CN1316384A - 气动流化塔生产高锰酸钾新工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种生产高锰酸钾新工艺及其气动流化塔装置。本发明由混配预热、氧化反应过程、沉降分离、电解工艺步骤来实现。其中氧化反应过程是在带有筛孔锥形塔盘的气动流化塔中完成。采用本发明的新生产工艺和新型气动流化塔可使高锰酸钾的生产比现有的工艺不仅降低了生产成本，并可以使生产连续化，而且大大减少了生产过程对环境的污染。同时在生产中采用了本发明的带有筛孔的锥形塔盘的气动流化塔，可以降低在氧化反应过程中，固体物料在塔盘上的堵塞，提高传质效果，增加设备的生产能力。

Description

气动流化塔生产高锰酸钾新工艺

本发明于无机化学中锰的化合物的生产方法，具体涉及高锰酸钾的制各方法。

高锰酸钾通常是以氢氧化钾和锰矿粉进行氧化反应制得锰酸钾，再进一步氧化(采用电解等方法)而得到的产物。

在现有技术中，多采用平炉焙烧法、转炉焙烧法(固相法)制备锰酸钾，但其存在着能耗高、锰粉、烟尘危害大、噪音严重、操作环境恶劣、转化率低、生产成本高等缺点。目前比较先进的技术是用液相法制取锰酸钾后经净化再电解制取高锰酸钾。有日本特开昭55-85425，于1980年6月27日公开，采用高压氧化釜来制取锰酸钾。它的优点是，物料在液相高压条件下反应，可以克服固相反应的粉尘和噪音污染问题，反应周期相应缩短在6-8小时内。二氧化锰的转化率也较高。但因它所需压力太高，设备适应难度大，一般只能用较小的反应釜，不能适应大生产的需要；同时，它对锰矿粉原料的质量要求严格，若矿粉质量稍低则严重影响二氧化锰的转化率；另外，它的物料配比超钾量太高，氧的利用率低，能耗大，锰尘、碱雾等污染仍未得到彻底根治等缺点。在电解工艺的现有技术中，存在着容积小、电解时间长等缺点。中国专利ZL92108224.x虽然采用了三相加压连续制备锰酸钾工艺，但其多层流化床的双锥塔盘和回流管在反应过程中易堵塞，氧化反应速度较慢并且反应后的料浆需经两次压滤分离，才能达到电解的要求，因而造成物料损失。

本发明的目的在于使用普通的低品位锰矿粉为原料，采用新的设备结构和工艺过程，克服上述现有技术的缺陷，在一定压力下连续进料反应，进一步提高二氧化锰的转化率、降低电解工艺过程中的电耗提高电槽单槽产量和降低环境污染，生产出消耗低、品质好的高锰酸钾。

通过以下工艺过程来实现本发明的目的。

一．物料混配、预热；

1．将浓度为47-49重量％的氢氧化钾溶液，在浓缩锅中浓缩预热到230-330℃温度(简称浓碱)；

2．将锰矿粉(二氧化锰含量≥65重量％)与47-49重量％的氢氧化钾溶液，以0.6-1.2∶1的重量比，在15-35℃温度混配(简称混配料)，然后预热到100-200℃温度。

3．将压缩、净化除杂质的空气预热到200-300℃温度。

二．投料反应：

锰矿粉(二氧化锰)的氧化法生产过程是在气动流化塔中完成的。经预热的浓碱和混配料加入2-6％Mn⁺⁶氧化引发剂，然后投入带有筛孔锥形塔盘的气动流化塔，使进入塔的混合料锰碱比为1∶12-30；经预热的压缩空气引入，使反应塔保持在在0.1-0.5Mpa压力范围；从同一进气口适时补充水蒸气，以保持反应塔内含水量在25-34％范围为度；预热物料热源除尘的烟道气，引入反应塔加热套作为反应物料的加热介质，使反应温度控在220-300℃温度条件下，逆流接触连续氧化制成锰酸钾，其后在深度电解工艺中将其锰酸钾进一步氧化成高锰酸钾。二氧化锰的氧化反应是在气动流化塔中进行，该塔内具有多层带有筛孔的锥型塔盘。

混配预热是将47-49重量％的氢氧化钾溶液，浓缩预热到230-330℃；将锰矿粉(二氧化锰≥65重量％)与47-49重量％的氢氧化钾溶液以0.6-1.2∶1的重量比，在15-35℃温度混配，预热到100-200℃，将净化空气预热到200-300℃。反应温度220-300℃是将除尘后的烟道气引入流化塔加热夹套做加热介质来实现的。

