CN110317960B - 一种石煤钒矿熟化生产设备及石煤钒矿熟化生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及生产设备技术领域，公开一种石煤钒矿熟化生产设备及石煤钒矿熟化生产方法。其中石煤钒矿熟化生产设备包括：加热混合组件，其包括带有反应腔的箱体和位于反应腔内的转动轴、桨叶，箱体上设有与反应腔连通的进料口，转动轴可转动设于箱体上，桨叶设在转动轴上；负压收集组件，其包括至少一个集气罩，一个集气罩正对进料口设置，集气罩被配置为回收酸雾和/或粉尘。本发明提供的石煤钒矿熟化生产设备，通过加热混合组件实现了石煤和浓硫酸或者石煤、浓硫酸和水的混合、加热及破碎收集的连续生产过程，还能够通过负压收集组件实现对生产过程中所产生的酸雾和/或粉尘的收集，提高生产效率，减少环境污染。

Description

一种石煤钒矿熟化生产设备及石煤钒矿熟化生产方法

技术领域

本发明涉及生产设备技术领域，尤其涉及一种石煤钒矿熟化生产设备及石煤钒矿熟化生产方法。

背景技术

钒是一种战略金属，在钢铁、冶金、化工、新能源等领域应用广泛。石煤是一种黑色含碳页岩，由浅海低等菌藻类生物死亡后，在还原条件下堆积形成。石煤中除硅质外，常含有钒，石煤钒矿占我国钒制品总生产原料的30％，是我国一种重要的钒制品生产原料。

目前石煤钒矿提钒的方法主要包括两大类：焙烧法和酸浸法。石煤钒矿传统提钒方法为钠化焙烧法，该方法生产流程简单、工艺技术成熟，但存在着钒资源回收率低、三废产排量大等问题，难以满足国家现行环保排放标准。酸浸法主要包括直接酸浸法和硫酸熟化法，酸浸法具有节能清洁，避免传统焙烧法产生的大量废气等问题，具有较好的应用前景。采用直接酸浸法只适合于处理风化型石煤，对于钒主要赋存于云母类铝硅酸盐矿物的原生型石煤，钒提取难度大，而硫酸熟化法可以有效处理这类石煤，能够提高钒的浸出率。

中国专利CN105483398A提出了一种含钒矿物熟化提钒方法，首先将石煤破碎磨细至5mm，分别加入8％水、1％磷酸、16％浓硫酸，在105℃熟化24h，熟料液固比2:1浸出2h，钒的浸出率大于85％。中国专利CN102912123A提出一种硫酸熟化分解石煤钒矿的方法，首先石煤磨细至-74μm，然后加入3％-8％水、3％-8％硫酸钠、15％-30％浓硫酸，最后利用浓硫酸遇水放热，保温熟化12h-48h，熟料在85℃-100℃，液固比1.5:1-3:1，浸出2h-10h，钒的浸出率大于80％。中国专利CN205368457U提出了一种浓硫酸熟化法提取矿物成分的移动式混料布料系统，包括干料输送部、移动式混料部和水、酸接入部，利用现有的设备、技术通过组合、加工、改造以提供一种在一定空间内进行物料的转移、配料、混合、并在混料的同时及时布料的移动式混料布料系统，缩短了拌合料暴露在大气中的时间，使浓硫酸的水化热得以充分利用，具有拌料均匀、保温输送等优点，没有解决熟化过程的控制问题。

目前硫酸熟化过程均为间歇操作，生产过程条件难以控制，生产效率较低。而且无法对石煤和硫酸熟化过程产生的酸雾进行有效的收集，不仅浪费硫酸，还容易污染环境。因此，目前亟需一种石煤熟化设备来解决上述问题。

