CN111847405A - 一种硝酸盐热分解回收硝酸的装置系统及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种硝酸盐热分解回收硝酸的装置系统及其使用方法，包括加热熔融罐、热解炉、雾化器、收尘器、风机、尾气换热器、硝酸吸收装置；所述加热熔融罐用于将硝酸盐加热熔融得到硝酸盐热流体；所述热解炉用于分解来自加热熔融罐的硝酸盐热流体；经过分解的混合气体，并将混合气体中夹带的粉尘进行分离；冷却并输送到硝酸吸收装置中；其中，所述热解炉分为内壳和外壳，所述内壳构成所述热解炉的分解通；所述内壳和外壳之间设置有加热体，所述加热体是电阻丝、微波磁控管或辐射加热管。利用该装置系统可以有效降低加热成本，同时使得整个热分解回收硝酸的流程简单化，可控性强，同时，制备得到的金属氧化物粒径均匀。
Description
技术领域
本发明涉及一种无机化工资源回收处理技术领域，具体涉及了一种硝酸盐热分解回收硝酸的装置系统及其使用方法。
背景技术
大部分金属硝酸盐在受热条件下，可以分解为金属氧化物、二氧化氮和氧气，放出的氧、二氧化氮在一定条件下用水吸收可生成硝酸，金属氧化物也可以在有色金属湿法冶金以及其他化工领域中得到循环再生利用，实现低成本生产过程，这种金属硝酸盐热分解回收硝酸和金属氧化物的方式，引起了越来越多的关注。
中国专利CN 108862218 A公开了一种利用金属硝酸盐热解制取硝酸的方法及其装置，通过在密闭的装置中使金属硝酸盐粉末通过热解，产生O2、NO2及金属氧化物粉末，将得到的O2、NO2导入到吸收塔中，通过吸收塔中设有的吸收液循环吸收后，得到需要浓度的硝酸。整个系统保持密封、正压，让硝酸盐在回转窑内充分热解，所产生气体被吸收塔中的液体吸收制成硝酸溶液。但是硝酸盐分解要求温度较高，如果直接将硝酸盐输送到回转炉窑中进行加热分解，存在硝酸盐受热不均匀，分解不充分的问题。如此一来系统的运行能耗较高，且硝酸盐中硝酸回收利用率不高。
中国专利CN109721038A公开了一种硝酸盐热解回收硝酸方法，将硝酸盐输送到至少两级的预热装置中，进行加热，液化。再将硝酸盐热流体输送到分解器中，利用高温气体进行加热，使得硝酸盐分解产生混合气体和固体粉末。将混合气体和固体粉末分离，一部分混合气体输送到硝酸回收罐中，另一部分混合气体加热至500-800℃，然后回流分解器中，用于加热硝酸盐热流体，使之高效受热分解。但是该方法也存在一些弊端，首先该方法所用的高温气体需要额外的设备提供加热，在加热过程中会有较大的热损失，致使其运行成本高；其次，额外的加热设备使得整个生产流程复杂化，人工控制难度大，可操作性差；最后，利用高温气体进行分解硝酸盐过程中可能受动态气流或装置切换时的影响使得制备的金属氧化物颗粒不均匀，销售价格大大降低。
发明内容
本发明的目的在于：针对现有技术硝酸盐热分解回收硝酸过程中存在的硝酸盐受热不均匀利用率低、加热成本高、流程复杂、可操作性差、金属氧化物颗粒不均匀等技术问题，提供一种硝酸盐热分解回收硝酸的装置系统及其使用方法。利用该装置系统可以有效降低加热成本，同时使得整个热分解回收硝酸的流程简单化，可控性强，同时，制备得到的金属氧化物粒径均匀。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种硝酸盐热分解回收硝酸的装置系统，包括加热熔融罐、热解炉、雾化器、收尘器、风机、尾气换热器、硝酸吸收装置；
所述加热熔融罐的出料口连接至热解炉的顶端进料口，所述热解炉的中部出料口连接至收尘器的侧面进料口；所述收尘器的顶端排气口通过风机连接至尾气换热器进气口，所述尾气换热器的排气口连接至硝酸吸收装置；
