CN115490249A - 一种硝酸盐分步热解制备金属氧化物粉体及硝酸再生的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种硝酸盐分步热解制备金属氧化物粉体及硝酸再生的方法及系统。该方法首先将硝酸盐在低温下雾化热解造粒，得到粒度形貌可控、流动性好的碱式硝酸盐前驱体，然后将前驱体送入动态热解炉进行长时间热分解得到金属氧化物粉体。雾化热解炉旋风除尘后气和动态热解炉尾气两股尘气经过高温深度除尘，收集的少量物料返回到动态热解炉进行热解。除尘后尾气分为两部分，一部分经过循环补热送往雾化热解炉用于硝酸盐的低温热解造粒。另一部分直接送往硝酸吸收再生装置，得到再生硝酸。该系统显著的减小了雾化热解炉的体积，降低了热解温度，避免了不必要的热损失，提高了综合热效率，显著的降低了综合运行成本，从而实现节能减排。
Description
技术领域
本发明提供了一种硝酸盐分步热解制备金属氧化物粉体及硝酸再生的方法及系统，属于无机化工和冶金工程的交叉领域。
背景技术
在湿法冶金生产中，硫酸、硝酸被广泛的用于浸出阶段。硫酸因其价格便宜、适用性广，使用占比更大。在湿法冶金除杂阶段，一般会采用碱性物质调节溶液整体酸碱性，从而实现某些元素的选择性沉淀，达到净化除杂的目的。选择钙类的沉淀剂则会产出大量硫酸钙固体渣，使得流程“增量”，与“流程减量化”的发展理念相违背。如果选择如钠类、镁类等沉淀剂，则副产大量硫酸镁、硫酸钠等硫酸盐，产品附加值低，硫酸消耗量大，分解温度高难以循环利用。硝酸盐和硫酸盐的理化特性有着巨大的差别。硝酸盐分解温度低，分解后可以得到金属氧化物粉体以及酸性气体。金属氧化物粉体通过气固分离装置可以实现有效分离，酸性气体经过吸收再生装置可以得到硝酸。因此，硝酸盐热解制备金属氧化物粉体和再生硝酸有着巨大的应用潜力。
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，使之受热分解。该专利成功的实现了硝酸盐雾化热解继而实现金属氧化物的制备，以及硝酸的循环再生。但是，硝酸盐雾化热解的程度与硝酸盐本身的理化特性、热解炉的温度、颗粒在热解炉内的有效停留时间有关。因此为了确保硝酸盐的高效分解，热解炉的体积十分巨大，炉内的温度也通常较高。这会导致炉子整体固定投资巨大，热损失大，热效率降低。
中国专利CN 113023695 A公开了一种金属硝酸盐热解制取NO2气体氧化剂的方法，将硝酸盐粉体气动送往微波热解装置中，硝酸盐在微波的作用下分解，得到金属氧化物和高纯氮氧化物气体。该工艺同样能够实现硝酸盐的热解，但是所使用的是微波热解装置，该装置运行成本高、故障率高、固定投资高、扩大化困难。
中国专利CN 1118474898A公开了一种带有高温除尘功能的硝酸镁热解炉装置及方法。热解炉装置包括使熔融硝酸镁发生热解反应的热解区和将硝酸镁热解后产生的分解气体除尘的除尘区。热解方法进入热解炉步骤包括：将熔融状态的硝酸镁通过运输泵送到热解炉的热解区进行热解反应，粉料在底部排料；热解区热解硝酸镁产生的分解气体进入分解区，通过弯折管进入到填充层，分解气体携带颗粒被填充层上的耐高温颗粒附着，形成除尘气体进入第一引风机。热解步骤同样利用热解炉的除尘区简化除尘装置。本发明提出了一种结构简单，除尘效率高，除尘效果好的带有高温除尘功能的硝酸镁热解炉装置。该专利同样是硝酸盐雾化热解工艺，因此也会有分解炉体积大、热损失大、热效率降低。