发明内容

基于以上所述，本发明的目的在于提供一种石煤钒矿熟化生产设备及石煤钒矿熟化生产方法，其中石煤钒矿熟化生产设备能够有效收集石煤和硫酸熟化过程产生的酸雾。

为达上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种石煤钒矿熟化生产设备，包括：

加热混合组件，其包括带有反应腔的箱体和位于所述反应腔内的转动轴、桨叶，所述箱体上设有与所述反应腔连通的进料口，所述转动轴可转动设于所述箱体上，所述桨叶设在所述转动轴上；

负压收集组件，其包括至少一个集气罩，一个所述集气罩正对所述进料口设置，所述集气罩被配置为回收酸雾和/或粉尘。

作为一种石煤钒矿熟化生产设备的优选方案，所述箱体上还设有与所述反应腔隔开的加热腔，所述转动轴和所述桨叶内分别内设有互相连通的转动轴腔和桨叶腔，所述转动轴的一端设有旋转接头，所述旋转接头的一端与所述加热腔连通，另一端与所述转动轴腔连通，所述箱体上设有与所述加热腔连通的进入口，所述进入口被配置为加入热媒介。

作为一种石煤钒矿熟化生产设备的优选方案，所述桨叶的个数为若干个，若干所述桨叶设在所述转动轴上。

作为一种石煤钒矿熟化生产设备的优选方案，所述加热混合组件包括搅拌驱动件和搅拌轴承，所述搅拌轴承设在所述箱体上，所述转动轴贯穿所述搅拌轴承设置，所述搅拌驱动件与所述转动轴连接，所述搅拌驱动件被配置为能够驱动所述转动轴转动，使所述桨叶搅拌所述反应腔内的浆料和熟料。

作为一种石煤钒矿熟化生产设备的优选方案，所述石煤钒矿熟化生产设备还包括轴承座、支架和底座，所述搅拌驱动件、所述箱体及所述支架均固定在所述底座上，所述轴承座设在所述支架上端，所述搅拌轴承设在所述轴承座上。

作为一种石煤钒矿熟化生产设备的优选方案，所述转动轴的个数为至少两个，至少两个所述转动轴并列设置，所述加热混合组件还包括所述传动齿轮，所述传动齿轮的个数为至少两个，相邻所述传动齿轮互相啮合且每个所述传动齿轮均与一个所述转动轴连接，其中一个所述传动齿轮与所述搅拌驱动件连接。

作为一种石煤钒矿熟化生产设备的优选方案，所述箱体上还设有排出口，所述石煤钒矿熟化生产设备还包括储存箱，所述储存箱与所述排出口连通，所述储存箱上设有排气口，一个所述集气罩正对所述排气口设置。

作为一种石煤钒矿熟化生产设备的优选方案，所述负压收集组件还包括吸收塔和引风机，所述吸收塔从下至上依次设有第一分布板、第一填料、第一喷嘴、第二分布板、第二填料、第二喷嘴及除雾器，所述第一分布板与所述集气罩连通，所述吸收塔底部设有循环槽，所述第一喷嘴和所述第二喷嘴均与所述循环槽连通，所述引风机与所述除雾器连通，所述除雾器被配置为截留所述吸收塔内的液体并通过所述引风机排出。

作为一种石煤钒矿熟化生产设备的优选方案，所述负压收集组件还包括循环泵，所述循环泵的一端与所述循环槽连通，另一端同时与所述第一喷嘴和所述第二喷嘴连通。

一种石煤钒矿熟化生产方法，采用以上任一方案所述的石煤钒矿熟化生产设备，包括以下步骤：

步骤一、将石煤和浓硫酸通过所述进料口加入所述箱体内，或者将石煤、浓硫酸和水过所述进料口加入所述箱体内，所述转动轴和所述桨叶对其进行搅拌使其混合、加热并反应，从而形成熟料；

