CN115109949A - 钼精矿氧压氨浸重大危险源的确定、消除方法及消除装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供钼精矿氧压氨浸重大危险源的确定、消除方法及消除装置，涉及钼精矿钼铼提取冶炼技术领域。所述钼精矿氧压氨浸重大危险源为粘附在反应釜釜壁上和搅拌轴上以及气相空中的钼精矿，其消除方法为消泡和喷淋，所述消除装置为设置消泡机构和阻断喷淋装置。本发明克服了现有技术的不足，有效消除反应釜气相中粘附在反应釜釜壁上和搅拌轴上，气相空中，与氧气、水蒸气、氨气混合，漂浮在气相空中的钼精矿，提升钼精矿氧压氨浸的安全性。

Description

钼精矿氧压氨浸重大危险源的确定、消除方法及消除装置

技术领域

本发明涉及钼精矿钼铼提取冶炼技术领域，具体涉及钼精矿氧压氨浸重大危险源的确定、消除方法及消除装置。

背景技术

钼精矿钼铼提取有火法和湿法两种工艺。传统的工艺是火法，它的最大缺点是钼精矿焙烧过程中有大量的二氧化硫气体排放，每焙烧一吨钼精矿可产生大约650公斤二氧化硫，产生的低浓度SO₂烟气难以处理和利用，严重污染环境，尽管一些生产厂家有配套的烟气净化、回收工序，但焙烧产生的SO₂和含金属粉尘污染还是无法彻底根除。而且处理费用高，对环境很大污染。特别是稀缺的稀散金属铼，火法工艺回收率仅为50％，浪费宝贵的稀有资源。

氧压氨浸是钼精矿湿法钼铼提取技术，是一个全新的钼铼提取技术。有效实现钼、铼的提取,经过浸出-萃取-净化-酸沉-蒸发结晶-二钼酸铵、铼酸铵和硫酸铵产品。钼的综合回收率可达到94％以上，铼的综合回收率可达到95％以上，极大地提高了钼铼的综合回收率，而且无废水，废气、废渣排放，无环境污染，是一种绿色环保的钼铼加工冶炼工艺和综合回收项目。

氧压氨浸钼铼提取技术的浸出工艺为：固液比：1-5；浸出液氨水浓度：13-15％；固体：钼精矿；温度：160-170度；压力：2.8MPa；保温反应时间：6小时；氧化剂为氧气；反应釜利用率：50％-60％。

钼精矿氧化氨浸反应方程式可简化如下：

MoS₂+6NH₄OH+4.5O₂＝(NH₄)MoO₄+2(NH₄)2SO₄+3H₂O；

从工艺及反应方程式可以看出：钼精矿需在高温160-170度，高压 2.8MPa，特别是氧分压力要达到1.5MPa时，钼精矿MOS₂与氧气发生剧烈的氧化反应，MOS₂先氧化成MoO₃，生成H₂SO₄、HMoO₄，H₂SO₄、 HMoO₄、与氨水NH₄OH反应生成硫酸铵(NH₄)₂SO₄、钼酸铵(NH₄)MoO₄。为了加速反应，液体与固体反应在快速搅拌下，升温、反应。并伴同着充氧，氧气在氨水中的溶解度很小，可以忽略。在刚开始反应是，浸出液主要是氨水，氨水的表面张力较小，形成的气泡寿命很短，即破泡速度高于发泡速度。因此得不到稳定的泡沫即破裂，在液面无法形成堆积泡沫。随着反应进程的推进，液体中含有大量的硫酸铵、钼酸铵，溶液的比重增加，液体的表面张力增大，根据泡沫形成的三个条件：

1、环境：气液充分接触；反应过程中氧气从釜低冲入，通过搅拌与液体充分接触，气体和液体连续充分地进行了接触，如果液体不和气体充分接触是不会产生泡沫的。这是气体在液体的分散体系形成泡沫的必要条件；

2、气体与液体接触不溶解：气体在该分散体系的液体如果溶解，是不会产生泡沫的，如果不溶解，会导致液体包裹气体的情况，这样就有可能形成所谓的泡沫，浸出反应冲入的是氧气，氧气微量溶解雨水，可以忽略不计，可认为不溶于水；