中国专利CN 108862218 A公开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。本发明整个系统保持密封、保持正压，让硝酸盐在回转窑内充分热解，这个过程中所产生气体被吸收塔中的液体完全吸收，几乎无废气排放，无废水排放，硝酸浓度能满足湿法冶金生产需要，硝酸的回收率高，极大降低了硝酸的生产成本，同时有效解决了金属硝酸盐的回收利用。该工艺实现了硝酸盐的热解，但是由于硝酸盐粘度较大，直接加入到热解炉内热解会出现黏壁结圈现象，从而降低热传导效率。
针对上述存在的问题，需要对现有的硝酸再生装置进行改进，以减小雾化热解炉的体积和降低热解温度，并进一步提高综合热效率。
发明内容
本发明公开了一种硝酸盐分步热解制备金属氧化物粉体及硝酸再生的方法及系统。该方法首先将硝酸盐在低温下雾化热解造粒，得到粒度形貌可控、流动性好的碱式硝酸盐前驱体，然后将前驱体送入动态热解炉进行长时间热分解得到金属氧化物粉体。雾化热解炉旋风除尘后气和动态热解炉尾气两股尘气经过高温深度除尘，收集的少量物料返回到动态热解炉进行热解。除尘后尾气分为两部分，一部分经过循环补热送往雾化热解炉用于硝酸盐的低温热解造粒。另一部分直接送往硝酸吸收再生装置，得到再生硝酸。该系统显著的减小了雾化热解炉的体积，降低了热解温度，避免了不必要的热损失，提高了综合热效率，显著的降低了综合运行成本，从而实现节能减排。
本发明通过以下技术方案实现的：
本发明提供了一种硝酸盐分步热解制备金属氧化物粉体及硝酸再生的方法，包括以下步骤：
(1)将硝酸盐加入加热熔融装置内，得到熔融状态的硝酸盐；
(2)将熔融后的硝酸盐喷入雾化热解炉内进行低温热解，得到的低温热解产物经过气固分离后，得到粒度形貌可控，流动性好的碱式硝酸盐前驱体。
(3)将碱式硝酸盐前驱体输入动态热解炉内进行煅烧热解，得到分解完全的金属氧化物粉体。
(4)将雾化热解炉与动态热解炉热解后产生的尾气合并后进行除尘，然后在引风机内充分混合，将除尘后的尾气分为两部分，一部分送往加热装置加热后输入雾化热解炉内用于硝酸盐的低温热解，另一部分送往硝酸吸收再生装置得到再生硝酸。
本发明还提供了一种硝酸盐分步热解制备金属氧化物粉体及硝酸再生的系统，包括加热熔融装置、雾化热解炉、旋风除尘器、动态热解炉、除尘器、引风机、加热装置和硝酸吸收再生装置。
本发明的有益效果如下：
(1)本发明显著减小了雾化热解炉的尺寸，降低了热解温度，提高了全程热效率，实现了节能减排。
(2)通过两步热解，可以较为精准的控制金属氧化物的理化特性如形貌、粒度、晶形等。
(3)过程简单，装备要求低，工业扩大化易于实现。
附图说明
图1是本发明硝酸盐分步热解制备金属氧化物粉体及硝酸再生系统的结构示意图：
图中标记：1-加热熔融装置，2-雾化热解炉，3-旋风除尘器，4-动态热解炉，5-除尘器，6-引风机，7-加热装置，8-硝酸吸收再生装置。
图2为硝酸镁不同温度下的雾化热解产物物相，其中1为Mg(NO3)2·6H2O，2为Mg(NO3)2·2H2O，3为Mg3(OH)4(NO3)2，4为MgO。
图3为实施例4得到的碱式硝酸镁的SEM微观扫描电镜图，其中，(a)为放大105倍的SEM图，(b)为放大2×105倍的SEM图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例本发明作进一步的详细说明，但本发明的保护范围并不限于所述内容。
本发明提供了一种硝酸盐分步热解制备金属氧化物粉体及硝酸再生的系统，如图1所示，包括加热熔融装置1、雾化热解炉2、旋风除尘器3、动态热解炉4、除尘器5、引风机6、加热装置7和硝酸吸收再生装置8。其中，
所述加热熔融装置1作为待处理的硝酸盐载体，用于将硝酸盐加热至熔融状态，视情况选择是否加热以及加热温度；
所述加热熔融装置1的出料口与所述雾化热解炉2的进料口连接，所述雾化热解炉2具有雾化喷嘴，用于将硝酸盐雾化，并在一定的温度下使得硝酸盐热解生成碱式硝酸盐前驱体；
