CN110523546A - 动力波洗涤器喷嘴、动力波洗涤器及钽铌氢氧化物中氟离子的清洗方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及钽铌湿法冶炼领域，具体而言，提供了一种动力波洗涤器喷嘴、动力波洗涤器及钽铌氢氧化物中氟离子的清洗方法。该动力波洗涤器喷嘴包括相互连通的进料段和出料段，所述出料段的侧壁与所述进料段的侧壁之间的夹角为175‑178度。该喷嘴的出料段的侧壁与进料段的侧壁之间的夹角为175‑178度，由此使得出料段相对于进料段向内倾斜了2‑5度，保证了出料速度，该动力波洗涤器喷嘴尤其适用于洗涤液固相，不容易使液固相淤积在喷嘴处，提高了洗涤效率和洗涤效果。该清洗方法采用动力波洗涤法对钽铌氢氧化物中氟离子进行清洗，该方法清洗效率高，氟的去除率高，能减少清洗次数，减少用水量，后期产生的废水少。

Description

动力波洗涤器喷嘴、动力波洗涤器及钽铌氢氧化物中氟离子 的清洗方法

技术领域

本发明涉及钽铌湿法冶炼领域，具体而言，涉及一种动力波洗涤器喷嘴、动力波洗涤器及钽铌氢氧化物中氟离子的清洗方法。

背景技术

在钽铌湿法冶炼过程中，钽铌均首先生成氟的化合物，进而被萃入仲辛醇等有机试剂中，负载有机试剂的钽液和铌液与杂质分离后，再经反萃取使钽铌的氟化物转入水相中形成含钽水相和含铌水相(通称为反钽液和反铌液)，然后反钽液和反铌液与氨水中和生成包含氢氧化钽沉淀和氢氧化铌沉淀的中间产品，而中间产品中含有大量的氟离子杂质，必须在烘干和煅烧之前把含有大量氟离子杂质的氢氧化钽和氢氧化铌用水洗涤干净。

由于氢氧化铌沉淀和氢氧化钽沉淀为无定形沉淀，比表面积大，氟离子主要以表面吸附和被包裹的状态存在沉淀物中，难以洗涤干净，洗涤过程中用水量很大。现有技术中，主要采取多次水洗涤的方式，洗涤效率不高，且会产生大量洗水，给后期废水处理带来巨大压力。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种动力波洗涤器喷嘴，该喷嘴能够保证出料速度，且不易使液固相淤积在喷嘴处，洗涤效率高，洗涤效果好。

本发明的第二目的在于提供一种动力波洗涤器，该动力波洗涤器包括上述动力波洗涤器喷嘴，因而具有出料速度快、洗涤效率高和洗涤效果好的优点。

本发明的第三目的在于提供一种钽铌氢氧化物中氟离子的清洗方法，该方法采用动力波洗涤法对钽铌氢氧化物中氟离子进行清洗，清洗效率高，氟的去除率高，能减少清洗次数，减少洗水的使用量，后期产生的废水少。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种动力波洗涤器喷嘴，所述喷嘴包括相互连通的进料段和出料段，所述出料段的侧壁与所述进料段的侧壁之间的夹角为175-178度。

作为进一步优选地技术方案，所述出料段的出口内径与所述出料段的进口内径之比为0.7:1-0.9:1。

第二方面，本发明提供了一种动力波洗涤器，包括接触塔和上述的动力波洗涤器喷嘴，所述动力波洗涤器喷嘴设置于所述接触塔内。

作为进一步优选地技术方案，所述接触塔上还设置有尾气回收装置。

第三方面，本发明提供了一种钽铌氢氧化物中氟离子的清洗方法，采用动力波洗涤法对钽铌氢氧化物中氟离子进行清洗。

作为进一步优选地技术方案，采用上述动力波洗涤器对钽铌氢氧化物中氟离子进行清洗。

作为进一步优选地技术方案，包括以下步骤：钽铌氢氧化物料浆被输送至动力波洗涤器的喷嘴后与洗水混合即可。

作为进一步优选地技术方案，所述洗水包括稀氨水；

优选地，稀氨水与钽铌氢氧化物的体积比为3:1-8:1。

作为进一步优选地技术方案，稀氨水的温度为40-50℃；

优选地，采用钽铌氢氧化物煅烧后的余热对稀氨水进行加热得到温度为40-50℃的稀氨水。

作为进一步优选地技术方案，混合后还包括固液分离的步骤。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明提供的动力波洗涤器喷嘴的出料段的侧壁与进料段的侧壁之间的夹角为175-178度，由此使得出料段相对于进料段向内倾斜了2-5度，保证了出料速度，该动力波洗涤器喷嘴尤其适用于洗涤液固相，不容易使液固相淤积在喷嘴处，提高了洗涤效率和洗涤效果。