所述热解炉包括内壳和外壳，所述内壳嵌套设置于所述外壳中，所述内壳围合成所述热解炉的分解通道；所述内壳与所述外壳之间形成密闭的热源空间；所述热源空间中设置有加热体；所述加热体是电阻丝、微波磁控管或辐射加热管；
所述热解炉顶部设置有雾化器，所述雾化器用于将热解炉的顶端进料口输入的硝酸盐热流体喷入所述热解炉的分解通道中；
本发明提供的硝酸盐热分解回收硝酸的装置系统，包括加热熔融罐、热解炉、雾化器、收尘器、风机、尾气换热器、硝酸吸收装置，所述加热熔融罐用于将硝酸盐加热熔融得到硝酸盐热流体；所述热解炉用于分解来自加热熔融罐的硝酸盐热流体；所述收尘器用于接受热解炉排出的经过分解的混合气体，并将混合气体中夹带的粉尘进行分离；所述尾气换热器用于接受收尘器排出的经过粉尘分离的混合气体，冷却并输送到硝酸吸收装置中进行硝酸回收。
其中，加热熔融罐先把金属硝酸盐加热熔化，然后以热流体的方式喷入热解炉中，同时，本发明提供的热解炉，其内壳构成热解通道，内壳与外壳之间设置有加热元件，且形成密闭的热源空间，热解炉采用的是夹层式自加热方式，将金属硝酸盐热流体喷入该热解炉的热解通道，使得硝酸得以充分热解，在热解过程中不会受气流的影响，也不会有加热装置切换，制备的金属氧化铝的粒径分布均匀，质量大大提高。同时，本发明的热解炉无需额外外接天然气供热系统，无需利用循环高温气体加热，通过对热解炉内壳外壳材料的选择、厚度的调整及加热体的布置，使得在整个加热过程中不会有较大的热损失，热成本大大降低，没有额外的加热设备使得整个生产流程简单化，更有利于人工控制，可操作性大大提高。
进一步的，所述加热熔融罐用于将硝酸盐加热熔融得到硝酸盐热流体；所述热解炉用于分解来自加热熔融罐的硝酸盐热流体；所述收尘器用于接受热解炉排出的经过分解的混合气体，并将混合气体中夹带的粉尘进行分离；所述尾气换热器用于接受收尘器排出的经过粉尘分离的混合气体，冷却并输送到硝酸吸收装置中。
进一步的，所述加热熔融罐中设置有搅拌装置。金属硝酸盐在加热熔融过程中，通过搅拌装置的搅拌可以进一步加快熔融的效率。
进一步的，所述外壳是保温耐火材料制成的结构件。进一步的，所述保温耐火材料是氧化铝、氧化镁和氧化硅中的一种或多种。
进一步的，所述外壳的厚度至少为20cm。研究发现，外壳的厚度小于20cm时，外壳的保温效果较差，热量造成了不必要的浪费。
进一步的，所述外壳的厚度是20cm～50cm。外壳的主要作用是用于保温耐火，根据设备的处理量不同，外壳的厚度可以适当调整，发明人发现，在实际应用中，根据热量损失情、材料成本、热量成本、承重等方面的考虑，外壳的厚度设置在20cm～50cm是比较合适和实用的。优选地，所述外壳的厚度为30cm～40cm。
进一步的，所述内壳是不锈钢或合金钢材料制成的结构件。
进一步的，所述内壳是具有耐高温效果的不锈钢，所述高温是指200℃～1000℃。
进一步的，所述内壳的厚度是1mm～10mm。内壳的主要作用是用于耐热，疏散热量，内的厚度过小，在高温条件下会对内壳的质量不能保证，内壳的厚度过大会造成疏散热量的效果不好，不能与外壳的保温达到良好的配合作用，容易造成热量损失。发明人发现，在实际应用中，根据热量损失情、材料成本、热量成本、承重等方面的考虑，内壳的厚度设置在1mm～10mm较好。优选地，所述热解炉中，所述外壳的厚度为4mm～8mm。
进一步的，所述加热体均匀分布于所述热源空间内。
进一步的，所述热解炉中的分解通道中设置有温度感应器，所述温度感应器用于检测分解通道中的温度。进一步的，所述内壳与所述外壳之间还设置有单机片和冷却元件，所述单机片用于接收温度感应器传送的温度信息，同时根据温度来控制加热体和冷却体而调节分解通道的温度。该装置系统可精确的调节分解通道内的温度，促使分解速率的同时，可以根据温度的调整而生产出不同晶型金属氧化物。
