CN202107753U

CN202107753U - 适用于软锰矿浸出液净化除杂的一体化反应器

Info

Publication number: CN202107753U
Application number: CN2011200986120U
Authority: CN
Inventors: 孙维义; 苏仕军; 丁桑岚
Original assignee: Sichuan University
Current assignee: Sichuan University
Priority date: 2011-04-07
Filing date: 2011-04-07
Publication date: 2012-01-11
Anticipated expiration: 2021-04-07

Abstract

本实用新型公开了一种适用于软锰矿浸出液净化除杂的一体化反应器。主要构造是，反应器筒体由设置在筒体内的分隔层构件分割为上下两部分，上部分空间为脱除反应区，下部分空间为沉淀分离区，其中，脱除反应区设置有将反应区分割为主反应区与滤液区的过滤层构件，所述分隔层构件设计有将主反应区与沉淀分离区连通的通道，主反应区设置有搅拌器，进料管出口位于主反应区内，滤液区筒体上端设置有滤液排出管，沉淀分离区筒体靠近筒底处设有沉淀排出口。本实用新型集中和、沉淀除铁(硫化除重金属)、过滤与重力沉降为一体，可大大减少设备占地面积和基建投资，固液分离能力强，滤液水质好，可减少后续除杂工序的工作量，而且过滤介质不易堵塞，使用寿命长。

Description

适用于软锰矿浸出液净化除杂的一体化反应器

技术领域

本实用新型涉及软锰矿浸出液的净化除杂技术，更为具体地说，是涉及一种适用于软锰矿浸出液净化除杂装置。

背景技术

锰是重要的战略性资源，也是发展钢铁工业的重要原料之一，锰的各种化合物也广泛用于有色金属、电池、化工、软磁材料、玻璃、陶瓷等行业，在国民经济和社会发展中具有十分重要的战略地位。目前锰系产品的生产主要是以碳酸锰矿酸浸法为主，在我国一些锰系产品生产集中的地区，所使用的碳酸锰矿品位已经由含锰18％～20％降低到只有13％～15％，已远远满足不了国内生产需求而导致大量进口，使中国成为世界上最大的锰矿进口国，制约了我国锰系产品的生产和可持续发展。而另一方面，我国储量丰富、含锰20％～25％的软锰矿，却因为还原过程成本过高，或污染环境严重等问题得不到利用。由此可见，研究如何经济、合理地利用低品位软锰矿，特别是解决其还原工艺这一瓶颈性的技术问题，对缓解当前我国锰矿资源紧缺的矛盾、确保锰系产品行业可持续发展，以及西部地区经济的发展都具有十分重要的战略意义。

软锰矿的浸出主要包括还原焙烧-酸浸法、两矿一步法和S0₂浸出法等。其中，还原焙烧-酸浸法是软锰矿利用的传统方法，其主要过程为在700～1000℃下，软锰矿中的MnO₂与还原剂(C、CO、H₂、CH₄等)反应，将MnO₂还原成MnO，然后利用酸浸，得到锰盐母液，其缺点是设备投资较大、耗能高、焙烧过程产生的烟气对环境有污染。两矿一步法是我国低品位软锰矿生产锰系产品过程中通行的工艺路线，其过程为将软锰矿、黄铁矿和硫酸按一定的配比，在一定的温度下反应，通过Fe²⁺将软锰矿中的MnO₂还原为Mn²⁺。但其还原率和浸出率较低，渣量大，影响了锰的回收率。SO₂浸出法是将SO₂气体通入软锰矿浆内，通过SO₂与MnO₂之间的氧化还原反应直接生成硫酸锰，制得硫酸锰可达到HG-T2962-1999标准。此方法为SO₂污染治理与低品位软锰矿资源化利用相结合的新方法，是一种符合国情的低品位、难处理矿的高效、低成本、少污染提取技术。本实用新型的发明人所在课题组已经对此工艺进行了系统的研究，并对其关键技术及反应器申请了专利(200910058062，200920078540，200910058061)。

软锰矿浸出及资源化技术包括软锰矿的浸出、浸出液净化除杂及锰产品的回收利用三个主要阶段。不管其浸出工艺如何，在浸出过程中，软锰矿中的Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Pb等重金属杂质会随同锰一起被浸出，因此，为了保证后续锰产品的品质，必须对浸出液进行净化除杂。由于软锰矿的浸出是一个MnO₂还原为Mn²⁺的过程，从而导致浸出液中的Fe有一部分以Fe²⁺的形式存在，因此必须在浸出液中加入双氧水、二氧化锰或空气等氧化剂将其氧化为三价铁，而后加入液氨或石灰乳等中和剂调节pH至5.5±0.5，使其生成氢氧化铁并通过第一次固液分离去除。然后在浸出液中加入SDD或乙硫氮等硫化剂，在pH为中性的条件下，使Co、Ni、Cu、Zn、Pb等重金属离子形成硫化物，经第二次固液分离除去。然而，由于氢氧化铁和重金属硫化物为微絮体，不易沉降，采用重力自然沉降的方式需要大面积的沉淀池，采用压滤则需要更多的动力消耗，而且反应、沉淀(或压滤)两套工序，需要更多的设备，增加基建和运行成本。因此，开发高效节能的净化除杂反应器对于降低低品位软锰矿浸出液资源化利用工艺的投资和运行成本具有重要意义。