本发明提供的动力波洗涤器包括上述动力波洗涤器喷嘴，因而不仅能够用于洗涤气相，还能够用于洗涤液固相，具有出料速度快、洗涤效率高和洗涤效果好的优点。

本发明提供的钽铌氢氧化物中氟离子的清洗方法采用动力波洗涤法对钽铌氢氧化物中氟离子进行清洗，清洗效率高，氟的去除率高，能减少清洗次数，减少用水量，后期产生的废水少。

特别地，当采用上述动力波洗涤器对钽铌氢氧化物中氟离子进行清洗时，钽铌氢氧化物不易淤积在喷嘴处，且钽铌氢氧化物的喷射速度快，能够有效清洗钽铌氢氧化物中的氟，清洗效果好。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一种实施方式的动力波洗涤器喷嘴的结构示意图；

图2是本发明一种实施方式的动力波洗涤器中尾气降温罐的结构示意图。

图标：1-进料段；101-进料段的侧壁；2-出料段；201-出料段的侧壁；3-尾气进口；4-罐体；401-降温管道；402-导流板；5-尾气出口。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例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，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”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。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。

需要说明的是：

本发明中，如果没有特别的说明，本文所提到的所有实施方式以及优选实施方法可以相互组合形成新的技术方案。

本发明中，如果没有特别的说明，本文所提到的所有技术特征以及优选特征可以相互组合形成新的技术方案。

本发明中，除非有其他说明，数值范围“a-b”表示a到b之间的任意实数组合的缩略表示，其中a和b都是实数。例如数值范围“175-178”表示本文中已经全部列出了“175-178”之间的全部实数，“175-178”只是这些数值组合的缩略表示。

本发明所公开的“范围”以下限和上限的形式，可以分别为一个或多个下限，和一个或多个上限。

本发明中，除非另有说明，各个反应或操作步骤可以顺序进行，也可以按照顺序进行。优选地，本文中的反应方法是顺序进行的。

除非另有说明，本文中所用的专业与科学术语与本领域熟练人员所熟悉的意义相同。此外，任何与所记载内容相似或均等的方法或材料也可应用于本发明中。

动力波洗涤技术是湿法洗涤中的一种，是通过液柱与气流对冲，使洗涤液和气体的动量达到平衡，从而在气体的必经之路上形成高速湍流的泡沫区，泡沫区内液体表面积大而且迅速更新，强化了气液传热和传质过程，以达到气相高效净化的目的。它具有以下突出优点：(1)两相的接触面积大，净化效率高；(2)设备投资少，造价低廉，安装方便，且占地面积小，节约空间，较常规洗涤系统可节省大约30％投资；(3)配置灵活，适用范围广。

一般的动力波洗涤器是液相与气相高速接触，洗涤气相中的杂质，然后输出清洁气体。本申请的发明人借鉴动力波洗涤器洗涤气相的技术，将动力波洗涤技术应用于洗涤液固相中来，洗去氢氧化钽或氢氧化铌中的氟离子，其中，氢氧化钽或氢氧化铌以固液混合的料浆的形式进行洗涤；同时，通过改进动力波洗涤器的喷嘴以适应液固相的洗涤。

需要说明的是，上述“液固相”是指液相和固相并存的多相系统。

根据本发明的一个方面，在至少一个实施例中提供了一种动力波洗涤器喷嘴，所述喷嘴包括相互连通的进料段和出料段，所述出料段的侧壁与所述进料段的侧壁之间的夹角为175-178度。

现有的动力波洗涤器的喷嘴呈Y字型，该喷嘴的进料段为Y字型的下半部，出料段为Y字型的上半部，液体从Y字型喷嘴的下半部进入并从上半部喷出，下半部的直径小，上半部的直径大，导致液体流至喷嘴的上半部时流速突然降低，使得洗涤效果变差。

本发明的动力波洗涤器喷嘴的出料段的侧壁与进料段的侧壁之间的夹角为175-178度，由此使得出料段相对于进料段向内倾斜了2-5度，保证了出料速度，该动力波洗涤器喷嘴尤其适用于洗涤液固相，不容易使液固相淤积在喷嘴处，提高了洗涤效率和洗涤效果。