所述雾化热解炉2的出料口与旋风除尘器3的进料口连接，所述旋风除尘器3用于将雾化热解炉2的输出物料(即混合尘气)进行气固分离，得到固相出料和除尘尾气；
所述旋风除尘器3的固相出料口与动态热解炉4的进料口连接，所述动态热解炉4用于将从雾化热解炉2输出的碱式硝酸盐在一定的温度下进行长时间煅烧，得到分解较为彻底的金属氧化物，并将金属氧化物从动态热解炉4的固相出料口输出；
所述旋风除尘器3的气相出口与所述动态热解炉4的气相出口合并后，与所述除尘器5的进料口连接，所述除尘器5用于将旋风除尘器3的除尘尾气与动态热解炉4的尾气合并后进行深度除尘，得到深度除尘后气；
所述引风机6的入口与所述除尘器5的气相出口连接，所述引风机6的出口分别与所述加热装置7的入口和所述硝酸吸收再生装置8的入口连接，所述引风机6用于将深度除尘后气充分混合，并将其分别送往硝酸吸收再生装置8以及加热装置7；
所述加热装置7的入口与所述引风机6的出口连接，所述加热装置7的出口与所述雾化热解炉2的进料口连接，所述加热装置7用于将一部分除尘后气进行加热，再送往雾化热解炉2，供给热解所需热量；
所述硝酸吸收再生装置8的入口与所述引风机6的出口连接，所述硝酸吸收再生装置8用于将部分除尘后气经过加压吸收得到再生硝酸。
在本发明的一个实施例中，为了使除尘得到的固相物质得到充分热解，所述旋风除尘器3的固相出料口与所述除尘器5的固相出料口合并后，与所述动态热解炉4的进料口连接。
本发明还提供了一种硝酸盐分步热解制备金属氧化物粉体及硝酸再生的方法，所述方法使用上述的热解再生系统，包括以下步骤：
(1)将硝酸盐加入加热熔融装置内，得到熔融状态的硝酸盐。
(2)将加热熔融后的硝酸盐喷入雾化热解炉内进行低温热解，得到的低温热解产物经过气固分离后，得到粒度形貌可控，流动性极好的碱式硝酸盐前驱体。
(3)将碱式硝酸盐前驱体输入动态热解炉内进行煅烧热解，得到分解完全的金属氧化物粉体。
(4)将雾化热解炉与动态热解炉热解后产生的尾气合并后进行除尘，然后在引风机内充分混合，将除尘后的尾气分为两部分，一部分送往加热装置加热后输入雾化热解炉内用于硝酸盐的低温热解，另一部分送往硝酸吸收再生装置得到再生硝酸。
在本发明的一个实施例中，步骤(1)中硝酸盐种类为硝酸钙、硝酸镁、硝酸铝、硝酸铁、硝酸锰、硝酸镍、硝酸钴、硝酸钪中的一种或其混合物，且熔融罐加热温度范围为室温至150℃。
在本发明的一个实施例中，步骤(2)将硝酸盐喷入雾化热解炉中进行低温热解，温度范围为200℃-700℃，雾化方式为二流体喷雾雾化、压力式雾化、二流体式雾化、旋转式离心雾化其中一种或其中至少两种的组合形式。所得到的碱式硝酸盐前驱体形貌为球形，颗粒尺寸为10-300μm。
在本发明的一个实施例中，步骤(3)将碱式硝酸盐前驱体输入动态热解炉内进行煅烧热解，动态热解炉内温度范围为200℃-1500℃，热解时间为0.5h-3h。动态热解炉类型为各类型回转窑、隧道窑。
在本发明的一个实施例中，步骤(3)将所述旋风除尘器的固相分离产物与所述除尘器的固相分离产物合并后，输入所述动态热解炉中进行热解。由于热解产生的碱式硝酸盐有两部分，最大的部分是雾化热解炉内产生的，还有一部分就是雾化热解炉旋风除尘后的尾气中产生的。另外动态热解炉热解后产生的尾气中也存在少量的金属氧化物和未反应的碱式硝酸盐。将这两部分除尘器固相物料合并后再输入动态热解炉中，使碱式硝酸盐热分解反应完全。
在本发明的一个实施例中，步骤(4)将雾化热解炉与动态热解炉热解后产生的尾气合并后进行除尘，然后在引风机内充分混合，其中除尘方式为旋风除尘、静电除尘、高温金属膜除尘、多孔陶瓷除尘、高温金属丝除尘中其中一种或其中至少两种的组合形式。