发明内容

针对软锰矿浸出液净化除杂过程中存在的问题，本实用新型的目的旨在提出一种适用于软锰矿浸出液净化除杂的一体化反应器，以降低软锰矿浸出液净化除杂设备的投资和运行成本。

本实用新型的基本思想是根据中和除铁、硫化除重金属工序的特点，在同一反应器内设置不同功能的反应区，集中和、沉淀除铁(硫化除重金属)、过滤与重力沉降于一体，实现高效分离，节省设备占地面积和动力消耗的目的。

本实用新型提供的适用于软锰矿浸出液净化除杂的一体化反应器，其结构是：反应器筒体由设置在筒体内的分隔层构件分割为上下两部分，上部分空间为脱除反应区，下部分空间为沉淀分离区，其中脱除反应区内设置有将反应区分割为主反应区与滤液区的过滤层构件，所述分隔层构件设计有将主反应区与沉淀分离区连通的通道，主反应区设置有搅拌器，进料管出口位于主反应区，脱除反应区筒体设有滤液排出口，沉淀分离区筒体设有沉淀排出口。

在上述技术方案中，所述过滤层构件可由设置在反应器筒体内的框架和固定附着在框架上的过滤介质层构成。所述框架可以是整体结构，也可以是分体组合是结构。过滤介质层可以是任何能满足过滤要求的金属或非金属的滤网或滤布。构成过滤层构件的框架最好是与反应器筒体平行地设置在隔离部件上。

在上述技术方案中，位于主反应区内的搅拌器，最好是将其上层搅拌桨叶设计成涡轮式结构，下层搅拌桨叶设计成斜叶桨式结构。位于主反应区内的进料管，其出口最好位于涡轮式桨叶所在液层区域。

在上述技术方案中，将反应器筒体分割为上下两部分的分隔层构件，其上所设计的连通主反应区与沉淀分离区的通道最好设计在分隔层构件的中央，通道的结构最好是上端大下端小的倒锥形结构。当然也可以在分隔层构件上设计多个均布连通通道。优先采取前一种结构。

在上述技术方案中，所述反应器筒体可以是圆柱形，也可以是矩形断面筒体，优先采用矩形断面筒体。反应器筒体可以是密闭式结构，也可以是敞开式结构，优先采用敞开式结构。

在上述技术方案中，搅拌器的驱动电机和进料管固定于反应器顶端的支架上。

本实用新型还采取了其他一些技术措施。

本实用新型提供的适用于软锰矿浸出液净化除杂的一体化反应器，巧妙地将软锰矿浸出液净化除杂过程中的中和、沉淀除铁(硫化除重金属)、过滤和重力沉降工艺过程结合在一起，于一个反应器内完成这些工艺过程，实现了中和、沉淀除铁(硫化除重金属)、过滤和重力设备一体化，且分离效率高，节省了设备占地面积、基建投资和动力消耗，实现了发明的目的。

本实用新型与现有技术相比，概括起来具有以下十分突出的优点：

1、本实用新型集中和、沉淀除铁(硫化除重金属)、过滤和重力沉降于一体，大大减少了设备占地面积、基建投资和运行成本。

2、本实用新型将搅拌器的上层桨叶设计成为涡轮式结构，下层搅拌桨叶设计成斜叶式结构，上层部分涡轮式搅拌桨有利于反应器内物料的混合，下层部分斜桨叶式搅拌桨叶能保证物料在主反应区内有足够的反应时间，因此强化了反应能力和固液分离能力，提高了反应器的处理能力。

3、本实用新型在主反应区配备特别结构的搅拌器，使得液流以旋转切向方向流过过滤介质表面进行过滤，隔膜不易堵塞，使用寿命长。

4、本实用新型的反应器采用矩形筒体结构，不仅能使主反应区保持有足够高的混合强度，强化物料间反应，提高反应器的处理能力，而且使得滤液区滤液湍动大为降低，提高了滤液排出水质，大大减少了后续除杂工序的工作量。

5、本实用新型将位于分隔层构件中央联接主反应区与沉淀区的流道设计成上端大下端小的倒锥形结构，既能使主反应区的反应产物氢氧化铁、重金属硫化物等下沉进入沉淀分离区，又能使沉淀分离区的清液返流到主反应区经过滤介质层进入滤液区，进一步提高了反应器的处理能力。