步骤二、启动所述负压收集组件，正对所述进料口设置的所述集气罩实时收集酸雾和/或粉尘。

本发明的有益效果为：本发明提供的石煤钒矿熟化生产设备，通过加热混合组件实现了石煤和浓硫酸或者石煤、浓硫酸和水的混合、加热及破碎收集的连续生产过程，还能够通过负压收集组件实现对生产过程中所产生的酸雾和/或粉尘的收集，提高生产效率，减少环境污染。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1是本发明具体实施例提供的石煤钒矿熟化生产设备的示意图；

图2是本发明具体实施例提供的箱体的横向截面剖视图。

图中：

1-箱体，11-上盖，12-下壳，111-反应腔，112-进料口，113-加热腔，114-进入口，115-排出口，116-出气口，21-转动轴，211-转动轴腔，22-桨叶，221-桨叶腔，23-旋转接头，24-搅拌驱动件，241-搅拌电机，242-搅拌减速机，25-搅拌轴承，26-传动齿轮，27-第一管，28-第二管，31-集气罩，32-吸收塔，33-引风机，34-第一分布板，35-第一填料，36-第一喷嘴，37-第二分布板，38-第二填料，39-第二喷嘴，310-除雾器，311-循环槽，312-循环泵，41-轴承座，42-支架，43-底座，5-储存箱，51-排气口，6-密封箱体。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本实施例提供一种石煤钒矿熟化生产设备，如图1和图2所示，该装置包括加热混合组件和负压收集组件，加热混合组件包括带有反应腔111的箱体1和位于反应腔111内的转动轴21、桨叶22，为了防止浆料在反应腔111内进行搅拌时有死区的存在，反应腔111的底壁用两个圆弧组成，呈ω形。箱体1上设有与反应腔111连通的进料口112和出气口116，进料口112用于加入石煤和浓硫酸或者石煤、浓硫酸和水的混合物，使其形成浆料，出气口116用于排出箱体1内的酸雾，转动轴21可转动设于箱体1上，桨叶22设在转动轴21上。具体地，本实施例的箱体1由上盖11和下壳12组成。本实施例的负压收集组件包括三个集气罩31，一个集气罩31正对进料口112设置，另一个集气罩31设于出气口116处，集气罩31被配置为回收酸雾和/或粉尘。

本发明提供的石煤钒矿熟化生产设备，通过加热混合组件实现了石煤和浓硫酸或者石煤、浓硫酸和水的混合、加热及破碎收集的连续生产过程，还能够通过负压收集组件实现对生产过程中所产生的酸雾和/或粉尘的收集，提高生产效率，减少环境污染。

本实施例的一个转动轴21上设有若干个桨叶22，如图1所示，若干桨叶22设在转动轴21上，转动轴21转动时，桨叶22随之转动，桨叶22能够对反应腔111内的浆料进行混合加热使其形成熟料。桨叶22的转动使浆料在反应腔111内进行翻转和搅拌，浆料被充分加热和反应，使被加热的浆料升温到反应所需温度，该桨叶22的转动还能够破碎熟料，使其粉碎。

本实施例的箱体1上还设有与反应腔111隔开的加热腔113，如图1和图2所示，转动轴21和桨叶22内分别内设有互相连通的转动轴腔211和桨叶腔221，转动轴21的一端设有旋转接头23，旋转接头23的一端与加热腔113连通，另一端与转动轴腔211连通，箱体1上设有与加热腔113连通的进入口114，进入口114被配置为加入热媒介，热媒介以传导加热的方式对浆料进行加热。具体地，本实施例的热媒介为蒸汽。当然本发明的热媒介也并不限于本实施例的热媒介，还可以为导热油、热水或者其他液体，具体根据实际需要进行确定。

本实施例的桨叶22的结构较特殊，如图1和图2所示，空心的浆叶一端较宽，另一端呈尖角，其投影像楔子。桨叶22的两个侧面均有一定倾斜度的斜面，这种斜面在随转动轴21转动时，既可以使浆料和熟料对斜面有撞击作用，又可以使斜面上的浆料和熟料易于自动清除，不断更新传热表面，强化传热，传热效率高。

