CN115569401A - 一种含硼卤水的硼酸生产方法及装置 - Google Patents

一种含硼卤水的硼酸生产方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种含硼卤水的硼酸生产方法，根据以下流程进行生产，含硼卤水中经过加碱调节PH值，然后进入树脂吸附装置，完成一个吸附周期，加盐酸和纯水解析，以硼酸的形式形成稀硼解析液进入蒸发浓缩工序，稀硼解析液先通过预热器经热源加热，进入多级膜蒸发装置蒸发出大量的水，浓缩液排入缓冲罐中再经转料泵泵入预热器进行升温，进入闪发结晶器内，在闪发结晶器底部析出硼酸晶体，该生产方法以膜两侧蒸汽压力差为传质驱动力，逐级传递热量，下一级获得热量蒸发水分，充分利用了能源，在闪发结晶器的底端设置有排料组件，有效防止在晶浆出口处发生堵塞，后端的自清洁机构能够具有长效的过滤效果，降低了人工清洁的频率。

Description

一种含硼卤水的硼酸生产方法及装置
技术领域
本发明涉及硼酸生产技术领域，具体为一种含硼卤水的硼酸生产方法及装置。
背景技术
硼酸是一种多功能的重要无机化工基本原料，在国民经济及工农业生产发展中占有重要的地位，在工业、农业、国防及现代科学技术领域有着广泛应用，我国一般均采用碳碱法制取硼砂，具有流程短、方法简单、硼砂母液可循环套用、B2O3收率和碱利用率都较高、可加工品位较低的硼镁矿和设备腐蚀小等优点，是目前普遍使用的方法，但是该方案中具有生产反应时间长，且碳解率低等问题,此外CO2利用率和大量余热资源不能有效利用，导致会产生一定的能源浪费的现象，另一方面，通过酸化并结晶的方式进行提取时，产生的结晶会导致排料口部分产生堵塞，该方案需要频繁的对设备进行维护，导致人工成本较高。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种含硼卤水的硼酸生产方法及装置，以解决上述背景技术中提出的问题,本发明中的硼收率较高,萃取剂可循环使用，原材料消耗少,成本低,具有较好的经济效益。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种含硼卤水的硼酸生产方法，根据以下流程进行生产，含硼卤水中经过加碱调节PH值，然后进入树脂吸附装置，利用络合离子只有在中性或碱性溶液里才能生成，在酸性溶液里络合离子分解的属性，一个吸附周期完成，加盐酸和纯水解析，以硼酸的形式形成稀硼解析液进入蒸发浓缩工序；稀硼解析液先通过预热器经热源加热，进入多级膜蒸发装置蒸发出大量的水，浓缩液排入缓冲罐中再经转料泵泵入预热器进行升温，进入闪发结晶器内，在闪发结晶器底部析出硼酸晶体，逐级析晶，缓慢降低过饱和度，达到控速生长，使晶体的粒度逐步长大，并通过底部的排料组件将晶体排出，晶浆洗涤、脱水后进行干燥包装。
进一步的，含硼卤水中加碱调节PH值应不小于7，所述稀硼解析液的加热过程使用闪发罐的二次蒸汽冷凝液热源作为热源，浓缩液泵入预热器内利用热源加热。
进一步的，去硼后的卤水去下一工序，所述浓缩液泵入预热器内的热源包括热水、蒸汽、热油等，且该状态下使温度大于80℃。
进一步的，闪发出的二次蒸汽用于膜蒸发装置的热源，其进一步浓缩硼酸液的浓度，然后再进入三级闪发结晶罐，闪蒸出蒸汽并降低温度。
一种含硼卤水的硼酸生产方法所使用的生产装置，包括闪发结晶器、循环泵、二次蒸汽管口、晶浆出口和排料组件，所述二次蒸汽管口设置在闪发结晶器的顶部，所述闪发结晶器的内部分别通过主循环管路、进入管道与循环泵相连通，所述循环泵的侧边连接有注料管道，所述进入管道的底端连接有副循环管路，所述副循环管路的中间与晶浆出口部分相连通，所述排料组件安装在副循环管路的末端。