在本发明的一个实施例中，步骤(4)将除尘后的尾气分为两部分，一部分送往加热装置加热后输入雾化热解炉内用于硝酸盐的低温热解，另一部分送往硝酸吸收再生装置得到再生硝酸。其中送往加热装置的气体占尾气总量的10-90％，剩余气体送往硝酸吸收再生装置，得到的硝酸浓度为20-60％。
之所以将引风机的输出气体分为两部分，原因是硝酸吸收装置对气体氮氧化物的浓度是有要求的。该浓度不能太低，需要实时监测引风机输出气体中的氮氧化物浓度，以确定输入硝酸吸收再生装置中的气体量，可通过调节阀以及后端硝酸吸收装置的进气量来调节两部分气体比例。这一操作可称为循环气体再生热解，顾名思义就是用热解后产生的气体作为热气与物料换热。这样就避免了空气的引入，氮氧化物浓度整体都会提高。
对本发明提供的热解方法进行如下说明：现有技术大多采用硝酸盐动态煅烧一步热解，基本上是将硝酸盐熔融后雾化喷入热解炉内进行热解。这个方法简单高效快速，但是雾化热解需要满足两点条件：1.一定的停留时间；2.较高的温度。因此热解炉通常体积庞大，整体温度也较高。这就导致了热解炉整体散热大，固定投资高，热效率相对较低。
申请人通过实验发现，硝酸盐在雾化热解后会生成过渡态，即碱式硝酸盐这种新的物相。这种物相可以在较低的温度下快速生成。因此本发明的核心就是将原先的一步热解转化为两步热解，即先在热解炉内得到碱式硝酸盐，再使碱式硝酸盐在动态煅烧炉内长时间煅烧，彻底分解得到金属氧化物。这样可以缩小雾化热解炉体积，整套装置的热效率能显著增高，即综合成本下降。
以硝酸镁为例，图2是硝酸镁在不同温度下雾化热解产物的物相图，图中横坐标是2θ角，是衍射谱仪扫描的角度；纵坐标是接收器检测到的计数，单位为CPS(counts persec.，每秒计数)。其中1为Mg(NO3)2·6H2O，2为Mg(NO3)2·2H2O，3为Mg3(OH)4(NO3)2，4为MgO。从图2可以看出，随着热解温度的升高，硝酸镁逐渐脱水，在550-600℃左右生成碱式硝酸镁。随着温度继续升高，碱式硝酸镁缓慢分解为氧化镁。但是当温度升至1100℃，产物物相中仍然有碱式硝酸镁残留，即分解不彻底。从中可以看出，碱式硝酸镁在低温状态下是很容易生成的，但要使得碱式硝酸镁完全分解却不容易。雾化热解的优点在于连续、迅速，但是需要在过热状态下进行。比如硝酸镁理论分解温度为450-500℃，但是在雾化热解状态下，要保证完全分解，则需要很高的温度，另外产物在热解炉内的停留时间也必须保证。基于此，可以在低温状态下先生成碱式硝酸盐的前驱体，再通过长时间煅烧使其完全分解。
表1计算了不同温度下气体在炉内的理论停留时间。计算理论很简单，就是炉子的体积除以气体流量得到的时间，其中温度是变量，用理想气体状态方程简单估算下(pv＝nrt)就得到了表1的内容。说明热解装置在相同体积下，550℃停留时间是83.84秒，1000℃是54.2秒。结合上物相结果可以表明，碱式硝酸镁分解较为困难。当温度升高到1000℃的时候，碱式硝酸镁仍然存在。如若将温度进一步提高，雾化热解炉选材将会变得比较困难。因此此时温度不再是热解程度的限制性环节，必须将炉体扩大，使得碱式硝酸镁在热区停留时间增加。表2是1000℃下停留时间和硝酸镁分解率的关系表，在1000℃下停留时间为95秒，硝酸镁基本上被认为是完全分解了。因此为确保硝酸镁的完全分解，雾化热解炉内的停留时间需要至少增大1.75倍。换而言之，采用本发明的方案，雾化热解炉的体积至少减小42.9％。带来的是固定投资的降低、维护费用的减少、散热量的显著降低，最终显著的降低综合热解成本。
表1停留时间和温度的理论关系关系
| 序号 | 时间/s | 气体体积 | 温度K | 温度℃ |
| 1 | 235.50 | 1.00 | 293 | 20 |