如图2所示，在向加热腔113内通入蒸汽时，为了让转动轴21与桨叶22之间的蒸汽和冷凝后的冷凝液的流动比较畅通，在每个桨叶腔221与转动轴腔211之间设有两根长短不一的短管，其中长度较长的管子为第一管27，长度较短的管子为第二管28。第一管27内通蒸汽，将转动轴腔211内的蒸汽通入桨叶腔221内。第二管28作用是及时将桨叶22内的冷凝液排入转动轴21的转动轴腔211内，第二管28的一端与转动轴21的外表面平齐，桨叶腔221内一旦有冷凝液就能通过第二管28及时排出，第二管28的另一端伸入转动轴21的转动轴腔211内且有一定的长度，是为了防止转动轴21内冷凝液倒灌到桨叶22内，造成转动轴腔211内的蒸汽无法进入桨叶腔221内。增设的第一管27和第二管28，使蒸汽和冷凝液各行其道，保证了桨叶22的传热作用和桨叶22内的冷凝液的及时排出。

为了保证转动轴21的强度和刚性，通常将转动轴21设计的较粗。转动轴21的外表面在反应腔111内也有一定的传热作用，在转动轴21的设计中，选用材料和结构均应从有利于传热的方向出发。

本实施例的加热混合组件包括搅拌驱动件24和搅拌轴承25，如图1所示，搅拌轴承25设在箱体1上，转动轴21贯穿搅拌轴承25设置，搅拌驱动件24与转动轴21连接，搅拌驱动件24被配置为能够驱动转动轴21转动，使桨叶22搅拌反应腔111内的浆料和熟料。本实施例的搅拌驱动件24包括搅拌电机241和与搅拌电机241连接的搅拌减速机242，搅拌减速机242连接于转动轴21。

本实施例的石煤钒矿熟化生产设备还包括轴承座41、支架42和底座43，如图1所示，搅拌驱动件24、箱体1及支架42均固定在底座43上，轴承座41设在支架42上端，搅拌轴承25设在轴承座41上。

本实施例转动轴21的个数为两个，两个转动轴21并列设置，箱体1的横截面呈ω形，转动轴21转动时，两个转动轴21上的桨叶22不会互相接触且桨叶22不会和与其相邻的转动轴21接触。本实施例的加热混合组件还包括传动齿轮26，传动齿轮26的个数为两个，两个传动齿轮26互相啮合且每个传动齿轮26均与一个转动轴21连接，其中一个传动齿轮26与搅拌驱动件24连接，两个传动齿轮26的转动方向相反，均向箱体1的中心轴线方向旋转，起到挤压浆料和熟料的作用。

当然，在本发明的其他实施例中，转动轴21的个数还可以为一个，此时可以不设有传动齿轮26，搅拌驱动件24直接与转动轴21连接，或者转动轴21的个数还可以为四个，箱体1的横截面呈双ω形，此时可以设置两个搅拌驱动件24和四个传动齿轮26，其中两个传动齿轮26、一个搅拌驱动件24和两个转动轴21为一组，此时，两个传动齿轮26啮合，每个传动齿轮26均与一个转动轴21连接，搅拌驱动件24与一个传动齿轮26连接并驱动其转动，另一个传动齿轮26随之转动，从而带动转动轴21转动。

本实施例的箱体1上还设有排出口115，如图1所示，石煤钒矿熟化生产设备还包括储存箱5，储存箱5与排出口115连通，储存箱5上设有排气口51，一个集气罩31正对排气口51设置，集气罩31被配置为回收储存箱5内的酸雾和/或粉尘。

在箱体1的排出口115处设有放料板和溢流堰(图中未示出)。放料板设在转动轴21的下方。操作时关闭放料板，阻止熟料的流出，使反应腔111内积存一定厚度的熟料。转动轴21停止转动时，打开放料板，将反应腔111内积存的熟料排净，溢流堰高度可根据操作工艺条件进行调节。

