CN112301235A - 一种卧式回转反应机及利用含钒钢渣处理钛白废酸的方法 - Google Patents

一种卧式回转反应机及利用含钒钢渣处理钛白废酸的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种卧式回转反应机及利用含钒钢渣处理钛白废酸的方法,属于固废综合利用技术领域。以下步骤:A.钢渣粉碎;B.磁选除铁:C.研磨搅拌浸取:将所述渣粉用废酸溶解后,一起加入至卧式回转反应机中进行研磨、搅拌、反应浸取后,得到浸取液;D.除杂过滤:将所述浸取液用除硅剂和或/除铁剂进行除杂、过滤后得到滤液;E.钒渣制备:将所述滤液用沉钒剂沉淀、压滤后,得到高钒渣和废水。本发明将卧式回转反应机应用在钛白废酸的处理上,缩短了处理工艺和处理时间。采用产生的钒钢渣含钙高的特点来处理钛白废酸,降低了废酸处理成本,节约了矿产资源,避免了大量钢渣、废酸对环境的影响,在减轻环境压力的同时,提高了资源利用率。

Description

一种卧式回转反应机及利用含钒钢渣处理钛白废酸的方法
技术领域
本发明涉及固废综合利用技术领域,具体涉及一种卧式回转反应机及利用含钒钢渣处理钛白废酸的方法。
背景技术
现全国每年钢产量为1300-1400万吨,而钢渣的产量为钢产量的10%-13%。因此探索钢渣利用的新途径,加快综合利用的步伐,化害为利,变废为宝,对保护环境,延长渣场使用寿命,具有可持续发展战略具有重要的意义。
随着工业生产的发展,工业废物数量日益增加。工业废物数量庞大,种类繁多,成分复杂,处理相当困难。这些工业固废除部分综合利用外,还有相当部分量仍采取贮存或者填埋的方式进行处理,并没有得到妥善的最终处置。这些没有得到妥善处置的工业固体废物,虽然不具有危险废物的危险性,但它产出量大,贮存、处置占地多,给企业的生产造成困难的同时对环境造成的影响也不可低估。企业普遍采用付费给具有相关处理资质的公司,由专业公司代为处理工业生产中产生的固废从而达到清洁生产的目标,这样的方式大大增加了企业的生产成本,而且造成了资源的浪费。而现有的提钒工艺中,并未对其在生产过程中产生的废弃钢渣和其它废弃物做出妥善的处理,从而大大提高了生产成本,对环境造成了污染。同时在现有的钢渣和废酸的结合中,一般是将粉碎、搅拌、浸提分为三个步骤形成独立的工艺,大大增加了处理的工艺流程,占用大量设备以及空间资源,同时还延长了工艺时间,降低了处理效率。
发明内容
为了解决上述问题,本发明提出了一种能够结合研磨、搅拌和反应一体的卧式回转反应机,节省了设备投入和空间投入。
本发明还公开了一种利用含钒钢渣处理钛白废酸的方法。通过与卧式回转反应机相互结合,大大缩短了钛白废酸的处理工艺,提高了处理效率。
为了实现上述目的,本发明是通过以下技术方案来实现的:
一种卧式回转反应机,包括机架和机架上的卧式反应筒;所述卧式反应筒的其中一端连接有带动所述卧式反应筒转动的驱动装置,所述卧式反应筒的顶部设有进料口,所述卧式反应筒的底部设有出料口;所述卧式反应筒的两端分别设置蒸汽进口和蒸汽出口;所述卧式反应筒的桶的内壁固定设有衬板,所述衬板上设有阻流带,所述卧式反应筒的桶内设有球形研磨体。
进一步的,所述阻流带为方形阻流带;所述阻流带为多个且沿卧式反应筒的内壁环形均匀分布。
进一步的,所述球形研磨体为耐高温、耐腐蚀、耐磨的高铝球体;所述衬板为耐高温、耐腐蚀、耐磨的高铝橡胶复合衬板。
进一步的,所述驱动装置包括依次连接的电机、减速机、小齿圈和大齿圈;所述大齿圈固定在所述卧式反应筒的一端;所述小齿圈与所述大齿圈齿合。
