CN111139353B - 一种用于硫酸浸出低品位红土镍矿加压除铁旋转反应装置 - Google Patents

一种用于硫酸浸出低品位红土镍矿加压除铁旋转反应装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及化工设备领域,特别涉及一种用于硫酸浸出低品位红土镍矿加压除铁旋转反应装置,包括:反应器筒体、热伸缩装置、旋转接头、驱动机构;所述反应器筒体的一端与热伸缩装置的一端连接,所述热伸缩装置的另一端与旋转接头的一端连接,所述驱动机构用于驱动反应器筒体旋转,所述驱动机构与反应器筒体连接;所述旋转接头包括:固定管道、旋转管道、密封装置、轴承组件;所述旋转管道的一端间隙套装在固定管道的一端内,所述密封装置设置在旋转管道与固定管道的连接处,所述轴承组件套装在旋转管道外。本装置能够长期连续平稳运行,使除铁反应能够快速和充分,设备检修和运行成本低,生产效率高。

Description

一种用于硫酸浸出低品位红土镍矿加压除铁旋转反应装置
技术领域
本发明涉及化工设备技术领域,特别涉及一种用于硫酸浸出低品位红土镍矿加压除铁旋转反应装置。
背景技术
传统上使用的硫酸浸出低品位红土镍矿加压除铁反应器是卧式静止隔舱式反应器,每个隔舱上面安装一个搅拌器,浆液进入卧式反应器后在每个隔舱中通过搅拌反应,溢流液逐次进入下一个隔舱,其缺点是反应不充分;生产过程是间断性的,浸出率和除铁率低;由于每个隔舱都安装有搅拌器,容易导致高压强酸的泄漏,不利于安全操作;容易在隔舱和出液位置形成结垢;必须停产除垢和检修,运行成本高,生产效率低。
传统上常用的热膨胀结构有波纹管、U形管、填料套管和安装滑动支架。波纹管只有在较大直径的管道中使用;U形管要求占有较大的空间,可以消除纵横向产生的位移,但是不能消除设备运行及高压产生的震动;填料套管由于使用填料,容易产生泄漏,可以消除较小的纵向位移,无法解决横向位移和震动等缺陷;安装有滑动支架的管道可以消除纵向位移,但是无法解决横向位移和震动等缺陷,导致旋转接头遭受破坏和停产检修,检修成本高,工作效率差,无法满足连续运行的工艺需要。
现有的旋转接头大多设计内部复杂,将传动轴承和密封安装于一个轴承支座中。为了实现密封功能,采用碳化硅、石墨等非金属材料。但是由于工业中旋转反应器结构尺寸大,温度高,压力大,运行中纵向和横向变形幅度大,应力很大,采用现有的旋转接头会造成非金属密封材料破碎而漏液,从而使浆料腐蚀或破坏轴承,导致生产被迫停产检修更换备件,使生产效率低下,备件成本昂贵。
发明内容
针对上述已有技术存在的不足,本发明提供一种用于硫酸浸出低品位红土镍矿加压除铁旋转反应装置,能够长期连续平稳运行,使除铁反应能够快速和充分,设备检修和运行成本低,生产效率高。
为实现上述目的,本发明提供以下技术方案。
一种用于硫酸浸出低品位红土镍矿加压除铁旋转反应装置,其特征在于,所述装置包括:反应器筒体、热伸缩装置、旋转接头、驱动机构;
所述反应器筒体的一端与热伸缩装置的一端连接,所述热伸缩装置的另一端与旋转接头的一端连接,所述驱动机构用于驱动反应器筒体旋转,所述驱动机构与反应器筒体连接;
所述旋转接头包括:固定管道、旋转管道、密封装置、轴承组件;所述旋转管道的一端间隙套装在固定管道的一端内,所述密封装置设置在旋转管道与固定管道的连接处,所述轴承组件套装在旋转管道外。
进一步地,所述反应器筒体包括:卧式筒体、分流板;所述卧式筒体的一端内壁设有螺旋抄板,所述分流板设置在卧式筒体的另一端内,在所述卧式筒体的内壁并且位于螺旋抄板和分流板之间设有圆周分布的多个向心导流板。
进一步地,所述热伸缩装置包括:螺旋管、第一输送管道、第二输送管道、第一连接杆;所述第一输送管道的一端与第二输送管道的一端均封闭;所述第一输送管道的管壁与螺旋管的一端通过第一连接管连接,所述第二输送管道的管壁与螺旋管的另一端通过第二连接管连接;所述第一输送管道的开放端与反应器筒体的一端连接,所述第二输送管道的开放端与旋转接头的旋转管道的另一端连接;所述第一输送管道的封闭端与第二输送管道的封闭端通过第一连接杆连接,所述螺旋管缠绕在第一连接杆外。