本发明中，上述夹角典型但非限制性的为175度、176度、177度或178度。该夹角是经过不断试验检验得到的较佳角度，不但能够保证出料速度，还能使液固相不容易淤积在喷嘴处；夹角过大，则无法保证出料速度，洗涤效果变差，洗涤效率变低；夹角过小，则容易使液固相淤积在喷嘴处，随着液固相的不断淤积，最终导致喷嘴无法喷出液固相，不但洗涤效果变差，还需不定期停工对喷嘴清淤，会严重影响洗涤效率。

在一种优选地实施方式中，所述出料段的出口内径与所述出料段的进口内径之比为0.7:1-0.9:1。上述出口内径与进口内径之比典型但非限制性的为0.7:1、0.8:1或0.9:1。若出口内径与进口内径之比过大，则无法有效保证出料速度，影响洗涤效果和洗涤效率；若出口内径与进口内径之比过小，则容易使液固相淤积在喷嘴处，随着液固相的不断淤积，最终导致喷嘴无法喷出液固相，不但洗涤效果变差，还需不定期停工对喷嘴清淤，会严重影响洗涤效率。

根据本发明的另一个方面，在至少一个实施例中提供了一种动力波洗涤器，包括接触塔和上述动力波洗涤器喷嘴，所述动力波洗涤器喷嘴设置于所述接触塔内。

上述动力波洗涤器包括上述动力波洗涤器喷嘴，因而不仅能够用于洗涤气相，还能够用于洗涤液固相，并且具有出料速度快、洗涤效率高和洗涤效果好的优点。

需要说明的是：

上述动力波洗涤器内可以设置一个或多个动力波洗涤器喷嘴。

上述动力波洗涤器喷嘴可以设置在接触塔一端或设置在接触塔相对应位置的两端，上述“相对应位置”是指相对设置的位置。当设置在接触塔一端时，被洗涤物料从上述喷嘴处喷出，洗涤物料从另一端的普通喷嘴处喷出；当设置在接触塔两端时，被洗涤物料和洗涤物料均从上述喷嘴处喷出，被洗涤物料从接触塔一端的上述喷嘴处喷出，而洗涤物料从接触塔相对应的另一端的上述喷嘴处喷出。被洗涤物料和洗涤物料在接触塔内进行接触混合。

应当理解的是，上述动力波洗涤器的核心在于包括上述动力波洗涤器喷嘴，该动力波洗涤器喷嘴赋予了动力波洗涤器出料速度快、液固相不易淤积、洗涤效率高和洗涤效果好的优点，此外，上述动力波洗涤器还可以包括本领域的其他常规组件，其均应在本发明的保护范围内。

在一种优选地实施方式中，所述接触塔上还设置有尾气回收装置。尾气回收装置用于回收洗涤过程中产生的尾气，如氨气等，避免尾气直接排入大气中影响大气环境，环保效益好，同时回收的尾气在进行处理后还可以二次利用，经济效益高。

优选地，上述尾气回收装置包括风机和尾气降温罐，所述风机分别与所述接触塔和所述尾气降温罐相连，所述尾气降温罐包括尾气进口、罐体和尾气出口，所述尾气进口与所述风机相连，所述罐体内包括降温管道和导流板，所述降温管道内设置有降温剂，所述导流板环绕设置于所述降温管道外壁。

风机吸收接触塔内的尾气，然后通过尾气进口进入尾气降温罐的罐体内，尾气在导流板的导流作用下，环绕降温管道向尾气出口的方向流动，在环绕降温管道流动的同时尾气的温度得以降低，最终由尾气出口排出以便进行下一步回收或加工二次利用。

优选地，上述导流板包括螺旋叶片。上述螺旋叶片优选活动设置于降温管道外壁，以便在螺旋叶片或降温管道被损坏时能够分别维修或更换。

上述降温剂包括但不限于冷水、现有的能够用于降温的其他液态降温剂或固态降温剂。冷水是指温度低于20℃的水。

需要说明的是，当降温剂为冷水或其他液态降温剂时，上述降温剂在降温管道内循环流动，持续不断的为降温管道内注入新的降温剂，以便维持降温管道的低温状态，实现对尾气的有效降温。为了有利于降温剂的流动，优选在尾气降温罐外设置与上述降温管道相连的输送装置，该输送装置优选为泵。

当降温剂为固态降温剂时，也需定期更换降温剂，以便维持降温管道的低温状态，实现对尾气的有效降温。

根据本发明的另一个方面，在至少一个实施例中提供了一种钽铌氢氧化物中氟离子的清洗方法，采用动力波洗涤法对钽铌氢氧化物中氟离子进行清洗。上述方法的清洗效率高，氟的去除率高，能减少清洗次数，减少用水量，后期产生的废水少。