进一步的，所述硝酸盐是硝酸镁、硝酸铝、硝酸锌、硝酸铁、硝酸锡、硝酸铅、硝酸铜中的一种或多种。根据研究发现，硝酸盐如硝酸铝，硝酸镁，硝酸铁，硝酸锌等硝酸盐在加热时会生成较高活性的氧化物。这是由于在硝酸盐解热分解时会生成氧化氮，氧气等气体，促使氧化物表面形成多孔结构，使其拥有较大的比表面积以及活性。分解温度对产物性质有较大的影响，控制分解温度可以得到不同晶型的氧化物。比如硝酸铁的分解，当温度较低时，可以生成磁性氧化铁即γ-Fe2O3，当温度升高可以生成较为稳定的α-Fe2O3。
进一步的，所述热解炉的底部设置有第一排渣口，用于将金属硝酸盐热分解时产生的固体粉末排出。
进一步的，所述收尘器的底部设置有第二排渣口，用于将收尘器分离的固体粉末排出。
进一步的，所述硝酸吸收装置中设置有压缩机、硝酸吸收装置、尾气换热器、硝酸开工系统、余热利用系统等装置。
本发明的另一目的是上述硝酸盐热分解回收硝酸的装置系统的使用方法。
一种硝酸盐热分解回收硝酸的装置系统的使用方法，包括以下步骤：
步骤1、将金属硝酸盐在加热熔融罐中加热成金属硝酸盐热流体；
步骤2、将步骤1得到的金属硝酸盐热流体输送至热解炉的顶端进料口，金属硝酸盐热流体经过雾化器喷入热解炉的分解通道进行热分解，得到金属氧化物粉末和混合气体；将所述热解炉中分解所得的夹带金属氧化物粉末的混合气体输送至收尘器；
步骤3、收尘器进行固体和气体分离，然后通过风机将气体送入尾气换热器换热冷却，之后将冷却后的气体输送至硝酸吸收装置中进行吸收反应得到硝酸。
本发明提供的硝酸盐热分解回收硝酸的方法，流程简单，装置相对简化，收尘后的气体经过冷却到制酸系统制备硝酸，将氧化氮尾气变废为宝，提高了系统的综合经济指标。该方法热解过程中，可以通过喷料量与热解炉的恒定温度的控制，不仅使得制备的金属氧化铝的粒径分布均匀，质量大大提高，而且可以通过控制温度获得不同粒径、活性、晶型的金属氧化物粉体。
进一步的，所述步骤1中，所述加热熔融罐中的温度是金属硝酸盐的熔点温度。进一步的，所述步骤1中，所述加热熔融罐的温度为50℃～300℃。
进一步的，所述步骤2中，所述热解炉中压力为-0.01～-0.1MPa。热解炉热解作业时，炉内压力与收尘器中的风机转速变频连锁，保持微负压状态可以避免氧化氮气体泄漏。
进一步的，所述收尘器的除尘方式是静电除尘、高温布袋除尘、高温金属膜除尘、旋风除尘、重力沉降除尘中的一种或几种。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、本发明提供的硝酸盐热分解回收硝酸的装置系统，包括加热熔融罐、热解炉、雾化器、收尘器、风机、尾气换热器、硝酸吸收装置，加热熔融罐可以将硝酸盐进行加热熔化，之后利用雾化器喷入热解炉中进行热解，热解得到的金属氧化物和混合气体通过收尘器进行气固分离，然后利用风机输送至尾气换热器换热后通入硝酸吸收装置中进行硝酸回收。加热熔融罐先把金属硝酸盐加热熔化，然后以热流体的方式喷入热解炉中，本发明提供的热解炉，其内壳构成热解通道，内壳与外壳之间设置有加热元件，且形成密闭的热源空间，热解炉采用的是夹层式自加热方式，使得硝酸得以充分热解，硝酸回收利用率可达99.5％以上。
2、本发明的热解炉无需额外外接天然气供热系统，通过对热解炉内壳外壳材料的选择、厚度的调整及加热体的布置，无需利用循环高温气体加热，使得在整个加热过程中不会有较大的热损失，热成本大大降低，分解每吨硝酸铝的热成本仅为350元左右。
3、本发明加热过程中没有额外的加热设备使得整个生产流程简单化，更有利于人工控制，可操作性大大提高。