沉降工艺，采用分离装置一次分离便直接达到配制电解液的要求。

电解工艺调整了阳阴极面积比，其阳极和阴极的比例为1∶8-11、电流为5000A-8500A、阳极电流密度为93A/M²-150A/M²。

本发明与现有技术相比，由于采用了专门设计的气动流化塔，实现了生产连续化；并且可以使在流化塔的反应温度有明显提高，氧化反应速度加快；反应时间缩短，生产能力得以提高，产能提高5倍；由于砍掉了双锥塔盘和回流管，采用了气动沉降分离带有筛孔的锥形塔盘，解决了反应分离过程中的堵塞问题，提高了反应质量；由于反应速度加快，出氧化塔的料浆容易分离，所以只采用一次分离便可达到配制电解液的要求，简化了工艺，提高锰酸钾的利用率5％；在电解工艺中，由于从氧化塔来的电解始液质量提高，同时适当调整了阳阴极面积比和提高电流，单槽电压下降0.15伏，使电解终点时残存锰酸钾含量从30下降至15，提高了电槽单槽产量，使电解电耗显著降低，每吨产品电耗下降100-200度。生产成本由原来6400元/吨下降到5200元/吨。

图1是本发明工艺的方块示意流程图。

将二氧化锰与部分氢氧化钾按一定比例混配、预热，再与预热后经计量的另一部分氢氧化钾一起从气动流化塔顶部进入塔内；将压缩空气除尘预热后从气动流化塔底部进入气动流化塔，在气动流化塔内液、气相逆向接触，在带有筛孔的锥形塔盘上进行氧化反应，得到锰酸钾；反应后的物料从塔的底部排出后经一次沉降分离即可达到配制电解液的要求，将配制好的电解液，在电解槽中电解，得到质量合格的高锰酸钾产品。

本发明气动流化塔的结构，结合附图说明如下：

图2是工艺中进行连续氧化反应的气动流化塔结构图。

图2中1．为氧化气体进口；2．反应后气体的排气口；3．维持氧化反应所需热量的加热用烟道气进口；4．为烟道气出口；5．为配制好的参加反应物料进料口；6．为反应后物料出料口；7．烟道气夹套；8．锥形塔盘；9．将锥形塔盘固定在塔壁上的窄边挂板；10．锥形塔盘上的筛孔；11．锥形塔盘中心的固体物料流道。

图3是锥形塔盘的放大图

在气动流化塔中进行的氧化反应过程如下，物料从氧化塔上部进入氧化塔，与从氧化塔底部的空气逆向接触，在带有筛孔的锥形塔盘上进行氧化反应，本氧化反应是吸热反应，所以采用烟道气通过夹套维持反应热。

实施例1

首次从反应塔顶进料口投入预热到225℃的浓碱13.6吨和预热到170℃的混配料3.8吨(其中含普通锰矿粉1.6吨)，同时加入3％Mn²氧化引发剂；从气动流化塔底进料口引入预热到220℃的干净空气。使塔内压力达到0.2Mpa；将除尘的烟道气通入气动流化塔加热夹套，使反应段保持在220℃温度。反应4小时后开始从塔底放料口连续出料，同时按平均每小时连续向投入经预热的4.2吨浓碱和0.6吨混配料，不断引入预热压缩空气，保持气动流化塔压力和温度，实现连续稳定操作。将从塔底放出料浆经沉降分离后引入电解槽中，在阳极、阴极面积比为1∶8、控制电流5500A和阳极电流密度100A/M²的条件下电解即得到高锰酸钾。

Claims (7)

1．一种连续生产高锰酸钾的方法，其特征在于，生产工艺包括物料的混配预热、氧化反应过程、沉降分离、电解，氧化反应过程在气动流化塔中进行。

2．如权利要求1中所述的生产高锰酸钾的方法，其特征在于，氧化反应过程是先将预热后的锰碱比为1∶12-30的锰矿粉(二氧化锰含量≥65重量％)和氢氧化钾混合料加入2-6％Mn⁺⁶氧化引发剂，然后投入到气动流化塔中，与压缩空气在0.1-0.5Mpa、220-300℃温度条件下，逆流接触连续氧化制成锰酸钾，反应生成的料浆经一次分离后，在深度电解工艺中将其氧化成高锰酸钾。

3．按照权利要求1中所述的制备高锰酸钾的方法，其特征是：所述的气动流化塔中的塔盘是带有筛孔的锥型塔盘。

4．按照权利要求2所述的制备高锰酸钾的方法，其特征在于：所说的混配预热是将47-49重量％的氢氧化钾溶液，浓缩预热到230-330℃；将锰矿粉(二氧化锰≥65重量％)与47-49重量％的氢氧化钾溶液以0.6-1.2∶1的重量比，在15-35℃温度下混配，并预热到100-200℃，将净化空气预热到200-300℃。

5．按照权利要求2所述的制各高锰酸钾的方法，其特征在于：氧化反应过程中将除尘后的烟道气引入流化塔加热夹套做加热介质。

6．按照权利要求2所述的制备高锰酸钾的方法，其特征在于：沉降分离在分离装置中一次分离。

7．按照权利要求1所述的制备高锰酸钾的方法，其特征在于：电解工艺采用了深度电解工艺，阳阴极面积比为1∶8-11；控制电流为5000A-8500A；阳极电流密度为93A/M²-150A/M²。

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