CN118079839A - 湿法铋碱式硝酸铋生产系统 - Google Patents
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Abstract
一种湿法铋碱式硝酸铋生产系统包括硝酸铋溶液配制模块、氢氧化钠溶液配制模块、纯化水供给管线、反应釜、输送泵、离心机、烘箱机、粉碎机以及包装机；硝酸铋溶液配制模块用于配制硝酸铋溶液并提供给反应釜；氢氧化钠溶液配制模块用于配制氢氧化钠溶液并提供给反应釜；纯化水供给管线用于将纯化水提供给反应釜以及将纯化水提供给离心机；反应釜用于进行合成反应以形成碱式硝酸铋溶液；输送泵用于将反应釜的碱式硝酸铋溶液泵送给离心机；离心机用于离心分离并利用接收的纯化水洗涤以形成甩干的碱式硝酸铋；烘箱机用于将离心机甩干的碱式硝酸铋烘干；粉碎机用于将烘箱机烘干的碱式硝酸铋粉碎；包装机用于将粉碎的碱式硝酸铋包装。
Description
技术领域
本公开涉及化工领域，更具体地涉及一种湿法铋碱式硝酸铋生产系统。
背景技术
碱式硝酸铋广泛地用于制造化妆品、搪瓷的助熔剂、制药工业、对放射性碘的捕获、涉及光电和光催化性能的半导体复合材料等。为了实现更大规模的生产、降低人工劳动强度，需要在碱式硝酸铋生产系统上进行进一步开发。
发明内容
鉴于背景技术中存在的问题，本公开的目的在于提供一种湿法铋碱式硝酸铋生产系统，其能够实现碱式硝酸铋的连续生产、降低人工劳动强度。
由此，一种湿法铋碱式硝酸铋生产系统包括硝酸铋溶液配制模块、氢氧化钠溶液配制模块、纯化水供给管线、反应釜、输送泵、离心机、烘箱机、粉碎机以及包装机；硝酸铋溶液配制模块用于配制硝酸铋溶液并将配制的硝酸铋溶液提供给反应釜；氢氧化钠溶液配制模块用于配制氢氧化钠溶液并将配制的氢氧化钠溶液提供给反应釜；纯化水供给管线用于将纯化水提供给反应釜以及将纯化水提供给离心机；反应釜用于接收硝酸铋溶液、氢氧化钠溶液以及纯化水在其内并进行合成反应以形成碱式硝酸铋溶液；输送泵连接在反应釜和离心机之间，用于将反应釜的碱式硝酸铋溶液泵送给离心机；离心机用于将接收的碱式硝酸铋溶液进行离心分离并利用接收的纯化水洗涤以形成甩干的碱式硝酸铋；烘箱机用于将离心机甩干的碱式硝酸铋烘干；粉碎机用于将烘箱机烘干的碱式硝酸铋粉碎；包装机用于将粉碎的碱式硝酸铋包装。
本公开的有益效果如下：在根据本公开的湿法铋碱式硝酸铋生产系统中，通过硝酸铋溶液配制模块、氢氧化钠溶液配制模块、纯化水供给管线、反应釜、输送泵、离心机、烘箱机、粉碎机以及包装机的设置，能够实现碱式硝酸铋的连续生产，人工劳动强度低。
附图说明
图1是根据本公开的湿法铋碱式硝酸铋生产系统的布置图。
图2是湿法铋碱式硝酸铋生产系统的硝酸铋溶液配制模块和氢氧化钠溶液配制模块的放大图。
图3是根据本公开的湿法铋碱式硝酸铋生产系统的生产工艺流程图。
其中，附图标记说明如下：
100湿法铋碱式硝酸铋生产系统 25冷却水循环管线
1硝酸铋溶液配制模块 26泵
11配制釜 27过滤器
12夹套 3纯化水供给管线
13观察窗 4反应釜
14蒸汽循环流动管线 5输送泵
15冷却水循环管线 6离心机
16泵 7烘箱机
17过滤器 8粉碎机
2氢氧化钠溶液配制模块 9包装机