4、本发明在热解过程中不会受气流的影响，也不会有加热装置切换，热解过程中可以通过喷料量与热解炉的恒定温度的控制，不仅使得制备的金属氧化铝的粒径分布均匀，质量大大提高，而且可以通过控制温度获得不同粒径、活性、晶型的金属氧化物粉体。
5、本发明提供的硝酸盐热分解回收硝酸的方法，流程简单，装置相对简化，收尘后的气体经过冷却到制酸系统制备硝酸，将氧化氮尾气变废为宝，提高了系统的综合经济指标。
附图说明
图1是本发明硝酸盐热分解回收硝酸的装置系统的结构示意图。
图标：1-加热熔融罐；2-热解炉；3-雾化器；4-收尘器；5-风机；6-尾气换热器；7-硝酸吸收装置；8-内壳；9-外壳；10-加热体。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
如图1所示，一种硝酸盐热分解回收硝酸的装置，包括加热熔融罐1、热解炉2、雾化器3、收尘器4、风机5、尾气换热器6、硝酸吸收装置7；
所述加热熔融罐1的出料口连接至热解炉2的顶端进料口，所述热解炉2的中部出料口连接至收尘器4的侧面进料口；所述收尘器4的顶端排气口通过风机5连接至尾气换热器6进气口，所述尾气换热器6的排气口连接至硝酸吸收装置7；
所述热解炉2的顶部设置有雾化器3，所述雾化器3用于将硝酸盐热流体喷于所述热解炉2中；其中，所述热解炉2分为内壳8和外壳9，所述内壳8构成所述热解炉2的分解通；所述内壳8和外壳9之间设置有电阻丝加热体10，电阻丝均匀分布在内壳8之外。所述外壳9由氧化铝材料制成，厚度为50cm，所述内壳8由不锈钢制成，厚度为8mm。
所述热解炉2的底部设置有第一排渣口，用于将金属硝酸盐热分解时产生的固体粉末排出。所述收尘器4的底部设置有第二排渣口，用于将收尘后的固体粉末进行排出。所述加热熔融罐1中设置有搅拌装置。金属硝酸盐在加热熔融过程中，通过搅拌装置的搅拌可以进一步加快熔融的效率。
将硝酸铁水合物在加热熔融罐1中加热到90℃致其熔化，然后将硝酸铁熔体加入到热解炉2加热热解，所采用的加热方式为电阻丝间接加热，控制热解炉2分解通道中的温度为330℃；将所述热解炉2中的夹带金属氧化物粉末的混合气体输送至收尘器4；所得到的Fe2O3的晶型为γ型，粒度尺寸为3.0μm，粒径均匀，收尘后的气体经过尾气换热器6冷却，之后将冷却后的气体输送至硝酸吸收装置7中。经计算，分解每吨硝酸铁的热成本为360元，所得到的硝酸浓度为48.2％，硝酸铁分解率为98％。
实施例2
利用实施例1相同的装置系统，将硝酸铁水合物在加热熔融罐1中加热到90℃致其熔化，然后将硝酸铁熔体加入到热解炉2加热热解，所采用的加热方式为电阻丝间接加热，控制热解炉2分解通道中的温度为550℃；将所述热解炉2中的夹带金属氧化物粉末的混合气体输送至收尘器4；所得到的Fe2O3的晶型为γ型和α型的混合物，粒度尺寸为7.2μm，良好的均匀度，收尘后的气体经过尾气换热器6冷却，之后将冷却后的气体输送至硝酸吸收装置7中。经计算，分解每吨硝酸铁的热成本为610元，所得到的硝酸浓度为48.7％，硝酸铁分解率为98.9％。
实施例3
将硝酸铁水合物在加热熔融罐1中加热到90℃致其熔化，然后将硝酸铁熔体加入到热解炉2加热热解，所采用的加热方式为电阻丝间接加热，控制热解炉2分解通道中的温度为600℃；将所述热解炉2中的夹带金属氧化物粉末的混合气体输送至收尘器4；所得到的Fe2O3的晶型为α型，粒度尺寸为9.8μm，粒径均匀，收尘后的气体经过尾气换热器6冷却，之后将冷却后的气体输送至硝酸吸收装置7中。经计算，分解每吨硝酸铁的热成本为680元，所得到的硝酸浓度为49.7％，硝酸铁分解率为99.9％。
实施例4