| 2 | 184.99 | 1.27 | 373 | 100 |
| 3 | 145.88 | 1.61 | 473 | 200 |
| 4 | 120.42 | 1.96 | 573 | 300 |
| 5 | 102.53 | 2.30 | 673 | 400 |
| 6 | 89.26 | 2.64 | 773 | 500 |
| 7 | 83.84 | 2.81 | 823 | 550 |
| 8 | 79.04 | 2.98 | 873 | 600 |
| 9 | 70.92 | 3.32 | 973 | 700 |
| 10 | 64.31 | 3.66 | 1073 | 800 |
| 11 | 58.82 | 4.00 | 1173 | 900 |
| 12 | 54.20 | 4.34 | 1273 | 1000 |
表21000℃下停留时间和氧化镁分解程度关系
| 序号 | 停留时间/s | 氧化镁分解率％ |
| 1 | 55 | 95.1 |
| 2 | 65 | 96.7 |
| 3 | 75 | 97.2 |
| 4 | 85 | 98.5 |
| 5 | 95 | 99.8 |
实施例1～5均采用图1所示的硝酸盐分步热解制备金属氧化物粉体及硝酸再生的系统。
实施例1
首先将硝酸铝加入加热熔融装置中并加热到90℃致其熔化，再通过旋转式离心雾化器将硝酸铝雾化送入到雾化热解炉中，雾化热解炉内的温度为250℃。硝酸铝在雾化热解炉内进行快速低温热分解，得到含碱式硝酸铝前驱体、H2O、HNO3的混合尘气，经过旋风除尘器进行除尘后得到碱式硝酸铝，颗粒尺寸为75μm。接着碱式硝酸铝在送往动态热解炉(外热式回转窑)，温度为300℃煅烧1h，得到γ-氧化铝，分解率大于98％。动态热解炉分解后气和第一步旋风除尘后气经除尘器进行静电深度除尘后，收集的少量混合物料返回到动态热解炉进行热解，除尘后气在引风机内充分混合。其中20％送往加热装置加热到300℃后送往雾化热解炉内用于硝酸铝低温热解。其余气体送往硝酸吸收再生装置得到再生硝酸，硝酸浓度为25％。
实施例2
首先将硝酸铝加入加热熔融装置中并加热到100℃致其熔化，再通过二流体雾化器将硝酸铝雾化送入到雾化热解炉中，雾化热解炉内的温度为300℃。硝酸铝在雾化热解炉内进行快速低温热分解，得到含碱式硝酸铝前驱体、H2O、HNO3的混合尘气，经过旋风除尘器进行除尘后得到碱式硝酸铝，颗粒尺寸为20μm。接着碱式硝酸铝在送往动态热解炉(外热式回转窑)，温度为1100℃煅烧0.5h，得到α-氧化铝，分解率大于99.9％。动态热解炉分解后气和第一步旋风除尘后气经除尘器进行静电深度除尘后，收集的少量混合物料返回到动态热解炉进行热解，除尘后气在引风机内充分混合。其中40％送往加热装置加热到350℃后送往雾化热解炉内用于硝酸铝低温热解。其余气体送往硝酸吸收再生装置得到再生硝酸，硝酸浓度为30％。
实施例3
首先将硝酸钙加入加热熔融装置中并加热到80℃致其熔化，再通过压力式雾化器将硝酸钙雾化送入到雾化热解炉中，雾化热解炉内的温度为600℃。硝酸钙在雾化热解炉内进行快速低温热分解，得到含碱式硝酸钙前驱体、H2O、NOX的混合尘气，经过旋风除尘器进行除尘后得到碱式硝酸钙，颗粒尺寸为100μm。接着碱式硝酸钙在送往动态热解炉(外热式回转窑)，温度为700℃煅烧3h，得到氧化钙，分解率大于99％。动态热解炉分解后气和第一步旋风除尘后气经除尘器进行静电深度除尘后，收集的少量混合物料返回到动态热解炉进行热解，除尘后气在引风机内充分混合。其中60％送往加热装置加热到650℃后送往雾化热解炉内用于硝酸铝低温热解。其余气体送往硝酸吸收再生装置得到再生硝酸，硝酸浓度为40％。