21配制釜 10污水处理管线
22夹套 10a污水缓冲槽
23观察窗 10b污水泵
24蒸汽循环流动管线 10c污水过滤器
具体实施方式
附图示出本公开的实施例，且将理解的是，所公开的实施例仅仅是本公开的示例，本公开可以以各种形式实施，因此，本文公开的具体细节不应被解释为限制，而是仅作为权利要求的基础且作为表示性的基础用于教导本领域普通技术人员以各种方式实施本公开。
参照图1至图3，根据本公开的湿法铋碱式硝酸铋生产系统100包括硝酸铋溶液配制模块1、氢氧化钠溶液配制模块2、纯化水供给管线3、反应釜4、输送泵5、离心机6、烘箱机7、粉碎机8以及包装机9。硝酸铋溶液配制模块1用于配制硝酸铋溶液并将配制的硝酸铋溶液提供给反应釜4。氢氧化钠溶液配制模块2用于配制氢氧化钠溶液并将配制的氢氧化钠溶液提供给反应釜4。纯化水供给管线3用于将纯化水提供给反应釜4以及将纯化水提供给离心机6。反应釜4用于接收硝酸铋溶液、氢氧化钠溶液以及纯化水在其内并进行合成反应以形成碱式硝酸铋溶液。输送泵5连接在反应釜4和离心机6之间，用于将反应釜4的碱式硝酸铋溶液泵送给离心机6。离心机6用于将接收的碱式硝酸铋溶液进行离心分离并利用接收的纯化水洗涤以形成甩干的碱式硝酸铋。烘箱机7用于将离心机6甩干的碱式硝酸铋烘干。粉碎机8用于将烘箱机7烘干的碱式硝酸铋粉碎。包装机9用于将粉碎的碱式硝酸铋包装。
在根据本公开的湿法铋碱式硝酸铋生产系统100中，通过硝酸铋溶液配制模块1、氢氧化钠溶液配制模块2、纯化水供给管线3、反应釜4、输送泵5、离心机6、烘箱机7、粉碎机8以及包装机9的设置，能够实现碱式硝酸铋的连续生产，人工劳动强度低。此外，无环境污染。
在根据本公开的湿法铋碱式硝酸铋生产系统100中，硝酸铋溶液配制模块1、氢氧化钠溶液配制模块2、纯化水供给管线3、反应釜4、输送泵5、离心机6、烘箱机7、粉碎机8以及包装机9均以模块设计，能够通过各模块的调整来灵活地适应生产规模的变化。
参照图1和图2，在一示例中，硝酸铋溶液配制模块1包括配制釜11、设置在配制釜11上的夹套12、设置在配制釜11上的观察窗13、蒸汽循环流动管线14、冷却水循环管线15。配制釜11用于盛放纯化水、硝酸以及三氧化二铋以通过反应形成硝酸铋溶液。蒸汽循环流动管线14用于使蒸汽进出夹套12以加热配制釜11。冷却水循环管线15用于冷却水进出夹套12以冷却配制釜11。观察窗13用于供操作人员观察配制釜11内的三氧化二铋是否反应完全。其中，蒸汽循环流动管线14和冷却水循环管线15的启闭可以通过相应的阀来进行。
在一示例中，硝酸铋溶液配制模块1处的硝酸铋溶液配制过程为：配制釜11的容积为6000L，打入2100L纯化水到配制釜11中，接着注入VL质量分数为63～70％工业级硝酸，开启搅拌，然后再向溶液中加入2100kg火法Bi2O3，以每小时100～200kg的速率加入，通过三氧化二铋的加入速率控制溶解温度，打开蒸汽循环流动管线14以加热配制釜11，关闭冷却水循环管线15，加热配制釜11的温度控制在55℃以下，继续搅拌至溶解完全，停搅拌，通过观察窗13观察配制釜11内三氧化二铋是否反应完全、溶液是否澄清透明；然后加纯化水300L定容至4500±100L，取样检测Bi％、HNO3％和杂质，合格后备用，要求硝酸铋溶液中Bi含量(以质量计)为23.5～25.5％，HNO3含量(以质量计)为3.5～5.5％。