进一步地,所述旋转接头的密封装置包括:密封套、密封盖、密封材料;所述密封套为中空圆筒形,所述密封套内壁涂覆钛层,所述密封套间隙套装在旋转管道外,所述密封套的一端与固定管道通过法兰连接;所述密封盖为环形板,所述密封盖间隙套装在旋转管道外,所述密封盖与密封套的另一端固定连接;所述密封材料设置在旋转管道位于密封套内的管体外壁上。
进一步地,所述装置还包括底座、第一支座、第二支座;所述底座上设有凹槽,所述第一支座和第二支座分别设置在凹槽内,所述第一支座的上端与密封套的下端固定连接,所述第二支座的上端与轴承组件下端固定连接,所述第一支座和第二支座之间通过第二连接杆连接。
进一步地,所述第二输送管道的开放端与旋转接头的旋转管道的另一端通过活套法兰连接。
进一步地,所述导流板为矩形板。
进一步地,所述分流板为中空圆锥形筒体,所述中空圆锥形筒体的侧壁上设有多个通孔,所述中空圆锥形筒体的大口端朝向卧式筒体设有螺旋抄板的一端。
进一地,所述分流板为两个。
进一地,所述第一连接管与第二连接管均为L形管,所述第一连接管与第二连接管均通过法兰与螺旋管连接。
进一地,所述密封材料为耐腐蚀四氟盘根。
进一地,所述轴承组件包括两个轴承,以及设置在两个轴承外的轴承座。
进一步地,所述驱动机构包括齿轮、电机,所述齿轮套装在反应器筒体上,所述齿轮与电机连接。
采用以上技术方案的有益技术效果如下:
在反应器筒体内部安装分流板、螺旋抄板和导流板等结构,实现除铁反应快速充分、连续运行,而且筒体内壁不易结垢;通过安装热伸缩装置,能够消除反应器在高温高压和强酸环境下运行产生的震动、横向和纵向偏移,保证系统连续、平稳、安全地运行,保证旋转接头有较长的使用寿命;通过安装新型的旋转接头,既可以实现将过热浆料输送至旋转反应器内,实现动态设备和静止设备的连接,使反应液在高温高压强酸下实现密封,保证作业安全,消除旋转反应器高温高压运行时产生的轴向偏移,保证旋转除铁反应器生产长期连续安全运行。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图;
图2为本发明的旋转接头结构示意图;
图3为本发明旋转接头的侧视图;
图4为本发明的反应器筒体结构示意图;
图5为本发明反应器筒体中间部分的结构示意图;
图6为本发明反应器筒体设有螺旋抄板端的结构示意图;
图7为本发明反应器筒体设有分流板端的结构示意图;
图8为本发明的热伸缩装置结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。
结合图1-图8可以看出,一种用于硫酸浸出低品位红土镍矿加压除铁旋转反应装置,包括:反应器筒体1、热伸缩装置2、旋转接头3、驱动机构;
反应器筒体1的一端与热伸缩装置2的一端连接,热伸缩装置2的另一端与旋转接头3的一端连接,驱动机构用于驱动反应器筒体旋转,驱动机构与反应器筒体连接;
旋转接头包括:固定管道4、旋转管道5、密封装置、轴承组件;固定管道4的一端设有第一固定法兰6,固定管道4的另一端设有第二固定法兰7,旋转管道5的一端间隙套装在固定管道4设有第二固定法兰7的一端内,密封装置设置在旋转管道与固定管道的连接处,轴承组件包括两个轴承8、以及轴承座9,两轴承均套装在旋转管道外,两轴承相对设置,轴承座9套装在两个轴承外。
反应器筒体包括:卧式筒体10、分流板11;卧式筒体为两端开放的中空结构,包括三段筒体,第一段筒体、第二段筒体和第三段筒体依次连接,第一段筒体和第三段筒体均为中空圆锥形,第二段筒体为水平圆筒形;卧式筒体的一端内壁设有若干条螺旋方式布置的螺旋抄板12(通过焊接方式);分流板11设置在卧式筒体的另一端内,分流板11为两个,两个分流板间隔设置,分流板为中空圆锥形筒体,中空圆锥形筒体的侧壁上设有多个通孔,多个通孔均匀分布,中空圆锥形筒体的一端为大口、另一端为小口,中空圆锥形筒体的大口端朝向卧式筒体设有螺旋抄板的一端,中空圆锥形筒体的大口端外壁与卧式筒体内壁固定连接(焊接);在卧式筒体的内壁并且位于螺旋抄板12和分流板11之间设有沿筒体内壁周向分布的多个向心导流板13,导流板13为矩形板。导流板13通过短连接杆与反应器筒体内壁固定连接(焊接)。卧式筒体由碳钢制成,螺旋抄板、导流板和分流板均由钛合金制成。