为了避免箱体1内酸雾、粉尘、石煤、水及硫酸的溢出，在转动轴21与箱体1的连接处设有密封箱体6，本实施例的密封箱体6设于箱体1的两端，本实施例密封箱体6的个数为两个，其中一个密封箱体6位于箱体1的一端，另外一个密封箱体6设于箱体1的另一端。

如图1所示，本实施例的负压收集组件还包括吸收塔32、引风机33及循环泵312，吸收塔32从下至上依次设有第一分布板34、第一填料35、第一喷嘴36、第二分布板37、第二填料38、第二喷嘴39及除雾器310，第一分布板34与集气罩31连通，吸收塔32底部设有循环槽311，循环槽311内设有喷淋液，第一喷嘴36和第二喷嘴39均与循环槽311连通，引风机33与除雾器310连通，除雾器310被配置为截留吸收塔32内的喷淋液并通过引风机33排出。循环泵312的一端与循环槽311连接，另一端同时与第一喷嘴36和第二喷嘴39连通。

进一步地，第一填料35和第二填料38为散装填料，如拉西环、鲍尔环、弧鞍环等，本实施方式对此不进行具体限定。循环泵312将来自吸收循环槽311的喷淋液经第一喷嘴36和第二喷嘴39均匀喷淋到第一填料35和第二填料38上，并沿着第一填料35和第二填料38向下流动，与酸雾及大部分粉尘逆流通过第一填料35的空隙和第二填料38的空隙，在第一填料35的表面和第二填料38的表面喷淋液与酸雾及大部分粉尘充分接触，酸雾与喷淋液发生吸收或中和反应，粉尘与液滴发生凝聚，因此酸雾及大部分粉尘随着喷淋液进入循环槽311，实现喷淋液循环使用。尾气由除雾器310截留喷淋液后通过引风机33从排气管道排出。其中设置第一填料35、第二填料38以及第一分布板34的目的是将喷淋液再分布，降低喷淋液向下流动的壁流效应的影响，实现酸雾、粉尘与喷淋液的充分接触并进行反应。

本实施例还提供一种石煤钒矿熟化生产方法，采用本实施例所述的石煤钒矿熟化生产设备，包括以下步骤：

步骤一、将石煤和浓硫酸通过进料口112加入箱体1内，或者将石煤、浓硫酸和水过进料口112加入箱体1内，转动轴21和桨叶22对其进行搅拌使其混合、加热并反应，从而形成熟料；

步骤二、启动负压收集组件，正对进料口112设置的集气罩31实时收集酸雾和/或粉尘。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (9)

1.一种石煤钒矿熟化生产设备，其特征在于，包括：

加热混合组件，其包括带有反应腔（111）的箱体（1）和位于所述反应腔（111）内的转动轴（21）、桨叶（22），所述箱体（1）上设有与所述反应腔（111）连通的进料口（112），所述转动轴（21）可转动设于所述箱体（1）上，所述桨叶（22）设在所述转动轴（21）上；

负压收集组件，其包括至少一个集气罩（31），一个所述集气罩（31）正对所述进料口（112）设置，所述集气罩（31）被配置为回收酸雾和/或粉尘；

所述箱体（1）上还设有与所述反应腔（111）隔开的加热腔（113），所述转动轴（21）和所述桨叶（22）内分别内设有互相连通的转动轴腔（211）和桨叶腔（221），所述转动轴（21）的一端设有旋转接头（23），所述旋转接头（23）的一端与所述加热腔（113）连通，另一端与所述转动轴腔（211）连通，所述箱体（1）上设有与所述加热腔（113）连通的进入口（114），所述进入口（114）被配置为加入热媒介；

