壁固定设有进料斗，所述浸出釜上端开设有通孔，所述通孔内部活动设有封闭球，所述浸出釜上端固定连接有缓冲器，所述浸出釜外侧壁上固定连接有支撑架。本发明能够控制硫酸溶液间歇流入浸出釜中，避免一次性加入大量硫酸，导致局部热量过高影响钾元素的浸出率，保证浸出率；且能对溶液中的沉淀进行充分过滤吸附，并将其他金属离子的颜色洗脱，保证后续制得的硫酸钾晶体色泽更好，使用更加方便。

Description

一种利用冶金尘泥生产硫酸钾的浸出设备

技术领域

本发明涉及冶金尘泥技术领域，尤其涉及一种利用冶金尘泥生产硫酸钾的浸出设备。

背景技术

冶金尘泥是钢铁生产过程中从不同生产工艺流程的除尘系统中排除的以铁为主要成分的粉尘和泥浆的通常，一般由干式除尘器捕集的称为尘，由湿法除尘器捕集的称为泥，主要包括烧结粉尘、炼铁尘泥、炼钢尘泥和轧钢氧化铁皮等固废弃物，数量巨大，污染严重。目前以返回烧结为主要处理途径的尘泥中往往含有锌、铅、钾等有害元素，严重影响烧结矿的质量。

有害元素钾在冶金尘泥中占的比例很高，钾进入高炉后会形成蒸汽凝结在高炉上部腐蚀高炉炉衬，恶化料柱透气性，同时会增加焦比，影响高炉生产，但是我国又是一个钾资源匮乏的国家，经济储量仅为800万吨，约占世界储量的2.5%，自给率不足60%，因此开发了采用强酸浸出的方法脱除冶金尘泥中的钾元素并利用其制备硫酸钾的工艺：加入一定质量比的硫酸溶液进行酸浸使冶金尘泥良好分散，浸出后的溶液经碳酸氢铵除杂、脱色净化后再蒸发、冷却、重结晶即可制得纯度较高的硫酸钾，制得的硫酸钾可用于配制工业用硫酸钾和农肥硫酸钾，且钾元素的回收率壳高达95%。但现有的冶金尘泥钾元素回收通常是一次性加入大量硫酸，导致局部热量过高影响钾元素的浸出率，且对浸出液过滤时使用一层活性炭层吸附脱色不彻底，生产得到的硫酸钾仍会留有其他金属离子的颜色，影响使用。

为此，我们提出了一种利用冶金尘泥生产硫酸钾的浸出设备。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中现有的冶金尘泥钾元素回收通常是一次性加入大量硫酸，导致局部热量过高影响钾元素的浸出率，且对浸出液过滤时使用一层活性炭层吸附脱色不彻底，生产得到的硫酸钾仍会留有其他金属离子的颜色，影响使用的问题，而提出的一种利用冶金尘泥生产硫酸钾的浸出设备。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种利用冶金尘泥生产硫酸钾的浸出设备，包括底座，所述底座上端固定设有第一支撑座和第二支撑座，所述第一支撑座上端固定安装有浸出釜，所述浸出釜包括上端的第一圆柱体结构和下端的第一球形结构，且第一圆柱体结构和第一球形结构连通，所述浸出釜侧壁固定设有进料斗，所述浸出釜上端开设有通孔，所述通孔内部活动设有封闭球，所述浸出釜上端固定连接有缓冲器，且封闭球位于缓冲器内部，所述浸出釜外侧壁上固定连接有支撑架，所述支撑架上端固定支撑有储液瓶，所述储液瓶连接有第一管道，且第一管道上设有第一泵体，所述第一管道远离储液瓶的一端与缓冲器上端贯穿固定连接，所述浸出釜上端的第一圆柱体结构内滑动连接有第一活塞块，所述第一活塞块内部开设有多个漏液孔，所述第一活塞块上端设有顶块，且顶块位于封闭球的正下方，所述浸出釜外侧壁上还固定安装有第一电机，所述第一电机的输出杆贯穿延伸至浸出釜下端的第一球形结构内部并焊接有第一扇形块，所述第一扇形块上端转动连接有第一连接杆，所述第一连接杆远离扇形块的一端转动连接在第一活塞块底部，所述第二支撑座上端固定安装有反应釜，所述反应釜包括第二球形结构、水平设置的第二圆柱体结构和竖直设置的第三圆柱体结构，且第二圆柱体结构、第三圆柱体结构与第二球形结构均连通，所述浸出釜底端与第二圆柱体结构间连接有第二管道，且第二管道上设有第二泵体，所述第二管道管口还固定设有第一滤网，所述第三圆柱体结构上端固定设有进液口，所述第二圆柱体结构与第三圆柱体结构间固定连接有连接管，所述连接管中部固定设有脱色机构，所述反应釜的第二球形结构外侧壁上固定安装有第二电机，所述第二电机的输出杆贯穿延伸至第二球形结构内部并焊接有第二扇形块，所述第二扇形块上端同轴转动连接有第二连接杆和第三连接杆，所述第二圆柱体结构内部滑动连接有第二活塞块，且第二连接杆远离第二扇形块的一端转动连接在第二活塞块右侧壁，所述第三圆柱体结构内部滑动连接有第三活塞块，且第三连接杆远离第二扇形块的一端转动连接在第三活塞块底部，所述第三圆柱体结构侧壁固定连接有第三管道，所述第三管道远离第三圆柱体结构的一端连接有结晶器，所述第二圆柱体结构底部还固定连接有第四管道，所述第四管道远离第二圆柱体结构的一端与第三管道连通，且第四管道上设有第三泵体，所述第二管道、进液口、第三管道和第四管道均设有阀门。