进一步的，所述排料组件包括电动推杆和推料柱，所述副循环管路的后端设置有支架，所述支架的末端安装有后挡板，所述电动推杆安装在后挡板的内侧，所述电动推杆的前端连接有顶杆，所述顶杆的表面套设有限位套筒，所述限位套筒的前端连接有弹簧，所述弹簧的另一端安装有密封挡板，所述推料柱安装在顶杆的末端，且推料柱与自清洁机构相连接。
进一步的，所述副循环管路的底端设置有结晶排出口，且结晶排出口的顶部设置在密封挡板和限位套筒的中间位置上。
进一步的，所述推料柱、密封挡板的侧边均与副循环管路的内壁相贴合，所述闪发结晶器内部析出的硼酸晶体从晶浆出口处落入到副循环管路的内部。
进一步的，所述自清洁机构包括清洁套筒和插接杆，所述清洁套筒设置在副循环管路的内侧，所述插接杆安装在清洁套筒的内部，所述插接杆的内部为中空结构，且插接杆的开口处铺设有滤膜。
进一步的，所述插接杆的后端与清洁套筒的内壁焊接为整体，所述推料柱的内部均开设有过滤孔，每个所述插接杆均插入到过滤孔的内部，所述插接杆和过滤孔的长度相同。
本发明的有益效果：本发明的一种含硼卤水的硼酸生产方法及装置，包括闪发结晶器、循环泵、二次蒸汽管口、主循环管路、进入管道、副循环管路、晶浆出口、结晶排出口、排料组件、自清洁机构、支架、后挡板、电动推杆、顶杆、限位套筒、弹簧、密封挡板、推料柱、过滤孔、清洁套筒、插接杆、滤膜、注料管道。
1.该含硼卤水的硼酸生产方法通过膜蒸发以膜两侧蒸汽压力差为传质驱动力，上一组膜组件透过的蒸汽作为下一组膜组件的热源，逐级传递热量，下一级获得热量蒸发水分，充分利用了能源，加速了硼酸溶液中蒸馏水生成效率。
2.该含硼卤水的硼酸生产方法通过一二三级闪发结晶罐，由真空系统造真空，产生负压，使罐内料液闪发，蒸发水分并降温，硼酸的溶解度随温度降低而降低，随着水分蒸发减少，温度又降低，硼酸晶体析出，通过将二次蒸汽进入真空系统冷凝产生负压即可实现循环利用，加速了结晶析出，提高了硼收率。
3.该含硼卤水的硼酸生产装置中，在闪发结晶器的底端设置有排料组件，通过该结构能够对晶浆进行加压过滤，并充分将析出的结晶进行排出，并防止在晶浆出口处发生堵塞，配合后端的自清洁机构能够确保具有长效的过滤排出效果，降低了人工清洁的频率。
附图说明
图1为本发明一种含硼卤水的硼酸生产方法的工艺流程图；
图2为本发明一种含硼卤水的硼酸生产装置闪发结晶器部分的结构示意图；
图3为本发明一种含硼卤水的硼酸生产装置晶浆出口部分的结构示意图；
图4为本发明一种含硼卤水的硼酸生产装置排料组件部分的结构示意图；
图5为本发明一种含硼卤水的硼酸生产装置自清洁机构部分的结构示意图；
图中：1、闪发结晶器；2、循环泵；3、二次蒸汽管口；4、主循环管路；5、进入管道；6、副循环管路；7、晶浆出口；8、结晶排出口；9、排料组件；10、自清洁机构；11、支架；12、后挡板；13、电动推杆；14、顶杆；15、限位套筒；16、弹簧；17、密封挡板；18、推料柱；19、过滤孔；20、清洁套筒；21、插接杆；22、滤膜；23、注料管道。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
请参阅图1至图5，本发明提供一种技术方案：一种含硼卤水的硼酸生产方法，根据以下流程进行生产，含硼卤水中经过加碱调节PH值≥7，然后进入树脂吸附装置，利用络合离子只有在中性或碱性溶液里才能生成，在酸性溶液里络合离子分解的属性，一个吸附周期完成，加盐酸和纯水解析盐酸解析的纯度更高，以硼酸的形式形成稀硼解析液进入蒸发浓缩工序。去硼后的卤水去下一工序。