参照图1和图2，在一示例中，硝酸铋溶液配制模块1还包括泵16以及过滤器17。泵16连接在配制釜11和过滤器17之间，用于将配制釜11中配制的硝酸铋溶液泵送给过滤器16。过滤器16用于将泵16泵送的来自配制釜11的硝酸铋溶液进行过滤并将过滤后的硝酸铋溶液供给反应釜4。
参照图1和图2，在一示例中，氢氧化钠溶液配制模块2包括配制釜21、设置在配制釜21上的夹套22、设置在配制釜21上的观察窗23、蒸汽循环流动管线24、冷却水循环管线25。配制釜21用于盛放纯化水以及氢氧化钠以形成氢氧化钠溶液。蒸汽循环流动管线24用于使蒸汽进出夹套22以加热配制釜21。冷却水循环管线25用于冷却水进出夹套22以冷却配制釜21。观察窗23用于供操作人员观察配制釜21内的氢氧化钠溶液的形成情况。
在一示例中，氢氧化钠溶液配制模块2处的氢氧化钠溶液配制过程为：配制釜21的容积为6000L，向配制釜21中注入2000L纯化水，开启搅拌，搅拌频率25±1Hz，以5±2kg/min速率向配制釜21中加入99±1％NaOH计340±10kg，继续搅拌至溶解完成，然后加纯化水定容至5500±100L，先打开蒸汽循环流动管线24将夹套22中的蒸汽排放，之后打开冷却水循环管线25，使冷却水在夹套22中循环冷却流动，冷却配制釜21至35～38℃后备用，要求氢氧化钠含量58～64g/L。
参照图1和图2，在一示例中，硝酸铋溶液配制模块21还包括泵26以及过滤器27。泵26连接在配制釜21和过滤器27之间，用于将配制釜21中配制的氢氧化钠溶液泵送给过滤器27。过滤器27用于将泵26泵送的来自配制釜21的氢氧化钠溶液进行过滤并将过滤后的氢氧化钠溶液供给反应釜4。
如图1和图2所示，在一示例中，氢氧化钠溶液配制模块2与硝酸铋溶液配制模块1结构相同。
在一示例中，参照图1和图3，反应釜4处的碱式硝酸铋溶液的工艺操作为：反应釜4的容积为5000L，通过泵16和过滤器17向反应釜4内打入700±20L备用的硝酸铋溶液，开启搅拌，搅拌频率为50Hz，接着通过纯化水供给管线3往反应釜4内加入300L纯化水，然后通过泵26和过滤器27以2100～2400L/h的速率，向反应釜4中打入经过过滤器27的氢氧化钠溶液，总共需要打入约2500～2850L，监测体系PH，当体系PH＝2.2～2.9，停止加氢氧化钠溶液。继续搅拌5min后，监测PH，通过加入氢氧化钠溶液或者硝酸铋溶液来调整体系PH，直至体系PH稳定于2.2～2.9。合成过程中要求控制体系温度≤50℃，当体系温度达到48℃时适当开启反应釜4的夹套中的冷却水减缓体系温度上升速度。待体系PH稳定后，继续搅拌反应15～35min。然后将搅拌降至频率20Hz，之后将碱式硝酸铋溶液料经由输送泵5打入离心机6。
输送泵5可为气动隔膜泵。离心机6可为平板式离心机6。