本发明一种利用含钒钢渣处理钛白废酸的方法,包括以下步骤:
A.钢渣粉碎:将钒钢渣粉碎球磨,得到150-200目的钒钢渣粉;
B.磁选除铁:将所述钒钢渣粉进行磁选除铁,得到渣粉;
C.研磨搅拌浸取:将所述渣粉用废酸溶解后,一起加入至卧式回转反应机中进行研磨、搅拌、反应浸取后,得到浸取液;
D.除杂过滤:将所述浸取液用除硅剂和或/除铁剂进行除杂、过滤后得到滤液;
E.钒渣制备:将所述滤液用沉钒剂沉淀、压滤后,得到高钒渣和废水。
进一步的,步骤C中所述废酸为钛白废酸和硫酸亚铁的组合物。
进一步的,步骤C中所述钛白废酸为渣粉重量百分比的20-30%;所述硫酸亚铁为渣粉重量百分比的5-15%。
进一步的,步骤C中渣粉与废酸在卧式回转反应机中调整溶液pH值为 1.5-2.0,反应的时间为60-90min。
进一步的,步骤D中所述除硅剂为氧化钙或氧化镁;所述除铁剂可以为双氧水。
进一步的,步骤E中所述沉钒剂为氧化钙和/或氯化铵。
利用含钒钢渣处理钛白废酸的方法中的化学反应方程式如下:
V2O5+2H2SO4→2VOSO4+H2O;
FeO+H2SO4→FeSO4
CaO+H2SO4→CaSO4+H2O;
Fe2O3+3H2SO4→Fe2(SO4)3+3H2O;
Ca(OH)2+(VO2)2SO4→Ca(VO3)2+H2SO4
本发明卧式回转反应机及利用含钒钢渣处理钛白废酸的方法,其有益效果在于:
(1)在卧式反应筒内设有研磨体,能够在旋转的同时对物料进行搅拌混合、研磨和反应,将混合,研磨和反应集一体,大大缩短了工艺时间,提高生产能力和反应效率。
(2)结构新颖简单,操作简便,使用安全,节能省电,性能隐定可靠。
(3)为间歇式反应装置,在反应的过程中可采取完全密闭式或敞开式,适用多种不同反应条件的物料反应。
(4)增设了蒸汽进口和蒸汽出口,能够根据反应温度的需求加入蒸汽提高卧式反应筒内的温度,随时改变反应温度,提高设备的适用性。
(5)将卧式回转反应机应用在钛白废酸的处理上,缩短了处理工艺和处理时间。采用产生的钒钢渣含钙高的特点来处理钛白废酸,降低了废酸处理成本,节约了矿产资源,避免了大量的钢渣、废酸对环境的影响;从而实现了在减轻环境压力的同时,提高了资源利用率。采用本方法提钒其成本节约至少30%,同时本方法在生产过程中不会产生任何的有害排放物,废渣干燥直接去水泥厂进行再次利用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例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性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的结构示意图;
图2是本发明卧式反应筒的截面示意图;
1机架,2卧式反应筒,3进料口,4卸料管,5旋塞阀,6蒸汽进口,7蒸汽出口,8衬板,9阻流带,10球形研磨体,11电机,12减速机,13小齿圈,14 大齿圈,15离合器。
具体实施方式
下面结合具体实施例及附图来进一步详细说明本发明。
实施例1
一种卧式回转反应机,如图1和图2所示,包括机架1和机架1上的卧式反应筒2;所述卧式反应筒2的其中一端连接有带动所述卧式反应筒2转动的驱动装置,所述卧式反应筒2的顶部设有进料口3,所述卧式反应筒2的底部设有出料口,出料口连接有卸料管4,所述卸料管4上设有旋塞阀5;所述卧式反应筒2的两端分别设置蒸汽进口6和蒸汽出口7;所述卧式反应筒2的桶的内壁固定设有衬板8,所述衬板8上设有阻流带9,所述卧式反应筒2的桶内设有球形研磨体10。