实施例4
首先将硝酸镁加入加热熔融装置中并加热到110℃致其熔化，再通过旋转式离心雾化器将硝酸镁雾化送入到雾化热解炉中，雾化热解炉内的温度为500℃。硝酸镁在雾化热解炉内进行快速低温热分解，得到含碱式硝酸镁前驱体、H2O、NOx的混合尘气，经过旋风除尘器进行除尘后得到碱式硝酸镁，颗粒尺寸为200μm。接着碱式硝酸镁在送往动态热解炉(外热式回转窑)，温度为400℃煅烧2h，得到氧化镁，分解率大于99.9％。动态热解炉分解后气和第一步旋风除尘后气经除尘器进行静电深度除尘后，收集的少量混合物料返回到动态热解炉进行热解，除尘后气在引风机内充分混合。其中80％送往加热装置加热到550℃后送往雾化热解炉内用于硝酸铝低温热解。其余气体送往硝酸吸收再生装置得到再生硝酸，硝酸浓度为50％。
所得到的碱式硝酸镁的SEM微观扫描电镜图如图3所示，其中图3(a)为放大105倍，图3(b)为放大2×105倍。可以看出颗粒为球形颗粒，因此产物具有很好的流动性。
实施例5
首先将硝酸铁加入加热熔融装置中并加热到120℃致其熔化，再通过压力式雾化器将硝酸铁雾化送入到雾化热解炉中，雾化热解炉内的温度为400℃。硝酸铁在雾化热解炉内进行快速低温热分解，得到含碱式硝酸铁前驱体、H2O、HNO3的混合尘气，经过旋风除尘器进行除尘后得到碱式硝酸铁，颗粒尺寸为250μm。接着碱式硝酸铁在送往动态热解炉(外热式隧道窑)，温度为350℃煅烧1.5h，得到γ-氧化铁，分解率大于99％。动态热解炉分解后气和第一步旋风除尘后气经除尘器进行静电深度除尘后，收集的少量混合物料返回到动态热解炉进行热解，除尘后气在引风机内充分混合。其中90％送往加热装置加热到450℃后送往雾化热解炉内用于硝酸铝低温热解。其余气体送往硝酸吸收再生装置得到再生硝酸，硝酸浓度为58％。
对比例1
下面将以1吨九水硝酸铝为例，分别计算单一雾化热解工艺和多步热解工艺的综合运行成本，结果见表2(运行成本折算2.5元/Nm3天然气，热值为8000千卡/Nm3。单一雾化热解工艺采用CN 109721038 A中的硝酸盐热解回收硝酸装置，与本发明的实施例1相比较)。
表2
| 雾化热解能耗 | 煅烧热解能耗 | 总能耗 | 运行成本 | |
| 单一雾化热解工艺 | 187万大卡 | 0 | 187万大卡 | 562.5元 |
| 多步热解工艺 | 92万大卡 | 33万大卡 | 125万大卡 | 390.6元 |
计算可知吨硝酸铝热解成本从562.5元下降为390.6元，降低运行成本30％。如果处理量增加，两套工艺的运行成本差额将进一步放大。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种硝酸盐分步热解制备金属氧化物粉体及硝酸再生的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将硝酸盐加入加热熔融装置内，得到熔融状态的硝酸盐；
(2)将熔融后的硝酸盐喷入雾化热解炉内进行低温热解，得到的低温热解产物经过气固分离后，得到碱式硝酸盐前驱体；
(3)将碱式硝酸盐前驱体输入动态热解炉内进行煅烧热解，得到分解完全的金属氧化物粉体；
(4)将雾化热解炉与动态热解炉热解后产生的尾气合并后进行除尘，然后在引风机内充分混合，将除尘后的尾气分为两部分，一部分送往加热装置加热后输入雾化热解炉内用于硝酸盐的低温热解，另一部分送往硝酸吸收再生装置得到再生硝酸。
2.根据权利要求1所述一种硝酸盐分步热解制备金属氧化物粉体及硝酸再生的方法，其特征在于：步骤(1)中硝酸盐种类为硝酸钙、硝酸镁、硝酸铝、硝酸铁、硝酸锰、硝酸镍、硝酸钴、硝酸钪中的一种或其混合物，且熔融罐加热温度范围为室温至150℃。
