CN114226075A - 一种硫酸亚铁分离设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种硫酸亚铁分离设备，其包括一级离心过滤机，用于将钛液和七水硫酸亚铁晶体分离得到泥料，泥料送入螺旋压滤器；螺旋压滤器的底部设有压力感应封盖，螺旋压滤器持续挤压滤饼使滤饼中的水分从螺旋压滤器侧壁的滤网处挤出，至压力达预设值时将滤饼输出；螺旋压滤器下方设滤饼打碎器，滤饼打碎器底部设有筛网；滤饼打碎器连接二级离心风干机；二级离心风干机包含封闭罩和离心筒，离心筒的四周及底部网孔目数≥60目；封闭罩底部设有排水口；在离心筒下方设有出风环，用于向离心筒吹出90‑95℃的热氮气；在封闭罩的顶部设有排料口，排料口连接沉降分离装置，用于收集干燥的一水硫酸亚铁粉末。本发明对硫酸亚铁进行除水，提高硫酸亚铁纯度。
Description
技术领域
本发明涉及硫酸亚铁制备技术领域，具体涉及一种硫酸亚铁分离设备。
背景技术
钛铁矿制备硫酸亚铁时，由于钛铁矿中含有大量的氧化铁、氧化亚铁和单质铁存在，这些物质在酸解过程形成硫酸亚铁，与二氧化钛酸解形成的硫酸钛和硫酸氧钛一同溶解在酸解后的钛液中，而硫酸钛和硫酸氧钛需要经过水解形成偏钛酸。钛液水解过程对钛液的铁钛比有严格的要求，需要在形成偏钛酸之前去除钛液中多余的硫酸亚铁，才可以满足水解的工艺要求。钛液中的硫酸亚铁一般是通过真空结晶使其中溶解的硫酸亚铁的绝大部分形成七水硫酸亚铁晶体析出，再经过转盘过滤机分离。但是，目前经生产中检测发现，经过转盘过滤机分离的硫酸亚铁含水量仍较高，接近40％，且其中至少混有1％的二氧化钛，导致硫酸亚铁的纯度不高，不能作为产品进行输出，而其中二氧化钛主要也是高含水分所溶解的钛盐水解产生的。而采用常规的工艺和设备对硫酸法钛白废渣七水硫酸亚铁进行烘干时，在升温过程中，七水硫酸亚铁会析出水并溶解，形成浆状物，脱水变得异常困难。因此，七水硫酸亚铁的脱水一直是本领域的难题。
鉴于上述技术，本发明设计一种硫酸亚铁分离设备，用于有效降低硫酸亚铁中的含水率和二氧化钛含量。
发明内容
(一)要解决的技术问题
鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种硫酸亚铁分离设备，用于对硫酸亚铁进行除水，使分离出来的硫酸亚铁含水率降到5％以下，二氧化钛含量降到0.18％以下，由此提高硫酸亚铁纯度，使硫酸亚铁能够作为产品进行输出。
(二)技术方案
为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：
本发明提供一种硫酸亚铁分离设备，包括：
一级离心过滤机，用于将钛液和七水硫酸亚铁晶体分离，得到泥料，泥料送入螺旋压滤器；
螺旋压滤器的底部设有压力感应封盖，当压力达到一定阈值时该压力感应封盖被打开并漏出滤饼；在压力小于该阈值时，螺旋压滤器持续挤压滤饼使滤饼中的水分从螺旋压滤器侧壁的滤网处挤出；在螺旋压滤器下方连接滤饼打碎器，滤饼打碎器底部设有孔径10-50mm的筛网；滤饼打碎器连接二级离心风干机；
所述二级离心风干机外部设有封闭罩，所述二级离心风干机内设有离心筒，离心筒的四周及底部网孔目数≥60目；所述封闭罩底部为锥形收口，在锥形收口下方设有排水口(排水与一级离心过滤机的滤液合并)；在离心筒下方设有出风环，用于向离心筒吹出90-95℃的热氮气；在所述封闭罩的顶部设有排料口，该排料口连接沉降分离装置，用于收集干燥的一水硫酸亚铁粉末。
根据本发明的较佳实施例，所述螺旋压滤器包括压滤筒和设于压滤筒内的螺旋推进器；所述压滤筒靠近所述压力感应封盖的一端的外壁设为滤网。
根据本发明的较佳实施例，所述压滤筒为竖直放置或水平放置；当所述压滤筒为竖直放置时，所述压力感应封盖上设有导水槽。
根据本发明的较佳实施例，所述压力感应封盖内侧设有压力传感器，所述压力感应封盖的两端设有动力装置；当压力传感器感应的压力达到预设值时，动力装置将压力感应封盖打开，使滤饼从压力感应封盖处输出。打开输出一份滤饼后，会再次关闭，开启时间可根据需要进行设置。在压力感应封盖打开时，螺旋推进器仍在转动，以将一份滤饼输出。螺旋推进器仅驱动电机减速驱动。