3、添加物：(乳化剂、表面活性剂)；纯净的液体表面张力较小，形成的气泡寿命很短。添加物可以增加液体的表面张力，气泡的强度增加，累积大量的气泡，浸出反应开始后产出硫酸铵、钼酸铵形成表面活化剂，可形成大量气泡。

从以上分析可看出：釜内液体三个条件已满足，釜内液面处将形成大量的气泡。气泡从液底部向液面上浮，液中有大量的钼精矿颗粒，颗粒非常小，(60％200目筛下物)这些颗粒极易浮在泡沫表面，形成骨架，使气泡的强度增加，在液体表面形成大量的带有钼精矿的气泡。

这些带有钼精矿的气泡与釜壁接触后，液体张力小于液体与釜壁的附着力，气泡破碎，钼精矿就会粘浮在釜壁上，很小一部分会飘逸到气相中。有一部分气泡会沿着搅拌轴一直进入到密封面。这些附在釜壁上的钼精矿，在高温、高分压氧压得工况下，会发生氧化反应，放出大量的热。

现有技术中技术人员普遍认为：钼精矿是加在氨水中，不会有钼精矿漂浮或者粘浮在气相中，液中钼精矿不会燃烧，不能成为重大危险源，从而现有技术中并没有针对这一物质的清除操作。但是从理论分析和实验数据发现，六立方反应釜连续生产六釜，停机开人孔，清理出16公斤钼精矿，钼精矿粘浮厚度10毫米以上，粘浮高度达到800 毫米，粘浮的钼精矿全在液面以上。氧压氨浸产生带有钼精矿的气泡，钼精矿会存在反应釜的气相中，成为可燃物、点燃源，存在的重大危险源隐患，给实际的操作带来很大的危险。

发明内容

针对现有技术不足，本发明提供钼精矿氧压氨浸重大危险源的确定、消除方法及消除装置，确定钼精矿是重大危险源，消除反应釜气相中粘附在反应釜釜壁上和搅拌轴上，气相空中，与氧气、水蒸气、氨气混合，漂浮在气相空中的钼精矿，提升钼精矿氧压氨浸的安全性。

为实现以上目的，本发明的技术方案通过以下技术方案予以实现：

钼精矿氧压氨浸重大危险源的确定、消除方法，所述危险源的消除方法包括以下步骤：

①危险源的确定：确定钼精矿氧压氨浸过程中粘附在反应釜釜壁上和搅拌轴上带有钼精矿的气泡，以及气相空中与氧气、水蒸气、氨气混合漂浮在气相空中的钼精矿为重大危险源；

②气泡消除：采用化学法或机械法进行气泡消除；

③气相空中的钼精矿消除：对内部气相进行喷淋，消除钼精矿。

优选的，所述步骤②中化学法消除气泡的方式为添加化学消泡助剂、消泡母粒进行消泡。

优选的，所述步骤②中机械法进行消泡的方式为在搅拌过程中对液面上方的泡沫进行打散刺破。

钼精矿氧压氨浸重大危险源的消除装置，包括反应釜、反应釜内部的喷淋装置和消泡机构，所述反应釜内部设置有搅拌轴，所述搅拌轴上端通过机封座与反应釜的釜顶连接，且所述喷淋装置包括机封座下方设置的水环套和水环套下方的接水盘，所述机封座两侧对称设置进水孔与外部供水系统相连接，所述机封座与搅拌轴之间设置有间隙，所述进水孔与间隙相连通，所述水环套上端与机封座下端相固定，且水环套与搅拌轴之间形成供水流通过的空腔，所述接水盘与搅拌轴连接；