附图说明

附图1是本实用新型的结构示意图。

附图2是图1中A-A向剖面俯视结构示意图。

附图中各图示标号的标示对象：I-主反应区；II-滤液区；III-沉淀分离区；1-浸出液进料管；2-硫化剂(中和剂)进料管；3-动电机；4-涡轮式搅拌桨叶；5-斜叶桨式搅拌桨叶；6-框架；7-过滤介质层；8-分隔层构件；；9-通道；10-滤液排放口；11-沉淀排放口；12-支架。

具体实施方式

下面结合工艺流程图并通过实施例对本实用新型作进一步的详细说明，有必要指出的是，以下的实施例只用于对本实用新型做进一步的说明，不能理解为对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术熟悉人员根据上述发明内容，对本实用新型做出一些非本质的改进和调整进行具体实施，应仍属于本实用新型的保护范围。

实施例：

本实施例的适用于软锰矿浸出液净化除杂的一体化反应器，其结构如附图1和附图2所示。反应器筒体由设置在筒体内的分隔层构件8分割为上下两部分，上部分空间为主反应区I与滤液区II，下部分空间为沉淀分离区III，其中，主反应区I与滤液区II之间通过固定设置在分隔层构件8上的过滤层构件分开。过滤层构件由固定在筒形框架6上的过滤隔膜层7构成，与反应器筒体平行地设置。所述分割构件设计有将主反应区I与沉淀分离区III连通的通道9，分隔层构件8上连通主反应区I与沉淀分离区III的通道位于隔离构件的中央，为上端大下端小的倒锥形结构。主反应区I内设置有搅拌器、浸出液进料管1、硫化剂/中和剂进料管2。搅拌器由固定于反应器顶端支架12上的驱动电机3驱动，其上层部分的搅拌桨3为涡轮式结构，有利于反应器内物料的混合，下层部分的搅拌桨叶4为斜桨叶式结构，保证物料在主反应区内有足够的反应时间。浸出液进料管1和硫化剂进料管2固定于反应器顶端的支架12上，排料口位于涡轮式桨叶所在液层区域。滤液区II筒体上端外设有滤液排出口9，在沉淀分离区III筒体接近筒底的位置处设有沉淀排出口11。

本实施例的适用于软锰矿浸出液净化除杂的一体化反应器，结合附图1和图2，以硫化除重金属为例，其操作运行过程如下，浸出液与硫化剂分别通过进料管1、2进入主反应区，在涡轮式搅拌器4的搅拌作用下，混合均匀、反应，反应后的浸出液通过由固定框架6和隔膜7组成的过滤介质层渗透至滤液区II，由位于滤液区II筒体上端的滤液排出管口10排出。混合液通过通道9进入沉淀区III，并在重力作用下沉降分离，上清液通过通道9返回至主反应区I，沉淀泥渣通过设置在沉淀分离区III底端筒体上的排泥口11排出。

Claims

1.一种适用于软锰矿浸出液净化除杂的一体化反应器，其特征在于反应器的主要构造是：反应器筒体由设置在筒体内的分隔层构件分割为上下两部分，上部分空间为脱除反应区，下部分空间为沉淀分离区，其中脱除反应区内设置有将反应区分割为主反应区与滤液区的过滤层构件，所述分隔层构件设计有将主反应区与沉淀分离区连通的通道，主反应区设置有搅拌器，进料管出口位于主反应区，脱除反应区筒体设有滤液排出口，沉淀分离区筒体设有沉淀排出口。

2.根据权利要求1所述的适用于软锰矿浸出液净化除杂的一体化反应器，其特征在于所述过滤层构件由设置在反应器筒体内的框架和固定附着在框架上的过滤介质层构成。

3.根据权利要求2所述的适用于软锰矿浸出液净化除杂的一体化反应器，其特征在于过滤层构件的框架与反应器筒体平行地设置在隔离部件上。

4.根据权利要求1所述的适用于软锰矿浸出液净化除杂的一体化反应器，其特征在于搅拌器的上层搅拌桨叶为涡轮式结构，下层搅拌桨叶为斜叶桨式结构。

5.根据权利要求1所述的适用于软锰矿浸出液净化除杂的一体化反应器，特征在于进料管出口位于涡轮式桨叶所在液层区域。

6.根据权利要求1至5之一所述的适用于软锰矿浸出液净化除杂的一体化反应器，其特征在于连通主反应区与沉淀分离区的通道位于分隔层构件的中央。

7.根据权利要求6所述的适用于软锰矿浸出液净化除杂的一体化反应器，其特征在于位于分隔层构件中央的通道为上端大下端小的倒锥形结构。

8.根据权利要求1至5之一所述的适用于软锰矿浸出液净化除杂的一体化反应器，其特征在于所述反应器筒体为矩形断面筒体。

9.根据权利要求7所述的适用于软锰矿浸出液净化除杂的一体化反应器，其特征在于所述反应器筒体为矩形断面筒体。

10.根据权利要求9所述的适用于软锰矿浸出液净化除杂的一体化反应器，其特征在于所述矩形断面反应器筒体为敞开式结构。