本发明中，螺旋压滤器不仅起到压滤的作用，同时还实现了将一级离心过滤机产生的物料微分成一份一份地方式输出到二级离心风干机中，有助于物料的充分干燥脱水处理。
根据本发明的较佳实施例，所述滤饼打碎器包括一个转轴和驱动电机，该转轴上设有剪切力作用端；所述驱动电机运转带动转轴和剪切力作用端将从压滤筒中输出的滤饼打碎，并穿过底部筛网落入到二级离心风干机中。
根据本发明的较佳实施例，所述二级离心风干机中，所述离心筒底部设有若干流线型凸棱，各凸棱的一端均连接该离心筒的中心。
根据本发明的较佳实施例，所述二级离心风干机中，位于该离心筒上方设有旋转式刮料器，所述旋转式刮料器为可升降，下降时进入所述离心筒内将离心筒侧壁上粘接的物料刮下并打碎；其上升时又起到选粉器的作用，使颗粒较大的粉粒落回离心筒继续离心干燥；所述旋转式刮料器43呈周期性上升和下降。
根据本发明的较佳实施例，所述离心筒下方设有多个出风环，所述出风环呈同心圆方式分布于所述离心筒下方；所述出风环的出风速度和出风压力为可调，使所述封闭罩顶部的排料口排出干的一水硫酸亚铁。
根据本发明的较佳实施例，所述二级离心风干机的封闭罩设有玻璃视窗，且封闭罩设有保温层，防止热氮气的温度下降不足以使七水硫酸亚铁丢失结晶水。
根据本发明的较佳实施例，所述沉降分离装置包括旋风分离器或袋式粉尘收集器中的一种或两种；在沉降分离装置的末尾连接引风机；所述沉降分离装置的底部为产品收集口。
(三)有益效果
本发明的有益效果是：
本发明的硫酸亚铁分离设备，使硫酸亚铁中的含水率降低到5％以下，并且将硫酸亚铁中的二氧化钛含量降低到0.18％以下，得到干燥的一水硫酸亚铁可作为产品进行输出，同时降低钛液中的含铁量，以便于钛液水解形成偏钛酸。
本发明通过一级离心过滤机初步除水，得到含水率约30-40％的泥状物，然后经螺旋压滤器处理后，得到含水率约10-15％的滤饼，然后将滤饼打散为进入二级离心风干机做准备。在二级离心风干机中，结合强化离心作用、打散作用使七水硫酸亚铁进一步干燥。在二级离心风干机中，开始离心干燥时仅通入常温或30-40℃氮气(通入流速较慢)或不通入氮气，在离心干燥后期(封闭罩设为玻璃的可观察干燥状态)，通入90-90℃氮气并加大氮气通入速度和压力，使七水硫酸亚铁受热失去6个结晶水得到一水硫酸亚铁，并进一步干燥从二级离心风干机上方被风力带出，经沉降分离装置得到干燥的一水硫酸亚铁产品。
附图说明
图1为本发明硫酸亚铁分离设备的整体结构是示意图。
图2为本发明硫酸亚铁分离设备的一级离心过滤机的结构示意图。
图3为本发明硫酸亚铁分离设备的螺旋压滤器的结构示意图。
图4为本发明硫酸亚铁分离设备的滤饼打碎器的结构示意图。
图5为本发明硫酸亚铁分离设备的二级离心机的结构示意图。
图6为本发明硫酸亚铁分离设备的沉降分离装置的结构示意图。
具体实施方式
为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。
如图1所示，为本发明较佳实施例的硫酸亚铁分离设备的整体结构示意图，其包括：一级离心过滤机1、螺旋压滤器2、滤饼打碎器3、二级离心风干机4和沉降分离装置5。
如图2所示，一级离心过滤机1包括一个离心转盘11，离心转盘11上设有网孔，离心转盘的周围设有围挡12，围挡12上设有网孔，围挡12的内径与离心转盘11的外径尺寸恰好吻合，且围挡12为固定结构(不可转动)。围挡12的一侧设有开口，在开口处设有刮料板13，该开口连接出料口14。真空结晶析出七水硫酸亚铁晶体的钛液到离心转盘11中，经离心后，在离心转盘11得到泥料，离心转盘11下方为钛液。泥料经刮料板13刮取后，从出料口14出来。该泥料为七水硫酸亚铁，含水率约40％左右。