如图1所示，一种硝酸盐热分解回收硝酸的装置，包括加热熔融罐1、热解炉2、雾化器3、收尘器4、风机5、尾气换热器6、硝酸吸收装置7；
所述加热熔融罐1的出料口连接至热解炉2的顶端进料口，所述热解炉2的中部出料口连接至收尘器4的侧面进料口；所述收尘器4的顶端排气口通过风机5连接至尾气换热器6进气口，所述尾气换热器6的排气口连接至硝酸吸收装置7；
所述热解炉2的顶部设置有雾化器3，所述雾化器3用于将硝酸盐热流体喷于所述热解炉2中；其中，所述热解炉2分为内壳8和外壳9，所述内壳8构成所述热解炉2的分解通；所述内壳8和外壳9之间设置有微波磁控管，磁控管均匀分布在内壳8之外。所述外壳9由氧化铝材料制成，厚度为30cm，所述内壳8由不锈钢制成，厚度为3mm。
所述热解炉2的底部设置有第一排渣口，用于将金属硝酸盐热分解时产生的固体粉末排出。所述收尘器4的底部设置有第二排渣口，用于将收尘后的固体粉末进行排出。所述加热熔融罐1中设置有搅拌装置。金属硝酸盐在加热熔融过程中，通过搅拌装置的搅拌可以进一步加快熔融的效率。
将硝酸锌水合物在加热熔融罐1中加热到100℃致其熔化，然后将硝酸锌熔体加入到热解炉2加热热解，所采用的加热方式为微波加热，控制热解炉2分解通道中的温度为350℃。将所述热解炉2中的夹带金属氧化物粉末的混合气体输送至收尘器4；所得到的ZnO的粒度尺寸为3.5μm，粒径均匀，收尘后的气体经过冷却到制酸系统，经计算，分解每吨硝酸锌的热成本为370元，所得到的硝酸浓度为45.4％，硝酸锌分解率为91％。
实施例5
利用实施例4相同的装置系统，将硝酸锌水合物在加热熔融罐1中加热到100℃致其熔化，然后将硝酸锌熔体加入到热解炉2加热热解，所采用的加热方式为微波加热，控制热解炉2分解通道中的温度为400℃。将所述热解炉2中的夹带金属氧化物粉末的混合气体输送至收尘器4；所得到的ZnO的粒度尺寸为4.7μm，粒径均匀，收尘后的气体经过冷却到制酸系统，经计算，分解每吨硝酸锌的热成本为440元，所得到的硝酸浓度为48.4％，硝酸锌分解率为98.9％。
实施例6
如图1所示，一种硝酸盐热分解回收硝酸的装置，包括加热熔融罐1、热解炉2、雾化器3、收尘器4、风机5、尾气换热器6、硝酸吸收装置7；
所述加热熔融罐1的出料口连接至热解炉2的顶端进料口，所述热解炉2的中部出料口连接至收尘器4的侧面进料口；所述收尘器4的顶端排气口通过风机5连接至尾气换热器6进气口，所述尾气换热器6的排气口连接至硝酸吸收装置7；
所述热解炉2的顶部设置有雾化器3，所述雾化器3用于将硝酸盐热流体喷于所述热解炉2中；其中，所述热解炉2分为内壳8和外壳9，所述内壳8构成所述热解炉2的分解通；所述内壳8和外壳9之间设置有电辐射管加热元件，电辐射管均匀分布在内壳8之外。所述外壳9由氧化镁材料制成，厚度为20cm，所述内壳8由合金钢材料制成，厚度为1mm。
所述热解炉2的底部设置有第一排渣口，用于将金属硝酸盐热分解时产生的固体粉末排出。所述收尘器4的底部设置有第二排渣口，用于将收尘后的固体粉末进行排出。所述加热熔融罐1中设置有搅拌装置。金属硝酸盐在加热熔融过程中，通过搅拌装置的搅拌可以进一步加快熔融的效率。
将硝酸铜水合物在加热熔融罐1中加热到110℃致其熔化，然后将硝酸铜熔体加入到热解炉2加热热解，所采用的加热方式为电辐射加热，控制热解炉2分解通道中的温度为200℃；将所述热解炉2中的夹带金属氧化物粉末的混合气体输送至收尘器4。所得到的CuO的粒度尺寸为2.7μm，粒径均匀，收尘后的气体经过尾气热换器冷却，之后将冷却后的气体输送至硝酸吸收装置7中。经计算，分解每吨硝酸铜的热成本为240元，所得到的硝酸浓度为46.3％，硝酸铜分解率为97.6％。
实施例7