本实施例，稀硼解析液浓度一般在22～34g/l(H3BO3),先通过预热器经热源闪发罐的二次蒸汽冷凝液加热，进入多级膜蒸发装置浓度低，沸点升小蒸发出大量的水，该过程需要用到膜蒸发设备，且膜蒸发设备为撬装化设备，水泵、仪表、阀门等全部集成在撬架内。需配备动力电源、保安过滤器、稀硼酸液罐、产水罐、浓缩液罐等外围辅助设备，浓缩液排入缓冲罐中再经转料泵泵入预热器热源可以是热水、蒸汽、热油等升温到≥80℃，进入闪发罐，闪发出的二次蒸汽用于膜蒸发装置的热源，其进一步浓缩硼酸液的浓度，然后再进入三级闪发结晶罐，闪蒸出蒸汽并降低温度，析出硼酸晶体，逐级析晶，缓慢降低过饱和度，达到控速生长，使晶体的粒度逐步长大。晶浆洗涤、脱水后干燥包装。脱水及洗涤液回到稀硼酸液循环。第三级闪发结晶罐有一部分母液因高度浓缩，其卤水中其它离子随着高度浓缩而富集，需要定期排出回到吸附装置回收硼元素除去其它离子，其中膜蒸发设备和闪发结晶器1本体部分均为现有的成熟技术，根据生成需求采用相应规格的膜蒸发设备和闪发结晶器1对注入的原料溶液进行蒸发使用。
本实施例还提供一种含硼卤水的硼酸生产方法所使用的生产装置，包括闪发结晶器1、循环泵2、二次蒸汽管口3、晶浆出口7和排料组件9，所述二次蒸汽管口3设置在闪发结晶器1的顶部，所述闪发结晶器1的内部分别通过主循环管路4、进入管道5与循环泵2相连通，所述循环泵2的侧边连接有注料管道23，所述进入管道5的底端连接有副循环管路6，所述副循环管路6的中间与晶浆出口7部分相连通，所述排料组件9安装在副循环管路6的末端，闪发结晶器1设置有一二三级闪发结晶罐，均由真空系统造真空，产生负压，使罐内料液闪发，蒸发水分并降温，硼酸的溶解度随温度降低而降低，随着水分蒸发减少，温度又降低，硼酸晶体析出。罐内硼酸料液靠循环泵2推动循环，硼酸料液经闪发结晶罐内部的喇叭口进入循环管向下流动，经循环泵2提供动力，从循环泵2的出口向上，进入闪发结晶罐底部的锥体，穿过闪发结晶罐下部的晶浆层，随着过饱和度的消除，消除过程是硼酸晶体大部分以生长为主，小部分产生晶核。待循环液体到达闪发结晶罐中部液面处，气体溢出液面，在闪发结晶罐上部气液分离，气体聚拢排出闪发结晶罐顶部出口，即为二次蒸汽。二次蒸汽进入真空系统冷凝产生负压。
本实施例，所述排料组件9包括电动推杆13和推料柱18，所述副循环管路6的后端设置有支架11，所述支架11的末端安装有后挡板12，所述电动推杆13安装在后挡板12的内侧，所述电动推杆13的前端连接有顶杆14，所述顶杆14的表面套设有限位套筒15，所述限位套筒15的前端连接有弹簧16，所述弹簧16的另一端安装有密封挡板17，所述推料柱18安装在顶杆14的末端，且推料柱18与自清洁机构10相连接，所述副循环管路6的底端设置有结晶排出口8，且结晶排出口8的顶部设置在密封挡板17和限位套筒15的中间位置上，所述推料柱18、密封挡板17的侧边均与副循环管路6的内壁相贴合，所述闪发结晶器1内部析出的硼酸晶体从晶浆出口7处落入到副循环管路6的内部，在闪发结晶器1的底端设置有排料组件9，通过该结构能够对晶浆进行加压过滤，并充分将析出的结晶进行排出，并防止在晶浆出口7处发生堵塞，配合后端的自清洁机构10能够确保具有长效的过滤排出效果，降低了人工清洁的频率，具体的，通过控制电动推杆13的周期性伸缩运动，即可通过拉动推料柱18将晶浆出口7内部堆积的结晶向密封挡板17处推动，直至将密封挡板17按压到限位套筒15前端，即可通过推料柱18和密封挡板17将晶浆加压，直至将结块的结晶从底部的结晶排出口8排出。
本实施例，所述自清洁机构10包括清洁套筒20和插接杆21，所述清洁套筒20设置在副循环管路6的内侧，所述插接杆21安装在清洁套筒20的内部，所述插接杆21的内部为中空结构，且插接杆21的开口处铺设有滤膜22，所述插接杆21的后端与清洁套筒20的内壁焊接为整体，所述推料柱18的内部均开设有过滤孔19，每个所述插接杆21均插入到过滤孔19的内部，所述插接杆21和过滤孔19的长度相同，具体的，当电动推杆13推送推料柱18移动到末端使，即可通过插接杆21插入到过滤孔19的内部，将过滤孔19内部堵塞的结晶向外顶出，从而避免长时间堵塞的情况。