所述转动轴（21）转动时，所述桨叶（22）随之转动，所述桨叶（22）的转动能够破碎熟料，使其粉碎；

将石煤和浓硫酸通过所述进料口（112）加入所述箱体（1）内，或者将石煤、浓硫酸和水过所述进料口（112）加入所述箱体（1）内，所述转动轴（21）和所述桨叶（22）对其进行搅拌使其混合、加热并反应，从而形成熟料。

2.根据权利要求1所述的石煤钒矿熟化生产设备，其特征在于，所述桨叶（22）的个数为若干个，若干所述桨叶（22）设在所述转动轴（21）上。

3.根据权利要求1所述的石煤钒矿熟化生产设备，其特征在于，所述加热混合组件包括搅拌驱动件（24）和搅拌轴承（25），所述搅拌轴承（25）设在所述箱体（1）上，所述转动轴（21）贯穿所述搅拌轴承（25）设置，所述搅拌驱动件（24）与所述转动轴（21）连接，所述搅拌驱动件（24）被配置为能够驱动所述转动轴（21）转动，使所述桨叶（22）搅拌所述反应腔（111）内的浆料和熟料。

4.根据权利要求3所述的石煤钒矿熟化生产设备，其特征在于，所述石煤钒矿熟化生产设备还包括轴承座（41）、支架（42）和底座（43），所述搅拌驱动件（24）、所述箱体（1）及所述支架（42）均固定在所述底座（43）上，所述轴承座（41）设在所述支架（42）上端，所述搅拌轴承（25）设在所述轴承座（41）上。

5.根据权利要求3所述的石煤钒矿熟化生产设备，其特征在于，所述转动轴（21）的个数为至少两个，至少两个所述转动轴（21）并列设置，所述加热混合组件还包括传动齿轮（26），所述传动齿轮（26）的个数为至少两个，相邻所述传动齿轮（26）互相啮合且每个所述传动齿轮（26）均与一个所述转动轴（21）连接，其中一个所述传动齿轮（26）与所述搅拌驱动件（24）连接。

6.根据权利要求1至5任一项所述的石煤钒矿熟化生产设备，其特征在于，所述箱体（1）上还设有排出口（115），所述石煤钒矿熟化生产设备还包括储存箱（5），所述储存箱（5）与所述排出口（115）连通，所述储存箱（5）上设有排气口（51），一个所述集气罩（31）正对所述排气口（51）设置。

7.根据权利要求1至5任一项所述的石煤钒矿熟化生产设备，其特征在于，所述负压收集组件还包括吸收塔（32）和引风机（33），所述吸收塔（32）从下至上依次设有第一分布板（34）、第一填料（35）、第一喷嘴（36）、第二分布板（37）、第二填料（38）、第二喷嘴（39）及除雾器（310），所述第一分布板（34）与所述集气罩（31）连通，所述吸收塔（32）底部设有循环槽（311），所述第一喷嘴（36）和所述第二喷嘴（39）均与所述循环槽（311）连通，所述引风机（33）与所述除雾器（310）连通，所述除雾器（310）被配置为截留所述吸收塔（32）内的液体并通过所述引风机（33）排出。

8.根据权利要求7所述的石煤钒矿熟化生产设备，其特征在于，所述负压收集组件还包括循环泵（312），所述循环泵（312）的一端与所述循环槽（311）连通，另一端同时与所述第一喷嘴（36）和所述第二喷嘴（39）连通。

9.一种石煤钒矿熟化生产方法，采用如权利要求1至8任一项所述的石煤钒矿熟化生产设备，包括以下步骤：

步骤一、将石煤和浓硫酸通过所述进料口（112）加入所述箱体（1）内，或者将石煤、浓硫酸和水过所述进料口（112）加入所述箱体（1）内，所述转动轴（21）和所述桨叶（22）对其进行搅拌使其混合、加热并反应，从而形成熟料；

步骤二、启动所述负压收集组件，正对所述进料口（112）设置的所述集气罩（31）实时收集酸雾和/或粉尘。