利用实施例6相同的装置系统，将硝酸铜水合物在加热熔融罐1中加热到110℃致其熔化，然后将硝酸铜熔体加入到热解炉2加热热解，所采用的加热方式为电辐射加热，控制热解炉2分解通道中的温度为250℃；将所述热解炉2中的夹带金属氧化物粉末的混合气体输送至收尘器4。所得到的CuO的粒度尺寸为3.5μm，粒径均匀，收尘后的气体经过尾气热换器冷却，之后将冷却后的气体输送至硝酸吸收装置7中。经计算，分解每吨硝酸铜的热成本为290元，所得到的硝酸浓度为48.3％，硝酸铜分解率为99.5％。
实施例8
利用实施例6相同的装置系统，将硝酸铝水合物在加热熔融罐1中加热到100℃致其熔化，然后将硝酸铝熔体加入到热解炉2加热热解，所采用的加热方式为电辐射加热，控制热解炉2分解通道中的温度为450℃；将所述热解炉2中的夹带金属氧化物粉末的混合气体输送至收尘器4。所得到的氧化铝的粒度尺寸为3.5μm，粒径均匀，收尘后的气体经过尾气热换器冷却，之后将冷却后的气体输送至硝酸吸收装置7中。经计算，分解每吨硝酸铝的热成本为350元，所得到的硝酸浓度为48.5％，硝酸铝分解率为99.3％。
对比例1
按照中国专利CN 108862218 A公开的金属硝酸盐热解制取硝酸的方法回收利用硝酸。原料采用实施例8相同的原料为硝酸铝，在回转窑中进行热解，产生氧气、二氧化氮及金属氧化物粉末。硝酸铝热解回收硝酸的装置系统运行一段时间后，我们发现回转窑内部硝酸铝由于温度不均匀，分解不充分，硝酸铝的回收率仅为64.7％，生产的粒径不均匀。且回转窑需要定期进行特定的维护处理，影响硝酸盐回收系统的运行效率。而且维护回转窑的工作环境恶劣、工作难度较大，回转窑内壁容易损坏，导致回收硝酸成本增加。
对比例2
按照中国专利CN109721038A公开了一种硝酸盐热解回收硝酸方法，将硝酸铝输送到至少两级的预热装置中，进行加热，液化。再将硝酸铝热流体输送到分解器中，利用高温气体进行加热，使得硝酸盐分解产生混合气体和固体粉末。将混合气体和固体粉末分离，一部分混合气体输送到硝酸吸收装置7中，另一部分混合气体加热至650℃，然后回流分解器中，用于加热硝酸铝热流体，使之高效受热分解。
在实际应用过程中，该方法所用的高温气体需要额外的设备提供加热，在加热过程中会有较大的热损失，致使其运行成本高，分解每吨硝酸铝的热成本可达850元；其次，额外的加热设备使得整个生产流程复杂化，人工控制难度大，可操作性差；利用高温气体进行分解硝酸盐过程中可能受动态气流或装置切换时的影响使得制备的氧化铝颗粒不均匀，销售价格大大降低。
本发明采用单级预热工艺和热解炉直接加热分解工艺相互协调促进、互相匹配，大大降低了热成本，最终实现更好的硝酸盐热分解工艺效果。
对比例3
将实施例6中的装置系统的外壳9设置成15cm的厚度，利用实施例8相同的方法，将硝酸铝进行热分解回收，经计算分解每吨硝酸铝的热成本升至400元。
对比例4
与实施例6相同的硝酸盐热分解回收硝酸的装置，只是将实施例6中的装置系统的外壳9设置成10cm的厚度，利用实施例8相同的方法，将硝酸铝进行热分解回收，经计算分解每吨硝酸铝的热成本升至460元。
从对比例3和对比例4的测试结果可以看出，热解炉2的外壳9具有保温的作用，厚度过小，会造成热量的流失，分解金属硝酸盐的热成本也相应提高。