如图3所示，螺旋压滤器2包括压滤筒21和设于压滤筒21内的螺旋推进器22。压滤筒21的上端设有进料口211，底部设有压力感应封盖212，压滤筒21靠近压力感应封盖212的一端的外壁设为滤网213。压力感应封盖212的特点是，当其受到的压力达到一定阈值时该压力感应封盖212被打开并输出压滤滤饼，在压力小于该阈值时，螺旋推进器22转动、持续挤压滤饼使滤饼中的水分从螺旋压滤器2侧壁的滤网213处挤出。螺旋压滤器2不仅是物料的输送装置，同时还可以压滤除水，并将一级离心过滤机1产生的泥料分成若干份的方式陆续输入到下级处理装置中，由于后续的高效脱水。螺旋推进器22由一个减速电机驱动，该减速电机的运转速度可调。压力感应封盖212内部设有压力传感器，压力感应封盖212的两端设有动力装置。当压力传感器感应的压力达到预设值时，动力装置向两边抽拉压力感应封盖212使其打开，此时螺旋推进器22继续运转，将部分滤饼从压力感应封盖212处输出。
其中，压滤筒21为竖直放置或水平放置；当压滤筒21为竖直放置时，在压力感应封盖212上设有导水槽2121，用于将挤出的水分汇集并导出。经螺旋压滤器2处理后输出的滤饼，其水分可降至15％左右。
如图4所示，在螺旋压滤器2下方连接滤饼打碎器3，滤饼打碎器3上方设有进料斗31。由螺旋压滤器2输出的物料经进料斗31进入到滤饼打碎器3中。滤饼打碎器3包括一个转轴32和驱动电机33，该转轴32上设有剪切力作用端。驱动电机33运转带动转轴31和剪切力作用端将从压滤筒中输出的滤饼打碎，并穿过底部筛网34落入到二级离心风干机4中。其中筛网34的孔径可为10-50mm。剪切力作用端包括长短不等的若干转臂322，在转臂322上设有若干锥形撞击部，类似于若干小锤子。滤饼打碎器3不需要持续运转，只有在螺旋压滤器2输出滤饼的时才开启。因此，压力感应封盖212的开启过程与滤饼打碎器3的驱动电机33的运转可进行联动控制。筛网34的孔径不能过小，否则易发生堵塞。
如图5所示，二级离心风干机4外部设有封闭罩41，在封闭罩41内设有离心筒42，离心筒的四周及底部网孔目数≥60目。封闭罩41底部为锥形收口，在锥形收口下方设有排水口43，排水口43排出的水与一级离心过滤机1的出水合并。在离心筒42下方设有若干个同心圆分布的出风环44，用于向离心筒吹出90-95℃的热氮气，以对离心筒42的滤饼进行加热，使其脱水。在封闭罩41的顶部设有排料口411和排气口412，该排料口411连接沉降分离装置5，用于收集干燥的一水硫酸亚铁粉末。如图4所示，离心筒42底部设有若干流线型凸棱422，各凸棱422的一端均连接该离心筒42的中心。于离心筒42上方设有旋转式刮料器45，其可在驱动下升降和转动。下降时进入离心筒42内，快速转动将离心筒侧壁上粘接的物料刮下并打碎，其上升后缓速转动又起到选粉器的作用，使颗粒较大的粉粒落回离心筒42中继续离心干燥。其中，旋转式刮料器45呈周期性上升和下降。滤饼在二级离心风干机4发生的脱水过程包括离心脱水、热风加热脱水双重脱水作用。离心筒42的顶端边缘设有外扩部421，尽可能地防止回落的粉粒落到离心筒42的外部。
需要说明的是，在滤饼刚刚进入二级离心风干机4内时的一段时间内，出风环44仅缓速通入30-40℃的氮气或低温干空气(避免硫酸亚铁氧化)等，这个过程主要起到风干的作用，而封闭罩41的顶部设有排料口411此时为关闭状态，而排气口412为开启状态，此时可以使带有水蒸汽的湿气从此处导出，经过冷凝除湿干燥后，再循环回到出风环44中吹出到封闭罩41中，这个阶段为物料除湿阶段。当观察到离心筒42滤饼被离心和干燥至粉粒状态时，此时关闭排气口412，加大出风环44的出风压力和速度、并通入温度90-95℃的热氮气(或者在离心筒42下方设有辐射加热环46、其加热最高温度不超过120℃，并通入常温氮气，加大出风压力和速度)，同时开始排料口411连接至沉降分离装置5末端的引发机，使粉料在气流带动下进入到沉降分离装置5收集起来。离心筒42中的物料在90℃左右的加热条件下会失去6个结晶水变成一水硫酸亚铁，一水硫酸亚铁的粒径为24-60目，并不会从离心筒42中漏出去。其中，封闭罩41设有玻璃视窗，可供肉眼观察物料的干燥情况，并及时进行相应控制。封闭罩41的内外可设置保温层，防止热氮气的温度下降不足以使七水硫酸亚铁丢失结晶水。