本发明中,所述阻流带9为方形阻流带9。阻流带9为多个且沿卧式反应筒2的内壁环形均匀分布。且阻流带9为耐高温、耐腐蚀、耐磨的高铝橡胶复合材料。
本发明中,衬板8为耐高温、耐腐蚀、耐磨的高铝橡胶复合衬板8。
阻流带9和衬板8是用来保护卧式反应筒2的,使卧式反应筒2免受研磨、搅拌、反应体和物料的直接冲击和摩擦。发明中采取的阻流带9能够改变研磨、搅拌、反应体在卧式反应筒2内的运动状态;从而到达更加均匀的搅拌混合、研磨和反应。从研磨、搅拌、反应过程来看,进入该机物料粒度都较小,这就要求研磨、搅拌、反应体具有使衬板8与研磨、搅拌、反应体产生不同的系数,来改变该机的运动状态,从而提高效率。衬板8选择耐磨耐腐蚀耐温等性能好的(改性塑料)橡胶,球形研磨体10的材料应选及比重较大的高铝球石。
本发明中,蒸汽进口6设置在卧式反应筒2上靠近驱动装置的一端;所述蒸汽进口6和蒸汽出口7相对设置。优选的,蒸汽进口6和蒸汽出口7设置在卧式反应筒2的两端的中心,机架1上设有轴承座,蒸汽进口6和蒸汽出口7穿过轴承座,卧式反应筒2在旋转的过程中也带动蒸汽进口6和蒸汽出口7 旋转。另外在动蒸汽进口6与卧式反应筒2连接处、蒸汽出口7与卧式反应筒2 连接处都可设置旋转连接阀,避免卧式反应筒2的旋转对蒸汽进口6和蒸汽出口7的影响。所述驱动装置包括依次连接的电机11、减速机12、小齿圈13和大齿圈14;所述大齿圈14固定在所述卧式反应筒2的一端;小齿圈13与所述大齿圈14齿合。所述电机11与减速机12之间设有离合器15,电机11上设有离合器15操作杆。蒸汽进口6和蒸汽出口7,能够根据反应温度的需求加入蒸汽提高卧式反应筒2内的温度,随时改变反应温度,
同时在卧式反应筒2内侧可接入管道,管道中也可以通入氮气或液氮降低反应温度,达到反应所需。另外蒸汽或液氮也可以通入至反应釜的外侧夹层中,达到升温或降温的目的。
启动电机11和减速机12,电机11和减速机12之间设有离合器15,离合器15的输出轴就是减速机12的输入轴,可通过减速机12控制小齿圈13的转速,从而控制卧式反应筒2的转动。卧式反应筒2转动产生离心力将球带到一定高度后落下,对物料产生重击研磨和搅拌作用。而阻流带9的设置能够改变物料的方向,增加撞击面积,从提高研磨、混合和反应。本发明中,电机、减速机、离合器等以及几者之间的连接和驱动,为现有的设备的常规技术,本领域技术人员知晓,其结构和原理在此不以赘述。
本发明中,卧式反应筒2的直径和长度,根据物料介质的研磨、搅拌、反应程度。物料对研磨、搅拌、反应体有一定缓冲作用,从而降低了研磨、搅拌、反应体对物料的冲击,并且很容易造成物料的过度能耗浪费。在湿法冶金行业,卧式反应筒2的直径和长度一般可根据原料的物相结构和物料的进料粒度和出料粒度要求,必须合理设计。
衬板8、阻流带9还可以改变研磨、搅拌、反应体在卧式反应筒2内的运动状态。从研磨、搅拌、反应过程来看,进入该机物料粒度都较小,这就要求研磨、搅拌、反应体具有使衬板8与研磨、搅拌、反应体产生不同的系数来改变该机的运动状态,从而提高效率。间歇式密闭反应,采用闭路系统提高产量及保证料浆颗粒都能满足工艺要求是最终目的。
研磨、搅拌、反应的程度,依靠物料的介质来实行自行控制。电机11自减压启动,降低起动电流,其结构分为整体式或独立式。该产品具有投资少,较同类产品节能省电,结构新颖,操作简便,使用安全,性能隐定可靠等特点。
实施例2
一种利用含钒钢渣处理钛白废酸的方法,包括以下步骤:
A.钢渣粉碎:破碎球磨:用破碎机将钢渣破成规格颗粒料,然后钢球磨成 150-200目数的粉末;
B.磁选除铁:将所述钒渣或钢渣粉用磁选机选去钢渣粉里的金属铁,渣粉中主要含有含钒氧化铁和含钒氧化钙,得到渣粉;
C.研磨搅拌浸取:将所述渣粉用废酸溶解后,一起加入至卧式回转反应机中进行研磨、搅拌、反应浸取后,得到浸取液;其中废酸为含有渣粉重量百分数20%钛白废酸和渣粉重量百分数10%的硫酸亚铁。将渣粉与废酸混匀研磨、搅拌、反应浸取,同时调整溶液的pH值,使最终浸取液的pH值在2.0即可,浸取时间60min。
D.除杂过滤:采用板框压滤机进行压滤,向浸取液中加入除硅剂、除铁剂;所述除硅剂和除铁剂与浸取液发生沉淀反应,从而将浸取液中的铁、硅、钙等以沉淀的形式析出,剩下的为滤液。本步骤中如除硅剂可以为氧化钙,除铁剂为双氧水。
E.钒渣制备:将步骤D中所述滤液中加入沉钒剂氧化钙,使以沉淀的形式析出沉淀,再通过压滤后,得到高钒渣和废水。
实施例3
一种利用含钒钢渣处理钛白废酸的方法,包括以下步骤:
A.钢渣粉碎:破碎球磨:用破碎机将钢渣破成规格颗粒料,然后钢球磨成 150-200目数的粉末;
B.磁选除铁:将所述钒渣或钢渣粉用磁选机选去钢渣粉里的金属铁,渣粉中主要含有含钒氧化铁和含钒氧化钙,得到渣粉;
C.研磨搅拌浸取:将所述渣粉用废酸溶解后,一起加入至卧式回转反应机中进行研磨、搅拌、反应浸取后,得到浸取液;其中废酸为含有渣粉重量百分数22%钛白废酸和渣粉重量百分数15%的硫酸亚铁。将渣粉与废酸混匀研磨、搅拌、反应浸取,同时调整溶液的pH值,使最终浸取液的pH值在1.5即可,浸取时间60min。
D.除杂过滤:采用板框压滤机进行压滤,向浸取液中加入除硅剂、除铁剂和除钙剂;所述除硅剂和除铁剂与浸取液发生沉淀反应,从而将浸取液中的铁、硅等以沉淀的形式析出,剩下的为滤液。本步骤中如除硅剂可以为氧化钙,除铁剂为双氧水。
E.钒渣制备:将步骤D中所述滤液中加入沉钒剂氧化钙,使以沉淀的形式析出沉淀,再通过压滤后,得到高钒渣和废水。
实施例4
一种利用含钒钢渣处理钛白废酸的方法,包括以下步骤:
A.钢渣粉碎:破碎球磨:用破碎机将钢渣破成规格颗粒料,然后钢球磨成 150-200目数的粉末;
B.磁选除铁:将所述钒渣或钢渣粉用磁选机选去钢渣粉里的金属铁,渣粉中主要含有含钒氧化铁和含钒氧化钙,得到渣粉;
C.研磨搅拌浸取:将所述渣粉用废酸溶解后,一起加入至卧式回转反应机中进行研磨、搅拌、反应浸取后,得到浸取液;其中废酸为含有渣粉重量百分数22%钛白废酸和渣粉重量百分数5%的硫酸亚铁。将渣粉与废酸混匀研磨、搅拌、反应浸取,同时调整溶液的pH值,使最终浸取液的pH值在2.0即可,浸取时间60min。
D.除杂过滤:采用板框压滤机进行压滤,向浸取液中加入除硅剂、除铁剂和除钙剂;所述除硅剂和除铁剂与浸取液发生沉淀反应,从而将浸取液中的铁、硅、钙等以沉淀的形式析出,剩下的为滤液。本步骤中如除硅剂可以为氧化镁,除铁剂为双氧水。
E.钒渣制备:将步骤D中所述滤液中加入沉钒剂氯化铵,使以沉淀的形式析出沉淀,再通过压滤后,得到高钒渣和废水。
实施例5
一种利用含钒钢渣处理钛白废酸的方法,包括以下步骤:
A.钢渣粉碎:破碎球磨:用破碎机将钢渣破成规格颗粒料,然后钢球磨成 150-200目数的粉末;
B.磁选除铁:将所述钒渣或钢渣粉用磁选机选去钢渣粉里的金属铁,渣粉中主要含有含钒氧化铁和含钒氧化钙,得到渣粉;