优选的，所述消泡机构包括固定于搅拌轴的消泡器，所述消泡器设置于反应釜内部液面的上方。

优选的，所述水环套内径表面设置有螺旋纹。

优选的，所述接水盘上设置有一圈溢水环，所述溢水环的直径大于水环套的直径。

优选的，所述水环套内壁距转动轴的距离大于2mm，水环套底部与接水盘之间的距离小于5mm，溢水环的高度不小于15mm。

优选的，所述外部供水系统包括反应釜外部设置的水槽，所述水槽与反应釜内部的喷淋装置之间通过高压泵连接管道相连通，且高压泵与反应釜之间的管道上设置有手动阀和单向阀，所述高压泵与水槽之间的管道上设置有手动阀。

优选的，所述高压泵与反应釜之间的管道上并联设置有数显压力表，且数显压力表与高压泵与反应釜之间的管道之间设置有手动阀。

本发明提供钼精矿氧压氨浸重大危险源的确定、消除方法及消除装置，与现有技术相比优点在于：

(1)本发明确定反应釜中粘附在反应釜釜壁上和搅拌轴上以及混合在气相空中的钼精矿为重大危险源，设计消泡和喷淋，有效消除钼精矿的自燃和燃烧造成的重大危险，提升钼精矿整体氧压氨浸提取的安全性。

(2)本发明采用喷淋装置消除漂浮在气相空中的钼精矿，有效利用氨气、硫酸铵溶于水的特性，阻断氨气、硫酸铵、钼精矿粉末及其它粉末进入机封面，气相中残留的氨气、硫酸铵、粉末要通过溢水环与水环套的间隙从上向下进入水套环中，由于水的压力、流动、溶解性、高度，这些有害气体及粉末基本上被又冲入浸出液体中，在密封面处基本上就没有氨气、硫酸铵气体、粉末等有害物质，仅仅有一些氧气，这样即使密封摩擦产生高温、机械碰撞产生的火花，水可以有效地降低温度、消除机械火花，没有可燃物，无法产生明火，就可以有效防止在机封处产生机械摩擦高温、机械碰撞火花而引起的重大安全事故的发生。

(3)本发明采用喷淋装置进一步降低气相空间氨气、硫酸铵浓度、降低钼精矿在气相空间的密度，氨气、硫酸铵极易溶解于水，这些洒向气相空间的水可迅速溶解气相中残留的氨气、硫酸铵，随后这些液体落入浸出液中，气相中漂浮的钼精矿粉末遇到喷洒水，也被冲洗到浸出液中。

(4)本发明中消泡机构的设置能够有效对液面产生的气泡进行消除，同时喷淋装置对釜壁进行冲洗，完全消除钼精矿粘浮釜壁的现象，且消泡机构消泡后，有可能在釜壁上有残留，喷淋水喷到釜壁上，对残余的钼精矿进行冲洗，进入浸出液，提升消除效率。

(5)本发明的装置有效降低气相空间的温度，增加气相空间湿度、阻止粉末氧化。

附图说明：

图1为本发明喷淋装置机构示意图；

图2为本发明外部供水系统连接示意图；

图3为本发明消泡机构结构示意图；

图4为本发明消除装置连接实物图。

1、搅拌轴；2、机封座；3、水环套；4、溢水环；5、接水盘；6、消泡器；7、水槽；8、手动阀；9、高压泵；10、数显压力表；11、单向阀。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

气泡和气相中钼精矿作为危险源的确定：

钼精矿熔点为795℃，加热至400～500℃时MoS₂很容易氧化而生成MoO₃，放出大量热。是一种可燃性物质，在遇到明火或高温时，会发生剧烈的氧化反应，放出热能，使反应釜内压力剧增，造成极大的破坏。钼精矿在反应釜中燃烧有两种形式，一种是在外部能量作用快速燃烧，用点燃源点燃。

一种是自燃，可燃物在没有外部热源直接作用的情况下，由于其内部的物理作用(如吸附、辐射等)、化学作用(如氧化、分解、聚合等)或生物作用(如发酵、细菌腐败等)而发热，热量积聚导致升温，当可燃物达到一定温度时，未与明火直接接触而发生燃烧，这种现象叫做本身自燃，比如煤堆、干草堆、堆积的油纸油布、黄磷等的自燃都属于本身自燃现象。