热伸缩装置包括:螺旋管14、第一输送管道15、第二输送管道16、第一连接杆17;第一输送管道15的一端与第二输送管道16的一端均封闭,可以通过盲板法兰29进行封闭;第一输送管道15的管壁与螺旋管14的一端通过第一连接管18连接并连通,第二输送管道16的管壁与螺旋管14的另一端通过第二连接管19连接并连通,具体地,第一输送管道15、第二输送管道16的管壁上均设有通孔,第一连接管18的一端插入第一输送管道15管壁的通孔中,第二连接管19一端插入第二输送管道16管壁的通孔中;或者,第一输送管道15、第二输送管道16的管壁上均设有连通管,通过连通管与两个连接管连接;第一输送管道15的开放端与反应器筒体设有分流板11的一端通过法兰31连接并连通,第二输送管道16的开放端与旋转接头的旋转管道5的另一端连接并连通,第二输送管道16的开放端与旋转接头的旋转管道5的另一端通过活套法兰28连接;第一输送管道15的封闭端与第二输送管道16的封闭端通过第一连接杆17连接,螺旋管14缠绕在第一连接杆17外。第一连接管18与第二连接管19均为L形管,第一连接管与第二连接管均通过法兰30与螺旋管连接。第一连接杆采用钢制材料。
旋转接头的密封装置包括:密封套20、密封材料21、密封盖22;密封套为中空圆筒形,密封套内壁涂覆钛层23,密封套间隙套装在旋转管道外,具体地,密封套间隙套装在旋转管道与固定管道连接处的旋转管道的管体外壁,密封套20的一端与固定管道4的第二法兰7固定连接(通过螺栓);密封盖22为环形板,密封盖间隙套装在旋转管道外,密封盖22与密封套20的另一端固定连接(通过螺栓);密封材料21设置在旋转管道5位于密封套20内的管体外壁上,密封材料不影响旋转管道的转动;密封材料为耐腐蚀四氟盘根。
装置还包括底座24、第一支座25、第二支座26;底座上设有凹槽,第一支座和第二支座分别设置在凹槽内,在凹槽的两侧上端设有挡板,第一支座25的上端与密封套20的下端固定连接(通过焊接),第二支座26的上端与设置在两轴承外的轴承座9的下端固定连接(通过焊接),第一支座和第二支座之间通过第二连接杆27连接。底座包括上、下两层水平板,两个水平板通过螺栓连接。
轴承与轴承座通过过盈配合热装固定;在轴承座和旋转管道的缝隙中镶嵌密封材料。密封材料为耐腐蚀四氟盘根。
驱动机构包括:套装在反应器筒体上的齿轮,以及用于驱动齿轮转动的电机;电机与反应器筒体上的齿轮连接。具体地,反应器筒体上套装有齿轮,减速机用于驱动齿轮转动,反应器筒体上的齿轮与减速机的齿轮啮合,用于带动反应器筒体旋转。
装置还设有支撑反应器筒体的支架。
本装置的反应器筒体在高温高压强酸下进行旋转运动,浆料进入时通过两层分流板,使浆液均匀分散在筒体截面,实现快速充分反应,而不至于由于重力作用使浆液沿着底部筒壁集中流动而反应不充分,沿着筒体在高压作用下向前移动中经过筒壁中大量的导流板不断改变流体的运动方向,使浆液分布在筒体截面上而实现充分快速的反应,也避免反应生成的结垢粘于筒壁上,当反应液到达出口端时,通过出口端的螺旋抄板将堆积的浆液旋转输送出反应器而实现浸出和除铁过程。
热伸缩装置是旋转反应器在高温高压下运行,反应器受热膨胀,由于内部压力很高,旋转运动产生较大的震动,承载有较大重量的浆料进行不间断的旋转运动,产生较大的纵向、横向位移和应力,通过旋转反应热伸缩装置,完成浆料的输送,产生的震动和纵向、横向位移和应力得到消除,保护了旋转接头,保证旋转反应器正常运转,确保生产的连续运行,提高了工作效率。
旋转接头是实现旋转反应器结构操作的化工设备,通过旋转接头既可以实现将过热浆料输送至旋转反应器内,实现动态设备和静止设备的连接,使反应液在高温高压强酸下实现密封,实现安全作业,消除旋转反应器高温高压运行时产生的轴向偏移,保证旋转除铁反应器生产长期连续安全运行。
使用时,将旋转接头的固定管道设有第一固定法兰6的一端与输送热浆料装置固定连接,反应器筒体上套装有齿轮,反应器筒体上的齿轮与减速机的齿轮啮合,能够实现反应器筒体旋转,旋转接头的旋转管道5以及热伸缩装置2随反应器筒体1旋转,热浆料输入至反应器筒体内进行反应,反应完成后,浆料最后输送至冷凝器内进行冷却处理。反应器筒体设有螺旋抄板的一端与过热器连接。