在上述的利用冶金尘泥生产硫酸钾的浸出设备中，所述脱色机构包括两端开口的壳体，所述壳体内部固定连接有多个活性炭吸附层，所述壳体两端均固定连接有第二滤网。

在上述的利用冶金尘泥生产硫酸钾的浸出设备中，所述第二管道与第二圆柱体结构连接处设有止回阀。

在上述的利用冶金尘泥生产硫酸钾的浸出设备中，所述第一圆柱体结构、第二圆柱体结构、第三圆柱体结构均对应开设有配合第一活塞块、第二活塞块、第三活塞块使用的滑轨。

在上述的利用冶金尘泥生产硫酸钾的浸出设备中，所述储液瓶采用二氧化硅材料制成。

在上述的利用冶金尘泥生产硫酸钾的浸出设备中，所述第一扇形块两侧侧壁均采用V形结构，且第一扇形块底端的弧度与第一球形结构的弧度相同，所述第二扇形块底端的弧度与第二球形结构的弧度相同。

在上述的利用冶金尘泥生产硫酸钾的浸出设备中，所述封闭球采用铅球球心外部包裹一层玻璃材料制成。

在上述的利用冶金尘泥生产硫酸钾的浸出设备中，所述缓冲器与浸出釜采用一体成型结构。

与现有的技术相比，本利用冶金尘泥生产硫酸钾的浸出设备的优点在于：一、通过第一扇形块转动带动第一连接杆拉动第一活塞块上下滑动，从而控制顶块顶动封闭球使硫酸溶液间歇流入浸出釜中，避免一次性加入大量硫酸，导致局部热量过高影响钾元素的浸出率，保证浸出率，且第一扇形块还可起到一定搅拌促进钾离子浸出的作用；二、通过驱动第二扇形块转动拉动第二连接杆和第三连接杆运动，从而拉动第二活塞块和第三活塞块来回滑动，含有硫酸钾的浸出液随着第二活塞块和第三活塞块的活塞运动沿连接管内在第二圆柱体结构和第三圆柱体结构间往复流动，连接管中部壳体内的第二滤网和活性炭吸附层对溶液中的沉淀进行过滤吸附，并将其他金属离子的颜色洗脱，保证后续制得的硫酸钾晶体色泽更好，使用更加方便。

附图说明

图1为本发明提出的一种利用冶金尘泥生产硫酸钾的浸出设备的结构示意图；

图2为本发明提出的一种利用冶金尘泥生产硫酸钾的浸出设备A部分的结构放大示意图。

图中：1底座、2第一支撑座、3第二支撑座、4浸出釜、5进料斗、6封闭球、7缓冲器、8支撑架、9储液瓶、10第一管道、11第一泵体、12第一活塞块、13漏液孔、14顶块、15第一扇形块、16第一连接杆、17反应釜、18第二管道、19第二泵体、20第一滤网、21进液口、22连接管、23第二扇形块、24第二连接杆、25第三连接杆、26第二活塞块、27第三活塞块、28第三管道、29结晶器、30第四管道、31第三泵体、32阀门、33壳体、34活性炭吸附层、35第二滤网。