离心机6处的离心和水洗过程例如可为：在离心机6接收碱式硝酸铋溶液结束后，用来自纯化水供给管线3的100±30L纯水冲洗反应釜4，冲洗水一并通过输送泵5打入离心机6。每批一次性将碱式硝酸铋溶液打入离心机6，每次操作先中速甩干15～35min，接着通过纯化水供给管线3供给的纯化水进行洗涤，四次中速洗涤：每次使用255L±50L纯化水洗涤，洗涤后中速甩干，前三次洗涤与甩干的总时长各为1小时，以进水时间计算；第四次甩干终点为离心机出液口1min内出水量呈水滴状；并在第四次洗涤时取后段洗液检测PH值，如洗液PH值＞3，则结束洗涤；纯化水洗涤至洗液PH＞3，如果洗液PH＞3，则停止洗涤；然后再高速甩干后卸出碱式硝酸铋，甩干终点为离心机的出液口无水流即可。
参照图1和图3，在烘箱机7处的干燥过程例如可为：将离心机6甩干的碱式硝酸铋等分装到料盘中，物料体积不能超过料盘的2/3，将料盘放入烘箱机7中，设置温度，干燥温度为100～110℃，干燥时间为15～25小时，干燥时长以升温时开始至干燥结束为计。
参照图1和图3，在粉碎机8处的粉碎过程例如可为：烘箱机7烘干后的碱式硝酸铋用粉碎机8进行粉碎，烘干后的碱式硝酸铋的进料速度为2.5～5kg/min，粉碎机8的筛网孔径为75目。
参照图1和图3，在包装机9打包前可以取样检测。
参照图1和图3，湿法铋碱式硝酸铋生产系统100还包括污水处理管线10；污水处理管线10用于离心机6离心水洗产生的污水进行处理。进一步地，污水处理管线10包括污水缓冲槽10a、污水泵10b、污水过滤器10c；污水缓冲槽10a用于接收离心机6离心水洗产生的污水；污水泵10b连接在污水缓冲槽10a和污水过滤器10c之间；污水过滤器10c接收通过污水泵10b泵送的来自污水缓冲槽10a的污水并进行过滤且将过滤后的污水向储罐输送。另外，污水缓冲槽10a还可用于接收来自反应釜4的纯化水清洗反应釜4的污水。
采用上面详细的说明描述多个示范性实施例，但本文不意欲限制到明确公开的组合。因此，除非另有说明，本文所公开的各种特征可以组合在一起而形成出于简明目的而未示出的多个另外组合。
Claims (10)
1.一种湿法铋碱式硝酸铋生产系统，包括：
硝酸铋溶液配制模块(1)、氢氧化钠溶液配制模块(2)、纯化水供给管线(3)、反应釜(4)、输送泵(5)、离心机(6)、烘箱机(7)、粉碎机(8)以及包装机(9)，
硝酸铋溶液配制模块(1)用于配制硝酸铋溶液并将配制的硝酸铋溶液提供给反应釜(4)；
氢氧化钠溶液配制模块(2)用于配制氢氧化钠溶液并将配制的氢氧化钠溶液提供给反应釜(4)；
纯化水供给管线(3)用于将纯化水提供给反应釜(4)以及将纯化水提供给离心机(6)；
反应釜(4)用于接收硝酸铋溶液、氢氧化钠溶液以及纯化水在其内并进行合成反应以形成碱式硝酸铋溶液；
输送泵(5)连接在反应釜(4)和离心机(6)之间，用于将反应釜(4)的碱式硝酸铋溶液泵送给离心机(6)；
离心机(6)用于将接收的碱式硝酸铋溶液进行离心分离并利用接收的纯化水洗涤以形成甩干的碱式硝酸铋；
烘箱机(7)用于将离心机(6)甩干的碱式硝酸铋烘干；
粉碎机(8)用于将烘箱机(7)烘干的碱式硝酸铋粉碎；
包装机(9)用于将粉碎的碱式硝酸铋包装。
2.根据权利要求1所述的湿法铋碱式硝酸铋生产系统，其特征在于，