出风环44的出风速度和出风压力为可调，引风机52抽风功率也可调，从而使满足要求粒径的产品从排料口411处输出。
如图6所示，沉降分离装置5为一个旋风分离器(或袋式粉尘收集器)，在沉降分离装置5包括沉降筒50、顶部设有进料筒51、其底部为产品收集口52，一侧设有切向进风口53(进风为≤20℃的干空气或氮气)，在末尾的出风口连接引风机54。其中进料筒51通过管道与二级离心风干机的排料口411连通，进料筒51对应位于沉降筒50的中轴线上，进料筒51的下端开口低于切向进风口53，防止物料被直接吹出到沉降筒50外。
综上所述，本发明的硫酸亚铁分离设备，经实际生产发现，其在硫酸亚铁不被氧化的前提下，使初步离心过滤的泥料的水分由40％左右下降至5％以下，输出的一水硫酸亚铁产品中二氧化钛含量降到0.18％以下，可作为工业产品输出。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种硫酸亚铁分离设备，其特征在于，其包括：
一级离心过滤机，用于将钛液和七水硫酸亚铁晶体分离，得到泥料，泥料送入螺旋压滤器；
螺旋压滤器的底部设有压力感应封盖，当压力达到一定阈值时该压力感应封盖被打开并漏出滤饼；在压力小于该阈值时，螺旋压滤器持续挤压滤饼使滤饼中的水分从螺旋压滤器侧壁的滤网处挤出；在螺旋压滤器下方连接滤饼打碎器，滤饼打碎器底部设有孔径10-50mm的筛网；滤饼打碎器连接二级离心风干机；
所述二级离心风干机外部设有封闭罩，所述二级离心风干机内设有离心筒，离心筒的四周及底部网孔目数≥60目；所述封闭罩底部为锥形收口，在锥形收口下方设有排水口；在离心筒下方设有出风环，用于向离心筒吹出90-95℃的热氮气；在所述封闭罩的顶部设有排料口，该排料口连接沉降分离装置，用于收集干燥的一水硫酸亚铁粉末。
2.根据权利要求1所述的硫酸亚铁分离设备，其特征在于，所述螺旋压滤器包括压滤筒和设于压滤筒内的螺旋推进器；所述压滤筒靠近所述压力感应封盖的一端的外壁设为滤网。
3.根据权利要求1所述的硫酸亚铁分离设备，其特征在于，所述压滤筒为竖直放置或水平放置；当所述压滤筒为竖直放置时，所述压力感应封盖上设有导水槽。
4.根据权利要求1所述的硫酸亚铁分离设备，其特征在于，所述压力感应封盖内侧设有压力传感器，所述压力感应封盖的两端设有动力装置；当压力传感器感应的压力达到预设值时，动力装置将压力感应封盖打开，使滤饼从压力感应封盖处输出。
5.根据权利要求1所述的硫酸亚铁分离设备，其特征在于，所述滤饼打碎器包括一个转轴和驱动电机，该转轴上设有剪切力作用端；所述驱动电机运转带动转轴和剪切力作用端将从压滤筒中输出的滤饼打碎，并穿过底部的筛网落入到二级离心风干机中。
6.根据权利要求1所述的硫酸亚铁分离设备，其特征在于，所述二级离心风干机中，所述离心筒底部设有若干流线型凸棱，各凸棱的一端均连接该离心筒的中心。
7.根据权利要求6所述的硫酸亚铁分离设备，其特征在于，所述二级离心风干机中，位于该离心筒上方设有旋转式刮料器，所述旋转式刮料器为可升降，下降时进入所述离心筒内将离心筒侧壁上粘接的物料刮下并打碎；其上升时又起到选粉器的作用，使颗粒较大的粉粒落回离心筒继续离心干燥；所述旋转式刮料器43呈周期性上升和下降。
8.根据权利要求1所述的硫酸亚铁分离设备，其特征在于，所述二级离心风干机的封闭罩设有玻璃视窗，且封闭罩设有保温层，防止热氮气的温度下降不足以使七水硫酸亚铁丢失结晶水。
9.根据权利要求1所述的硫酸亚铁分离设备，其特征在于，所述离心筒下方设有多个出风环，所述出风环呈同心圆方式分布于所述离心筒下方；所述出风环的出风速度和出风压力为可调，使所述封闭罩顶部的排料口排出干的一水硫酸亚铁。
10.根据权利要求9所述的硫酸亚铁分离设备，其特征在于，所述沉降分离装置包括旋风分离器或袋式粉尘收集器中的一种或两种；在沉降分离装置的末尾连接引风机；所述沉降分离装置的底部为产品收集口。
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