具体实施方式

以下实施例仅处于说明性目的，而不是想要限制本发明的范围。

实施例

参照图1-2，一种利用冶金尘泥生产硫酸钾的浸出设备，包括底座1，底座1上端固定设有第一支撑座2和第二支撑座3，第一支撑座2上端固定安装有浸出釜4，浸出釜4包括上端的第一圆柱体结构和下端的第一球形结构，且第一圆柱体结构和第一球形结构连通，浸出釜4侧壁固定设有进料斗5，浸出釜4上端开设有通孔，通孔内部活动设有封闭球6，浸出釜4上端固定连接有缓冲器7，且封闭球6位于缓冲器7内部，封闭球6采用铅球球心外部包裹一层玻璃材料制成，外部玻璃材料可抗腐蚀，使用铅球球心增加重量，封闭效果更好，缓冲器7与浸出釜4采用一体成型结构，防止硫酸溶液泄漏，浸出釜4外侧壁上固定连接有支撑架8，支撑架8上端固定支撑有储液瓶9，储液瓶9采用二氧化硅材料制成，便于长期储存硫酸溶液，储液瓶9连接有第一管道10，且第一管道10上设有第一泵体11，第一管道10远离储液瓶9的一端与缓冲器7上端贯穿固定连接，浸出釜4上端的第一圆柱体结构内滑动连接有第一活塞块12，第一活塞块12内部开设有多个漏液孔13，第一活塞块12上端设有顶块14，且顶块14位于封闭球6的正下方，浸出釜4外侧壁上还固定安装有第一电机，第一电机的输出杆贯穿延伸至浸出釜4下端的第一球形结构内部并焊接有第一扇形块15，第一扇形块15上端转动连接有第一连接杆16，第一连接杆16远离扇形块15的一端转动连接在第一活塞块12底部，第一扇形块15两侧侧壁均采用V形结构，且第一扇形块15底端的弧度与第一球形结构的弧度相同，第一扇形块15转动还可起到一定搅拌作用，能够加快钾离子的浸出速度，V形结构使第一扇形块15转动阻力减小，将冶金尘泥从进料斗5加入浸出釜4中，利用第一泵体11将储液瓶9中的硫酸溶液输入缓冲器7当中，由于封闭球6将浸出釜4上端的通孔遮挡住，硫酸溶液无法通入浸出釜4当中，驱动第一电机，第一电机带动第一扇形块15转动，第一扇形块15转动过程中通过第一扇形块15上端转动连接的第一连接杆16推动第一活塞块12沿浸出釜4上端的第一圆柱体结构向上滑动，第一活塞块12向上滑动过程中顶块14顶起封闭球6，缓冲器7中的硫酸溶液沿第一活塞块12上的漏液孔13流入浸出釜4当中，随着第一扇形块15继续转动，第一连接杆16拉动第一活塞块12向下滑动，封闭球6脱离顶块14的抵设重新掉回通孔内封闭硫酸溶液流入浸出釜4，防止硫酸溶液一次流入过多导致局部温度过高影响钾的浸出率。

第二支撑座3上端固定安装有反应釜17，反应釜17包括第二球形结构、水平设置的第二圆柱体结构和竖直设置的第三圆柱体结构，且第二圆柱体结构、第三圆柱体结构与第二球形结构均连通，浸出釜4底端与第二圆柱体结构间连接有第二管道18，且第二管道18上设有第二泵体19，第二管道18管口还固定设有第一滤网20，第二管道18与第二圆柱体结构连接处设有止回阀，防止第二活塞块26将浸出液沿第二管道18压回，第三圆柱体结构上端固定设有进液口21，第二圆柱体结构与第三圆柱体结构间固定连接有连接管22，连接管22中部固定设有脱色机构，壳体33内部固定连接有多个活性炭吸附层34，壳体33两端均固定连接有第二滤网35，反应釜17的第二球形结构外侧壁上固定安装有第二电机，第二电机的输出杆贯穿延伸至第二球形结构内部并焊接有第二扇形块23，第二扇形块23上端同轴转动连接有第二连接杆24和第三连接杆25，第二圆柱体结构内部滑动连接有第二活塞块26，且第二连接杆24远离第二扇形块23的一端转动连接在第二活塞块26右侧壁，第三圆柱体结构内部滑动连接有第三活塞块27，且第三连接杆25远离第二扇形块23的一端转动连接在第三活塞块27底部，第一圆柱体结构、第二圆柱体结构、第三圆柱体结构均对应开设有配合第一活塞块12、第二活塞块26、第三活塞块27使用的滑轨，使第一活塞块12、第二活塞块26、第三活塞块27滑动更加稳定，携带硫酸钾的浸出液经第一滤网20过滤被第二泵体19输送至反应釜17当中，从进液口21加入碳酸氢铵溶液，随着碳酸氢铵溶液的加入，浸出液的PH逐渐减小，当浸出液的PH降至8左右时，浸出液当中的铁、锌、铅等离子基本沉淀完全（碳酸氢根分解成为碳酸根离子和氢离子，碳酸根离子与铁、锌、铅等二价离子均会生成碳酸盐沉淀），驱动第二电机，第二电机转动带动第二扇形块23转动，第二扇形块23转动拉动第二连接杆24和第三连接杆25运动，从而拉动第二活塞块26和第三活塞块27来回滑动，浸出液随着第二活塞块26和第三活塞块27的活塞运动沿连接管22内在第二圆柱体结构和第三圆柱体结构间往复流动，连接管22中部壳体33内的第二滤网35和活性炭吸附层34对溶液中的沉淀进行过滤吸附，并将其他金属离子的颜色洗脱。