自燃点不是一个固定不变的数值，它主要取决于氧化时所析出的热量和向外导热的情况。可见，同一种可燃物质，由于氧化条件不同以及受不同因素的影响，有不同的自燃点。影响自燃温度的因素包括氧气的分压、湿度、温度、等待时间。

钼精矿自燃实验：

1、含水6％，品味49％的钼精矿在28公斤氧分压，温度90度，等待两小时，自燃。

2、含水6％，品味49％的钼精矿在28公斤氧分压，温度100度，等待1小时，自燃。

以上两个实验结果说明钼精矿在反应釜中只要条件满足，就有可能发生自然现象。

钼精矿氧压氨浸工艺，钼精矿在反应釜中，主要以三种形式存在：一种是在浸出液中，液体和固体的一种混合物，由于有液体的存在，钼精矿不会燃烧和自燃；第二种是粘附在反应釜釜壁上和搅拌轴上，这些钼精矿有可能会发生自燃和点燃燃烧；第三种是在气相空中，与氧气、水蒸气、氨气混合，漂浮在气相空中。这些钼精矿有可能会进入密封面，当出现摩擦高温、机械碰撞火花时，引起燃烧。

由上可确定钼精矿氧压氨浸过程中粘附在反应釜釜壁上和搅拌轴上带有钼精矿的气泡，以及气相空中与氧气、水蒸气、氨气混合漂浮在气相空中的钼精矿为重大危险源。

实施例2：

钼精矿氧压氨浸过程中反应釜内重大危险源的消除：

在10立方反应釜内设计安装一套消泡机构和阻断喷淋装置：

反应釜内径为2200mm，搅拌轴1的轴径为110mm，反应釜反应压力21公斤；

1、消泡机构：在搅拌轴1位于液面上方处设置消泡器6，且消泡器6的总长为1.7米，齿高为200mm，齿距为50mm；

消泡器与搅拌轴一起转动，当液面产生气泡时，消泡器的齿快速将气泡破碎，破碎液体落入浸出液内，粘浮的钼精矿也随液体落入浸出液内，(极少量的钼精矿会飘逸到气相空中，氧气是底部进入，向上有个冲力)阻止了钼精矿粘浮在釜壁，消除了钼精矿的自燃和燃烧造成的重大危险源。

2、阻断喷淋装置

搅拌轴1上端设置机封座2与反应釜的釜顶连接，其机封座2为原机封座2加厚，且在机封座2两侧对称设置两个直径8mm的进水孔，水可以直接进入轴表面，搅拌轴1与机封座2间距2mm；水的作用有两点：一是进入机封座对机封下密封面进行冷却；二是进入釜内起阻断和消除作用；

水环套3与釜顶机封座2连接，高100mm，内径114mm，外径 120mm，内径表面机加螺旋纹；

接水盘5设置直径为350mm，厚6mm，用抱箍固定在搅拌轴上，且设置接水盘5位于水环套3下方4mm处；

溢水环4焊接在接水盘5上，且溢水环4内径为130mm，外径为 140mm，高15mm；

机封座2上的进水孔连通外部的高压供水系统：

所述高压供水系统包括外部设置的水槽7，所述水槽7与反应釜之间设置有高压泵9，且高压泵9选用高压柱塞泵，最高输出压力30公斤，输出流量0.1立方/小时，且高压泵9与水槽7和反应釜之间连通采用DN15、PN40不锈钢管，且两侧的管道上均设置有手动阀8，且高压泵9与反应釜之间的管道上并联有数显压力表10，且数显压力表 10选用PN60数显压力表，所述数显压力表10与管道连通处设置有手动阀8，且反应釜外部的的管道上还设置有单向阀11，所述单向阀11、手动阀8采用PN40、DN15不锈钢阀门。

工作过程中：高压泵9将水从机封座2两个进水孔打入搅拌轴1 表面，搅拌轴1转动产生的离心力，水的表面张力、水环套3内表面螺旋纹的阻力，将水填满水环套3与搅拌轴1的间隙，高压泵9进水压力大于釜内压力，水流到水套环3低端进入接水盘5内圈，填满接水盘内圈后，从溢水环4上端溢出流入接水盘5外侧，利用溢水环4 与水环套3底部的高度差，在溢水环与水套环处形成一个水密封，水流到接水5外圈后，利用轴转动产生的离心力，将水均匀洒向气相空间，完均匀喷淋。