C.研磨搅拌浸取:将所述渣粉用废酸溶解后,一起加入至卧式回转反应机中进行研磨、搅拌、反应浸取后,得到浸取液;其中废酸为含有渣粉重量百分数22%钛白废酸和渣粉重量百分数5%的硫酸亚铁。将渣粉与废酸混匀研磨、搅拌、反应浸取,同时调整溶液的pH值,使最终浸取液的pH值在1.8即可,浸取时间80min。
D.除杂过滤:采用板框压滤机进行压滤,向浸取液中加入除硅剂、除铁剂和除钙剂;所述除硅剂和除铁剂与浸取液发生沉淀反应,从而将浸取液中的铁、硅、钙等以沉淀的形式析出,剩下的为滤液。本步骤中如除硅剂可以为氧化镁,除铁剂为双氧水。
E.钒渣制备:将步骤D中所述滤液中加入沉钒剂氯化铵,使以沉淀的形式析出沉淀,再通过压滤后,得到高钒渣和废水。
以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍,本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明实施例,在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处,综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种卧式回转反应机,其特征在于:包括机架和机架上的卧式反应筒;所述卧式反应筒的其中一端连接有带动所述卧式反应筒转动的驱动装置,所述卧式反应筒的顶部设有进料口,所述卧式反应筒的底部设有出料口;所述卧式反应筒的两端分别设置蒸汽进口和蒸汽出口;所述卧式反应筒的桶的内壁固定设有衬板,所述衬板上设有阻流带,所述卧式反应筒的桶内设有球形研磨体。
2.根据权利要求1所述卧式回转反应机,其特征在于:所述阻流带为方形阻流带;所述阻流带为多个且沿卧式反应筒的内壁环形均匀分布。
3.根据权利要求1所述卧式回转反应机,其特征在于:所述球形研磨体为耐高温、耐腐蚀、耐磨的高铝球体;所述衬板为耐高温、耐腐蚀、耐磨的高铝橡胶复合衬板。
4.根据权利要求1所述卧式回转反应机,其特征在于:所述驱动装置包括依次连接的电机、减速机、小齿圈和大齿圈;所述大齿圈固定在所述卧式反应筒的一端;所述小齿圈与所述大齿圈齿合。
5.一种利用含钒钢渣处理钛白废酸的方法,其特征在于:包括以下步骤:
A.钢渣粉碎:将钒钢渣粉碎球磨,得到150-200目的钒钢渣粉;
B.磁选除铁:将所述钒钢渣粉进行磁选除铁,得到渣粉;
C.研磨搅拌浸取:将所述渣粉用废酸溶解后,一起加入至1-5中任一项所述的卧式回转反应机中进行研磨、搅拌、反应浸取后,得到浸取液;
D.除杂过滤:将所述浸取液用除硅剂和或/除铁剂进行除杂、过滤后得到滤液;
E.钒渣制备:将所述滤液用沉钒剂沉淀、压滤后,得到高钒渣和废水。
6.根据权利要求5所述利用含钒钢渣处理钛白废酸的方法,其特征在于:步骤C中所述废酸为钛白废酸和硫酸亚铁的组合物。
7.根据权利要求6所述利用含钒钢渣处理钛白废酸的方法,其特征在于:步骤C中所述钛白废酸为渣粉重量百分比的20-30%;所述硫酸亚铁为渣粉重量百分比的5-15%。
8.根据权利要求5所述利用含钒钢渣处理钛白废酸的方法,其特征在于:步骤C中渣粉与废酸在卧式回转反应机中调整溶液pH值为1.5-2.0,反应的时间为60-90min。
9.根据权利要求5所述利用含钒钢渣处理钛白废酸的方法,其特征在于:步骤D中所述除硅剂为氧化钙或氧化镁;所述除铁剂可以为双氧水。
10.根据权利要求5所述利用含钒钢渣处理钛白废酸的方法,其特征在于:步骤E中所述沉钒剂为氧化钙和/或氯化铵。
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