需要说明的是：

上述“钽铌氢氧化物”是指氢氧化钽和/或氢氧化铌。经过清洗后，钽铌氢氧化物中的氟离子被洗去。

上述“动力波洗涤法”是指洗水与钽铌氢氧化物料浆(钽铌氢氧化物料浆中的固相包括氢氧化钽和/或氢氧化铌，液相包括水)高速对冲的方法，当洗水和钽铌氢氧化物料浆中的液固两相的动量达到平衡时，形成一个高度湍动的泡沫区，在泡沫区内，液固两相呈高速湍流接触，接触表面积大，且这些接触表面不断地得到迅速更新，达到高效传质的效果，从而使氢氧化钽和/或氢氧化铌中的氟离子被洗到液相当中。

应当说明的是，上述“钽铌氢氧化物料浆”是指包括钽铌氢氧化物沉淀的钽铌氢氧化物沉淀母液经过固液分离后得到钽铌氢氧化物，钽铌氢氧化物与水混合后得到钽铌氢氧化物料浆。

在一种优选地实施方式中，采用上述动力波洗涤器对钽铌氢氧化物中氟离子进行清洗。

本优选实施方式中采用上述动力波洗涤器对钽铌氢氧化物中氟离子进行清洗，钽铌氢氧化物不易淤积在喷嘴处，且钽铌氢氧化物料浆的喷射速度快，能够有效清洗钽铌氢氧化物中的氟，清洗效果好，氟的去除率高，此外，还能减少清洗次数，减少洗水的使用量，后期产生的废水少。

在一种优选地实施方式中，包括以下步骤：钽铌氢氧化物料浆被输送至动力波洗涤器的喷嘴后与洗水混合即可。上述“洗水”包括但不限于水和/或稀氨水。钽铌氢氧化物料浆与洗水高速接触混合后，由于固相和液相能够快速地相互传质，洗水即能够将钽铌氢氧化物中的氟离子洗出。

在一种优选地实施方式中，所述洗水包括稀氨水。需要说明的是，上述“稀氨水”是指浓度为0.05％-0.5％，pH为10的氨水。稀氨水中的铵离子与氟离子的结合更好，氟的去除效果更好，能够进一步节约水资源，且能缓解废水处理量大的问题。

在一种优选地实施方式中，稀氨水与钽铌氢氧化物的体积比为3:1-8:1。上述体积比典型但非限制性的为3:1、4:1、5:1、6:1、7:1或8:1。稀氨水与钽铌氢氧化物的体积比在上述范围内时，能够将钽铌氢氧化物中的氟离子有效去除，且不会造成稀氨水的浪费；上述体积比过小，则氟离子的去除效果不佳；上述体积比过大，大量稀氨水无法得到有效利用，资源浪费较大。

在一种优选地实施方式中，稀氨水的温度为40-50℃。上述稀氨水的温度典型但非限制性的为40℃、41℃、42℃、43℃、44℃、45℃、46℃、47℃、48℃、49℃或50℃。上述温度的稀氨水对钽铌氢氧化物中的氟离子的清洗效果好，经物相分析，能够去除95％以上的氟离子；多余的氨气通过动力波洗涤器的尾气回收装置进行回收即可。稀氨水的温度过低，对氟离子的去除效果差，温度过高，则会浪费能源。

优选地，采用钽铌氢氧化物煅烧后的余热对稀氨水进行加热得到温度为40-50℃的稀氨水。采用钽铌氢氧化物煅烧后的余热加热稀氨水能够使能源得到有效利用，降低生产成本。

在一种优选地实施方式中，混合后还包括固液分离的步骤。固液分离能够将钽铌氢氧化物固态物料与含氟离子的液态物料分离开来，得到钽铌氢氧化物、含氟离子产品(例如氟化铵)及其他产品(例如硫酸铵)。

优选地，采用压滤机进行固液分离。压滤机具有固液分离效果好、性能稳定、操作方便和安全省力的优点。

下面结合实施例对本发明做进一步详细的说明。

实施例1

一种动力波洗涤器喷嘴，如图1所示，所述喷嘴包括相互连通的进料段1和出料段2，出料段的侧壁201与进料段的侧壁101之间的夹角为175度，出料段2的出口内径与出料段2的进口内径之比为0.8:1。