第三圆柱体结构侧壁固定连接有第三管道28，第三管道28远离第三圆柱体结构的一端连接有结晶器29，结晶器29采用DTB结晶器，第二圆柱体结构底部还固定连接有第四管道30，第四管道30远离第二圆柱体结构的一端与第三管道28连通，且第四管道30上设有第三泵体31，第二管道18、进液口21、第三管道28和第四管道30均设有阀门32。

本发明中，将冶金尘泥从进料斗5加入浸出釜4中，利用第一泵体11将储液瓶9中的硫酸溶液输入缓冲器7当中，由于封闭球6将浸出釜4上端的通孔遮挡住，硫酸溶液无法通入浸出釜4当中，驱动第一电机，第一电机带动第一扇形块15转动，第一扇形块15转动过程中通过第一扇形块15上端转动连接的第一连接杆16推动第一活塞块12沿浸出釜4上端的第一圆柱体结构向上滑动，第一活塞块12向上滑动过程中顶块14顶起封闭球6，缓冲器7中的硫酸溶液沿第一活塞块12上的漏液孔13流入浸出釜4当中，随着第一扇形块15继续转动，第一连接杆16拉动第一活塞块12向下滑动，封闭球6脱离顶块14的抵设重新掉回通孔内封闭硫酸溶液流入浸出釜4，防止硫酸溶液一次流入过多导致局部温度过高影响钾的浸出率；硫酸溶液间歇加入浸出釜4中将钾离子浸出生成硫酸钾的过程中，第一扇形块15转动还可起到一定搅拌作用，能够加快钾离子的浸出速度；携带硫酸钾的浸出液经第一滤网20过滤被第二泵体19输送至反应釜17当中，从进液口21加入碳酸氢铵溶液，随着碳酸氢铵溶液的加入，浸出液的PH逐渐减小，当浸出液的PH降至8左右时，浸出液当中的铁、锌、铅等离子基本沉淀完全（碳酸氢根分解成为碳酸根离子和氢离子，碳酸根离子与铁、锌、铅等二价离子均会生成碳酸盐沉淀），驱动第二电机，第二电机转动带动第二扇形块23转动，第二扇形块23转动拉动第二连接杆24和第三连接杆25运动，从而拉动第二活塞块26和第三活塞块27来回滑动，浸出液随着第二活塞块26和第三活塞块27的活塞运动沿连接管22内在第二圆柱体结构和第三圆柱体结构间往复流动，连接管22中部壳体33内的第二滤网35和活性炭吸附层34对溶液中的沉淀进行过滤吸附，并将其他金属离子的颜色洗脱，除杂脱色后打开第三管道28和第四管道30，将反应釜17内的溶液通入结晶器29当中进行蒸发结晶，初次结晶后加水溶解再蒸发结晶，重复多次即可得到纯度较高的硫酸钾。

尽管本文较多地使用了底座1、第一支撑座2、第二支撑座3、浸出釜4、进料斗5、封闭球6、缓冲器7、支撑架8、储液瓶9、第一管道10、第一泵体11、第一活塞块12、漏液孔13、顶块14、第一扇形块15、第一连接杆16、反应釜17、第二管道18、第二泵体19、第一滤网20、进液口21、连接管22、第二扇形块23、第二连接杆24、第三连接杆25、第二活塞块26、第三活塞块27、第三管道28、结晶器29、第四管道30、第三泵体31、阀门32、壳体33、活性炭吸附层34、第二滤网35等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (8)