3.根据权利要求1所述一种硝酸盐分步热解制备金属氧化物粉体及硝酸再生的方法，其特征在于：步骤(2)将硝酸盐喷入雾化热解炉中进行低温热解，温度范围为200℃-700℃，雾化方式为二流体喷雾雾化、压力式雾化、二流体式雾化、旋转式离心雾化其中一种或其中至少两种的组合形式。
4.根据权利要求1所述一种硝酸盐分步热解制备金属氧化物粉体及硝酸再生的方法，其特征在于：步骤(2)所得到的碱式硝酸盐前驱体形貌为球形，颗粒尺寸为10-300μm。
5.根据权利要求1所述一种硝酸盐分步热解制备金属氧化物粉体及硝酸再生的方法，其特征在于：步骤(3)将碱式硝酸盐前驱体输入动态热解炉内进行煅烧热解，动态热解炉内温度范围为200℃-1500℃，热解时间为0.5h-3h。
6.根据权利要求1所述一种硝酸盐分步热解制备金属氧化物粉体及硝酸再生的方法，其特征在于：步骤(3)将所述旋风除尘器的固相分离产物与所述除尘器的固相分离产物合并后，输入所述动态热解炉中进行热解。
7.根据权利要求1所述一种硝酸盐分步热解制备金属氧化物粉体及硝酸再生的方法，其特征在于：步骤(4)将雾化热解炉与动态热解炉热解后产生的尾气合并后进行除尘，然后在引风机内充分混合，其中除尘方式为旋风除尘、静电除尘、高温金属膜除尘、多孔陶瓷除尘、高温金属丝除尘中其中一种或其中至少两种的组合形式。
8.根据权利要求1所述一种硝酸盐分步热解制备金属氧化物粉体及硝酸再生的方法，其特征在于：步骤(4)将除尘后的尾气分为两部分，一部分送往加热装置加热后输入雾化热解炉内用于硝酸盐的低温热解，另一部分送往硝酸吸收再生装置得到再生硝酸；其中送往加热装置的气体占尾气总量的10-90％，剩余气体送往硝酸吸收再生装置，得到的硝酸浓度为20-60％。
9.一种硝酸盐分步热解制备金属氧化物粉体及硝酸再生的系统，其特征在于，包括加热熔融装置、雾化热解炉、旋风除尘器、动态热解炉、除尘器、引风机、加热装置和硝酸吸收再生装置，其中，
所述加热熔融装置作为待处理的硝酸盐载体，用于将硝酸盐加热至熔融状态；
所述加热熔融装置的出料口与所述雾化热解炉的进料口连接，所述雾化热解炉用于将硝酸盐雾化，并在一定的温度下使得硝酸盐热解生成碱式硝酸盐前驱体；
所述雾化热解炉的出料口与旋风除尘器的进料口连接，所述旋风除尘器用于将雾化热解炉的输出物料进行气固分离，得到固相出料和除尘尾气；
所述旋风除尘器的固相出料口与动态热解炉的进料口连接，所述动态热解炉用于将从雾化热解炉输出的碱式硝酸盐在一定的温度下进行长时间煅烧，得到分解较为彻底的金属氧化物，并将金属氧化物从动态热解炉的固相出料口输出；
所述旋风除尘器的气相出口与所述动态热解炉的气相出口合并后，与所述除尘器的进料口连接，所述除尘器用于将旋风除尘器的除尘尾气与动态热解炉的尾气合并后进行深度除尘，得到深度除尘后气；
所述引风机的入口与所述除尘器的气相出口连接，所述引风机的出口分别与所述加热装置的入口和所述硝酸吸收再生装置的入口连接，所述引风机用于将深度除尘后气充分混合，并将其分别送往硝酸吸收再生装置以及加热装置；
所述加热装置的入口与所述引风机的出口连接，所述加热装置的出口与所述雾化热解炉的进料口连接，所述加热装置用于将一部分除尘后气进行加热，再送往雾化热解炉，供给热解所需热量；
所述硝酸吸收再生装置的入口与所述引风机的出口连接，所述硝酸吸收再生装置用于将部分除尘后气经过加压吸收得到再生硝酸。
10.根据权利要求9所述的硝酸盐分步热解制备金属氧化物粉体及硝酸再生的系统，其特征在于，所述旋风除尘器的固相出料口与所述除尘器的固相出料口合并后，与所述动态热解炉的进料口连接。
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