本发明是先利用加热熔融罐把金属硝酸盐加热熔化，然后以热流体的方式喷入热解炉中，热解炉采用的是夹层式自加热方式，热流体及非回转窑的形式的结合，使得硝酸得以充分热解，硝酸回收利用率升高；而且，本发明的热解炉无需额外外接天然气供热系统，无需利用循环高温气体加热，通过对热解炉内壳外壳材料的选择、厚度的调整及加热体的布置，使得在整个加热过程中不会有较大的热损失，热成本大大降低，没有额外的加热设备使得整个生产流程简单化，更有利于人工控制，可操作性大大提高。本发明在热解过程中不会受气流的影响，也不会有加热装置切换，制备的金属氧化铝的粒径分布均匀，质量大大提高。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种硝酸盐热分解回收硝酸的装置系统，其特征在于，包括加热熔融罐(1)、热解炉(2)、雾化器(3)、收尘器(4)、风机(5)、尾气换热器(6)、硝酸吸收装置(7)；
所述加热熔融罐(1)的出料口连接至热解炉(2)的顶端进料口，所述热解炉(2)的中部出料口连接至收尘器(4)的侧面进料口；所述收尘器(4)的顶端排气口通过风机(5)连接至尾气换热器(6)进气口，所述尾气换热器(6)的排气口连接至硝酸吸收装置(7)；
所述热解炉(2)包括内壳(8)和外壳(9)，所述内壳(8)嵌套设置于所述外壳(9)中，所述内壳(8)围合成所述热解炉的分解通道；所述内壳(8)与所述外壳(9)之间形成密闭的热源空间；所述热源空间中设置有加热体(10)；所述加热体(10)是电阻丝、微波磁控管或辐射加热管；
所述雾化器(3)设置在所述热解炉(2)顶部，所述雾化器(3)用于将热解炉(2)的顶端进料口输入的硝酸盐热流体喷入所述热解炉(2)的分解通道中。
2.根据权利要求1所述的硝酸盐热分解回收硝酸的装置系统，其特征在于，所述外壳(9)是保温耐火材料制成的结构件；所述保温耐火材料是氧化铝、氧化镁和氧化硅中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的硝酸盐热分解回收硝酸的装置系统，其特征在于，所述内壳(8)是不锈钢或合金钢材料制成的结构件。
4.根据权利要求1所述的硝酸盐热分解回收硝酸的装置系统，其特征在于，所述外壳(9)的厚度至少为20cm。
5.根据权利要求1所述的硝酸盐热分解回收硝酸的装置系统，其特征在于，所述内壳(8)的厚度是1mm～10mm。
6.根据权利要求1所述的硝酸盐热分解回收硝酸的装置系统，其特征在于，所述加热体(10)均匀分布于热源空间内。
7.根据权利要求1所述的硝酸盐热分解回收硝酸的装置系统，其特征在于，所述热解炉(2)的底部设置有第一排渣口，用于将金属硝酸盐热分解时产生的固体粉末排出，
和/或，
所述收尘器(4)的底部设置有第二排渣口，用于将收尘器(4)分离的固体粉末排出。
8.根据权利要求1-7任意一项所述的硝酸盐热分解回收硝酸的装置系统，其特征在于，所述收尘器(4)的除尘方式是静电除尘、高温布袋除尘、高温金属膜除尘、旋风除尘、重力沉降除尘中的一种或几种。
9.一种如权利要求1所述的硝酸盐热分解回收硝酸的装置系统的使用方法，包括以下步骤：
步骤1、将金属硝酸盐在加热熔融罐(1)中加热成金属硝酸盐热流体；
步骤2、将步骤1得到的金属硝酸盐热流体输送至热解炉(2)的顶端进料口，金属硝酸盐热流体经过雾化器(3)喷入热解炉(2)的分解通道进行热分解，得到金属氧化物粉末和混合气体；
将所述热解炉(2)中分解所得的夹带金属氧化物粉末的混合气体输送至收尘器(4)；
步骤3、收尘器(4)进行固体和气体分离，然后通过风机(5)将气体送入尾气换热器(6)换热冷却，之后将冷却后的气体输送至硝酸吸收装置(7)中进行吸收反应得到硝酸。
10.根据权利要求9所述的硝酸盐热分解回收硝酸的装置系统的使用方法，其特征在于，所述步骤2中，所述热解炉(2)中压力为-0.01～-0.1MPa。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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