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种含硼卤水的硼酸生产方法，其特征在于根据以下流程进行生产，含硼卤水中经过加碱调节PH值，然后进入树脂吸附装置，利用络合离子只有在中性或碱性溶液里才能生成，在酸性溶液里络合离子分解的属性，一个吸附周期完成，加盐酸和纯水解析，以硼酸的形式形成稀硼解析液进入蒸发浓缩工序；稀硼解析液先通过预热器经热源加热，进入多级膜蒸发装置蒸发出大量的水，浓缩液排入缓冲罐中再经转料泵泵入预热器进行升温，进入闪发结晶器(1)内，在闪发结晶器(1)底部析出硼酸晶体，逐级析晶，缓慢降低过饱和度，达到控速生长，使晶体的粒度逐步长大，并通过底部的排料组件(9)将晶体排出，晶浆洗涤、脱水后进行干燥包装。
2.根据权利要求1所述的一种含硼卤水的硼酸生产方法，其特征在于：含硼卤水中加碱调节PH值应不小于7，所述稀硼解析液的加热过程使用闪发罐的二次蒸汽冷凝液热源作为热源，浓缩液泵入预热器内利用热源加热。
3.根据权利要求2所述的一种含硼卤水的硼酸生产方法，其特征在于：去硼后的卤水去下一工序，所述浓缩液泵入预热器内的热源包括热水、蒸汽、热油等，且该状态下使温度大于80℃。
4.根据权利要求1所述的一种含硼卤水的硼酸生产方法，其特征在于：闪发出的二次蒸汽用于膜蒸发装置的热源，其进一步浓缩硼酸液的浓度，然后再进入三级闪发结晶罐，闪蒸出蒸汽并降低温度。
5.根据权利要求1所述的一种含硼卤水的硼酸生产方法所使用的生产装置，其特征在于，包括闪发结晶器(1)、循环泵(2)、二次蒸汽管口(3)、晶浆出口(7)和排料组件(9)，所述二次蒸汽管口(3)设置在闪发结晶器(1)的顶部，所述闪发结晶器(1)的内部分别通过主循环管路(4)、进入管道(5)与循环泵(2)相连通，所述循环泵(2)的侧边连接有注料管道(23)，所述进入管道(5)的底端连接有副循环管路(6)，所述副循环管路(6)的中间与晶浆出口(7)部分相连通，所述排料组件(9)安装在副循环管路(6)的末端。
6.根据权利要求5所述的一种含硼卤水的硼酸生产装置，其特征在于：所述排料组件(9)包括电动推杆(13)和推料柱(18)，所述副循环管路(6)的后端设置有支架(11)，所述支架(11)的末端安装有后挡板(12)，所述电动推杆(13)安装在后挡板(12)的内侧，所述电动推杆(13)的前端连接有顶杆(14)，所述顶杆(14)的表面套设有限位套筒(15)，所述限位套筒(15)的前端连接有弹簧(16)，所述弹簧(16)的另一端安装有密封挡板(17)，所述推料柱(18)安装在顶杆(14)的末端，且推料柱(18)与自清洁机构(10)相连接。
7.根据权利要求6所述的一种含硼卤水的硼酸生产装置，其特征在于：所述副循环管路(6)的底端设置有结晶排出口(8)，且结晶排出口(8)的顶部设置在密封挡板(17)和限位套筒(15)的中间位置上。
8.根据权利要求7所述的一种含硼卤水的硼酸生产装置，其特征在于：所述推料柱(18)、密封挡板(17)的侧边均与副循环管路(6)的内壁相贴合，所述闪发结晶器(1)内部析出的硼酸晶体从晶浆出口(7)处落入到副循环管路(6)的内部。
9.根据权利要求6所述的一种含硼卤水的硼酸生产装置，其特征在于：所述自清洁机构(10)包括清洁套筒(20)和插接杆(21)，所述清洁套筒(20)设置在副循环管路(6)的内侧，所述插接杆(21)安装在清洁套筒(20)的内部，所述插接杆(21)的内部为中空结构，且插接杆(21)的开口处铺设有滤膜(22)。
10.根据权利要求9所述的一种含硼卤水的硼酸生产装置，其特征在于：所述插接杆(21)的后端与清洁套筒(20)的内壁焊接为整体，所述推料柱(18)的内部均开设有过滤孔(19)，每个所述插接杆(21)均插入到过滤孔(19)的内部，所述插接杆(21)和过滤孔(19)的长度相同。
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