1.一种利用冶金尘泥生产硫酸钾的浸出设备，包括底座（1），其特征在于，所述底座（1）上端固定设有第一支撑座（2）和第二支撑座（3），所述第一支撑座（2）上端固定安装有浸出釜（4），所述浸出釜（4）包括上端的第一圆柱体结构和下端的第一球形结构，且第一圆柱体结构和第一球形结构连通，所述浸出釜（4）侧壁固定设有进料斗（5），所述浸出釜（4）上端开设有通孔，所述通孔内部活动设有封闭球（6），所述浸出釜（4）上端固定连接有缓冲器（7），且封闭球（6）位于缓冲器（7）内部，所述浸出釜（4）外侧壁上固定连接有支撑架（8），所述支撑架（8）上端固定支撑有储液瓶（9），所述储液瓶（9）连接有第一管道（10），且第一管道（10）上设有第一泵体（11），所述第一管道（10）远离储液瓶（9）的一端与缓冲器（7）上端贯穿固定连接，所述浸出釜（4）上端的第一圆柱体结构内滑动连接有第一活塞块（12），所述第一活塞块（12）内部开设有多个漏液孔（13），所述第一活塞块（12）上端设有顶块（14），且顶块（14）位于封闭球（6）的正下方，所述浸出釜（4）外侧壁上还固定安装有第一电机，所述第一电机的输出杆贯穿延伸至浸出釜（4）下端的第一球形结构内部并焊接有第一扇形块（15），所述第一扇形块（15）上端转动连接有第一连接杆（16），所述第一连接杆（16）远离扇形块（15）的一端转动连接在第一活塞块（12）底部，所述第二支撑座（3）上端固定安装有反应釜（17），所述反应釜（17）包括第二球形结构、水平设置的第二圆柱体结构和竖直设置的第三圆柱体结构，且第二圆柱体结构、第三圆柱体结构与第二球形结构均连通，所述浸出釜（4）底端与第二圆柱体结构间连接有第二管道（18），且第二管道（18）上设有第二泵体（19），所述第二管道（18）管口还固定设有第一滤网（20），所述第三圆柱体结构上端固定设有进液口（21），所述第二圆柱体结构与第三圆柱体结构间固定连接有连接管（22），所述连接管（22）中部固定设有脱色机构，所述反应釜（17）的第二球形结构外侧壁上固定安装有第二电机，所述第二电机的输出杆贯穿延伸至第二球形结构内部并焊接有第二扇形块（23），所述第二扇形块（23）上端同轴转动连接有第二连接杆（24）和第三连接杆（25），所述第二圆柱体结构内部滑动连接有第二活塞块（26），且第二连接杆（24）远离第二扇形块（23）的一端转动连接在第二活塞块（26）右侧壁，所述第三圆柱体结构内部滑动连接有第三活塞块（27），且第三连接杆（25）远离第二扇形块（23）的一端转动连接在第三活塞块（27）底部，所述第三圆柱体结构侧壁固定连接有第三管道（28），所述第三管道（28）远离第三圆柱体结构的一端连接有结晶器（29），所述第二圆柱体结构底部还固定连接有第四管道（30），所述第四管道（30）远离第二圆柱体结构的一端与第三管道（28）连通，且第四管道（30）上设有第三泵体（31），所述第二管道（18）、进液口（21）、第三管道（28）和第四管道（30）均设有阀门（32）。

2.根据权利要求1所述的一种利用冶金尘泥生产硫酸钾的浸出设备，其特征在于，所述脱色机构包括两端开口的壳体（33），所述壳体（33）内部固定连接有多个活性炭吸附层（34），所述壳体（33）两端均固定连接有第二滤网（35）。

3.根据权利要求1所述的一种利用冶金尘泥生产硫酸钾的浸出设备，其特征在于，所述第二管道（18）与第二圆柱体结构连接处设有止回阀。

4.根据权利要求1所述的一种利用冶金尘泥生产硫酸钾的浸出设备，其特征在于，所述第一圆柱体结构、第二圆柱体结构、第三圆柱体结构均对应开设有配合第一活塞块（12）、第二活塞块（26）、第三活塞块（27）使用的滑轨。

5.根据权利要求1所述的一种利用冶金尘泥生产硫酸钾的浸出设备，其特征在于，所述储液瓶（9）采用二氧化硅材料制成。

6.根据权利要求1所述的一种利用冶金尘泥生产硫酸钾的浸出设备，其特征在于，所述第一扇形块（15）两侧侧壁均采用V形结构，且第一扇形块（15）底端的弧度与第一球形结构的弧度相同，所述第二扇形块（23）底端的弧度与第二球形结构的弧度相同。

7.根据权利要求1所述的一种利用冶金尘泥生产硫酸钾的浸出设备，其特征在于，所述封闭球（6）采用铅球球心外部包裹一层玻璃材料制成。

8.根据权利要求1所述的一种利用冶金尘泥生产硫酸钾的浸出设备，其特征在于，所述缓冲器（7）与浸出釜（4）采用一体成型结构。

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