3、消除结果：

对上述安装消泡机构和喷淋阻断装置的反应釜常规运行，反应釜连续运行了15釜后，打开釜人孔检查：釜壁上没有任何钼精矿粘浮，釜壁可见不锈钢金属本色，消泡效果显著。特别是过去平衡罐、压力表与釜气相连接的压力管道有堵塞现象，现没有堵塞，显示喷淋阻断装置净化效果良好。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上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精神和范围。

Claims (9)

1.钼精矿氧压氨浸重大危险源的确定、消除方法，其特征在于，所述危险源的消除方法包括以下步骤：

①危险源的确定：确定钼精矿氧压氨浸过程中粘附在反应釜釜壁上和搅拌轴上钼精矿，以及气相空中与氧气、水蒸气、氨气混合漂浮在气相空中的钼精矿为重大危险源；

②气泡消除：采用化学法或机械法进行气泡消除；

③气相空中的钼精矿消除：对内部气相进行喷淋，消除钼精矿。

2.根据权利要求1所述的钼精矿氧压氨浸重大危险源的确定、消除方法，其特征在于：所述步骤②中化学法消除气泡的方式为添加化学消泡助剂、消泡母粒进行消泡。

3.根据权利要求1所述的钼精矿氧压氨浸重大危险源的确定、消除方法，其特征在于：所述步骤②中机械法进行消泡的方式为在搅拌过程中对液面上方的泡沫进行打散刺破。

4.钼精矿氧压氨浸重大危险源的消除装置，包括反应釜、反应釜内部的喷淋装置和消泡机构，其特征在于：所述反应釜内部设置有搅拌轴(1)，所述搅拌轴(1)上端通过机封座(2)与反应釜的釜顶连接，且所述喷淋装置包括机封座(2)下方设置的水环套(3)和水环套(3)下方的接水盘(5)，所述机封座(2)两侧对称设置进水孔与外部供水系统相连接，所述机封座(2)与搅拌轴(1)之间设置有间隙，所述进水孔与间隙相连通，所述水环套(3)上端与机封座(2)下端相固定，且水环套(3)与搅拌轴(1)之间形成供水流通过的空腔，所述接水盘(5)与搅拌轴连接；

所述消泡机构包括固定于搅拌轴(1)的消泡器(6)，所述消泡器(6)设置于反应釜内部液面的上方。

5.根据权利要求4所述的钼精矿氧压氨浸重大危险源的消除装置，其特征在于：所述水环套(3)内径表面设置有螺旋纹。

6.根据权利要求4所述的钼精矿氧压氨浸重大危险源的消除装置，其特征在于：所述接水盘(5)上设置有一圈溢水环(4)，所述溢水环(4)的直径大于水环套(3)的直径。

7.根据权利要求6所述的钼精矿氧压氨浸重大危险源的消除装置，其特征在于：所述水环套(3)内壁距转动轴(1)的距离大于2mm，水环套(3)底部与接水盘(5)之间的距离小于5mm，溢水环(4)的高度不小于15mm。

8.根据权利要求4所述的钼精矿氧压氨浸重大危险源的消除装置，其特征在于：所述外部供水系统包括反应釜外部设置的水槽(7)，所述水槽(7)与反应釜内部的喷淋装置之间通过高压泵(9)连接管道相连通，且高压泵(9)与反应釜之间的管道上设置有手动阀(8)和单向阀(11)，所述高压泵(9)与水槽(7)之间的管道上设置有手动阀(8)。

9.根据权利要求8所述的钼精矿氧压氨浸重大危险源的消除装置，其特征在于：所述高压泵(9)与反应釜之间的管道上并联设置有数显压力表(10)，且数显压力表(10)与高压泵(9)与反应釜之间的管道之间设置有手动阀(8)。

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