以上仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明创造构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种用于硫酸浸出低品位红土镍矿加压除铁旋转反应装置,其特征在于,所述装置包括:反应器筒体、热伸缩装置、旋转接头、驱动机构;
所述反应器筒体的一端与热伸缩装置的一端连接,所述热伸缩装置的另一端与旋转接头的一端连接,所述驱动机构用于驱动反应器筒体旋转,所述驱动机构与反应器筒体连接;
所述旋转接头包括:固定管道、旋转管道、密封装置、轴承组件;所述旋转管道的一端间隙套装在固定管道的一端内,所述密封装置设置在旋转管道与固定管道的连接处,所述轴承组件套装在旋转管道外;
所述热伸缩装置包括:螺旋管、第一输送管道、第二输送管道、第一连接杆;所述第一输送管道的一端与第二输送管道的一端均封闭;所述第一输送管道的管壁与螺旋管的一端通过第一连接管连接,所述第二输送管道的管壁与螺旋管的另一端通过第二连接管连接;所述第一输送管道的开放端与反应器筒体的一端连接,所述第二输送管道的开放端与旋转接头的旋转管道的另一端连接;所述第一输送管道的封闭端与第二输送管道的封闭端通过第一连接杆连接,所述螺旋管缠绕在第一连接杆外。
2.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述反应器筒体包括:卧式筒体、分流板;所述卧式筒体的一端内壁设有螺旋抄板,所述分流板设置在卧式筒体的另一端内,在所述卧式筒体的内壁并且位于螺旋抄板和分流板之间设有圆周分布的多个向心导流板。
3.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述旋转接头的密封装置包括:密封套、密封盖、密封材料;所述密封套为中空圆筒形,所述密封套内壁涂覆钛层,所述密封套间隙套装在旋转管道外,所述密封套的一端与固定管道通过法兰连接;所述密封盖为环形板,所述密封盖间隙套装在旋转管道外,所述密封盖与密封套的另一端固定连接;所述密封材料设置在旋转管道位于密封套内的管体外壁上。
4.根据权利要求3所述的装置,其特征在于,所述装置还包括底座、第一支座、第二支座;所述底座上设有凹槽,所述第一支座和第二支座分别设置在凹槽内,所述第一支座的上端与密封套的下端固定连接,所述第二支座的上端与轴承组件下端固定连接,所述第一支座和第二支座之间通过第二连接杆连接。
5.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述第二输送管道的开放端与旋转接头的旋转管道的另一端通过活套法兰连接。
6.根据权利要求2所述的装置,其特征在于,所述导流板为矩形板。
7.根据权利要求2所述的装置,其特征在于,所述分流板为中空圆锥形筒体,所述中空圆锥形筒体的侧壁上设有多个通孔,所述中空圆锥形筒体的大口端朝向卧式筒体设有螺旋抄板的一端。
8.根据权利要求2所述的装置,其特征在于,所述分流板为两个。
9.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述第一连接管与第二连接管均为L形管,所述第一连接管与第二连接管均通过法兰与螺旋管连接。
10.根据权利要求3所述的装置,其特征在于,所述密封材料为耐腐蚀四氟盘根。
11.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述轴承组件包括两个轴承,以及设置在两个轴承外的轴承座。
12.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述驱动机构包括齿轮、电机,所述齿轮套装在反应器筒体上,所述齿轮与电机连接。
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