实施例2

一种动力波洗涤器，包括接触塔和实施例1中的动力波洗涤器喷嘴，所述动力波洗涤器喷嘴设置于所述接触塔内，所述接触塔上还设置有尾气回收装置；

所述尾气回收装置包括风机和尾气降温罐，所述风机分别与所述接触塔和所述尾气降温罐相连，如图2所示，所述尾气降温罐包括尾气进口3、罐体4和尾气出口5，尾气进口3与所述风机相连，罐体4内包括降温管道401和导流板402，降温管道401内设置有降温剂，导流板402环绕设置于降温管道401外壁，导流板402为螺旋叶片。

实施例3

一种钽铌氢氧化物中氟离子的清洗方法，采用实施例3中的动力波洗涤器对钽铌氢氧化物中氟离子进行清洗；

包括以下步骤：

(a)钽铌氢氧化物料浆被输送至所述喷嘴后与洗水混合，其中洗水为温度为45℃的稀氨水，稀氨水与钽铌氢氧化物的体积比为5:1；

(b)固液分离。

采用实施例3的方法对钽铌氢氧化物中氟离子进行清洗并达标后的用水量为40方/吨氧化铌；而仅采用45℃的稀氨水而不采用上述动力波洗涤器清洗并达标后的用水量为105方/吨氧化铌。

实施例4

一种钽铌氢氧化物中氟离子的清洗方法，与实施例3不同的是，稀氨水与钽铌氢氧化物的体积比为10:1，该体积比不在本发明优选的范围内。采用本实施例的方法对钽铌氢氧化物中氟离子进行清洗并达标后的用水量为60方/吨氧化铌。

实施例5

一种钽铌氢氧化物中氟离子的清洗方法，与实施例3不同的是，稀氨水的温度为25℃，该温度不在本发明优选的范围内。采用本实施例的方法对钽铌氢氧化物中氟离子进行清洗并达标后的用水量为70方/吨氧化铌；而仅采用25℃的稀氨水而不采用上述动力波洗涤器清洗并达标后的用水量为120方/吨氧化铌。

上述“达标”是指清洗后氟离子的质量含量低于0.5％。

钽铌氢氧化物中的氟离子在清洗之前的质量含量为10％-15％，而在清洗后低于0.5％，采用本发明的方法进行清洗时的用水量为30-70方/吨氧化铌，或15-40方/吨氧化钽。

需要说明的是，上述单位中“方/吨氧化铌”是指生产一吨氧化铌所需要的洗涤用水的体积，上述单位中“方/吨氧化钽”是指生产一吨氧化钽所需要的洗涤用水的体积，“方”为立方米。

尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。

Claims (10)

1.一种动力波洗涤器喷嘴，其特征在于，所述喷嘴包括相互连通的进料段和出料段，所述出料段的侧壁与所述进料段的侧壁之间的夹角为175-178度。

2.根据权利要求1所述的动力波洗涤器喷嘴，其特征在于，所述出料段的出口内径与所述出料段的进口内径之比为0.7:1-0.9:1。

3.一种动力波洗涤器，其特征在于，包括接触塔和权利要求1或2所述的动力波洗涤器喷嘴，所述动力波洗涤器喷嘴设置于所述接触塔内。

4.根据权利要求3所述的动力波洗涤器，其特征在于，所述接触塔上还设置有尾气回收装置。

5.一种钽铌氢氧化物中氟离子的清洗方法，其特征在于，采用动力波洗涤法对钽铌氢氧化物中氟离子进行清洗。

6.根据权利要求5所述的钽铌氢氧化物中氟离子的清洗方法，其特征在于，采用权利要求3或4所述的动力波洗涤器对钽铌氢氧化物中氟离子进行清洗。

7.根据权利要求5所述的钽铌氢氧化物中氟离子的清洗方法，其特征在于，包括以下步骤：钽铌氢氧化物料浆被输送至动力波洗涤器的喷嘴后与洗水混合即可。

8.根据权利要求7所述的钽铌氢氧化物中氟离子的清洗方法，其特征在于，所述洗水包括稀氨水；

优选地，稀氨水与钽铌氢氧化物的体积比为3:1-8:1。

9.根据权利要求8所述的钽铌氢氧化物中氟离子的清洗方法，其特征在于，稀氨水的温度为40-50℃；

优选地，采用钽铌氢氧化物煅烧后的余热对稀氨水进行加热得到温度为40-50℃的稀氨水。

10.根据权利要求7所述的钽铌氢氧化物中氟离子的清洗方法，其特征在于，混合后还包括固液分离的步骤。