硝酸铋溶液配制模块(1)包括配制釜(11)、设置在配制釜(11)上的夹套(12)、设置在配制釜(11)上的观察窗(13)、蒸汽循环流动管线(14)、冷却水循环管线(15)；
配制釜(11)用于盛放纯化水、硝酸以及三氧化二铋以通过反应形成硝酸铋溶液；
蒸汽循环流动管线(14)用于使蒸汽进出夹套(12)以加热配制釜(11)；
冷却水循环管线(15)用于冷却水进出夹套(12)以冷却配制釜(11)；
观察窗(13)用于供操作人员观察配制釜(11)内的三氧化二铋是否反应完全。
3.根据权利要求2所述的湿法铋碱式硝酸铋生产系统，其特征在于，
硝酸铋溶液配制模块(1)还包括泵(16)以及过滤器(17)，
泵(16)连接在配制釜(11)和过滤器(17)之间，用于将配制釜(11)中配制的硝酸铋溶液泵送给过滤器(16)；
过滤器(16)用于将泵(16)泵送的来自配制釜(11)的硝酸铋溶液进行过滤并将过滤后的硝酸铋溶液供给反应釜(4)。
4.根据权利要求1所述的湿法铋碱式硝酸铋生产系统，其特征在于，
氢氧化钠溶液配制模块(2)包括配制釜(21)、设置在配制釜(21)上的夹套(22)、设置在配制釜(21)上的观察窗(23)、蒸汽循环流动管线(24)、冷却水循环管线(25)；
配制釜(21)用于盛放纯化水以及氢氧化钠以形成氢氧化钠溶液；
蒸汽循环流动管线(24)用于使蒸汽进出夹套(22)以加热配制釜(21)；
冷却水循环管线(25)用于冷却水进出夹套(22)以冷却配制釜(21)；
观察窗(23)用于供操作人员观察配制釜(21)内的氢氧化钠溶液的形成情况。
5.根据权利要求4所述的湿法铋碱式硝酸铋生产系统，其特征在于，
硝酸铋溶液配制模块(21)还包括泵(26)以及过滤器(27)，
泵(26)连接在配制釜(21)和过滤器(27)之间，用于将配制釜(21)中配制的氢氧化钠溶液泵送给过滤器(27)；
过滤器(27)用于将泵(26)泵送的来自配制釜(21)的氢氧化钠溶液进行过滤并将过滤后的氢氧化钠溶液供给反应釜(4)。
6.根据权利要求1所述的湿法铋碱式硝酸铋生产系统，其特征在于，
输送泵(5)为气动隔膜泵；
离心机(6)为平板式离心机(6)。
7.根据权利要求1所述的湿法铋碱式硝酸铋生产系统，其特征在于，
粉碎机(8)的筛网孔径为75目。
8.根据权利要求1所述的湿法铋碱式硝酸铋生产系统，其特征在于，
湿法铋碱式硝酸铋生产系统(100)还包括污水处理管线(10)；
污水处理管线(10)用于离心机(6)离心水洗产生的污水进行处理。
9.根据权利要求9所述的湿法铋碱式硝酸铋生产系统，其特征在于，
污水处理管线(10)包括污水缓冲槽(10a)、污水泵(10b)、污水过滤器(10c)；
污水缓冲槽(10a)用于接收离心机(6)离心水洗产生的污水；
污水泵(10b)连接在污水缓冲槽(10a)和污水过滤器(10c)之间；
污水过滤器(10c)接收通过污水泵(10b)泵送的来自污水缓冲槽(10a)的污水并进行过滤且将过滤后的污水向储罐输送。
10.根据权利要求1所述的湿法铋碱式硝酸铋生产系统，其特征在于，
污水缓冲槽(10a)还用于接收来自反应釜(4)的纯化水清洗反应釜(4)的污水。
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