一种真空等离子闪速还原铁矾渣系统技术方案

本发明专利技术涉及一种真空等离子闪速还原铁矾渣系统，包括：等离子枪、真空室和真空泵，其中，所述等离子枪包括：枪体、设置于所述枪体内的阴极和与所述枪体连接的阳极，所述阳极的末端设置于所述真空室的侧壁上，所述真空室的底部设置有多个回漏斗，用于回收不同位置的生成物；所述回收漏斗的底部设置有出料口；所述真空泵与所述真空室连接。本发明专利技术通过调节煤粉的比例跟还原气的流量，能够有效还原铁矾渣；反应迅速高效，能够实现闪速还原，显著提高了生产率；安全可靠无污染，有效实现铁矾渣中二次资源的综合回收利用。

A vacuum plasma flash reductive alum slag system

The invention relates to a vacuum plasma flash reducing slag system, including plasma gun, vacuum chamber and vacuum pump, wherein the plasma gun includes a cathode body, is arranged on the gun body and the gun body is connected with the anode of the gun, the side wall at the end of the anode is arranged on the the vacuum chamber, the vacuum chamber is arranged at the bottom of a back funnel, for product recovery in different positions; the recovery of the bottom of the funnel is provided with a discharge port; the vacuum pump and the vacuum chamber is connected. The present invention by adjusting the proportion of pulverized coal with gas flow, can effectively restore the jarosite slag; react quickly and efficiently, can realize the flash reduction, significantly improve the productivity; safety and no pollution, effective implementation of comprehensive recovery of two resource utilization in the jarosite slag.

【技术实现步骤摘要】
一种真空等离子闪速还原铁矾渣系统
本专利技术属于等离子体应用
，具体涉及一种真空等离子闪速还原铁矾渣系统。
技术介绍
湿法炼锌过程是将硫化锌精矿经过硫酸化焙烧，获得的焙砂经硫酸溶液浸出，浸出液经过净化杂质后，获得的杂质较少的浸出液称作净液，对净液进行电积来生产金属锌。在焙砂浸出后获得的浸出液中有较多的铁，铁的含量在20g/L左右，为了除去浸出液中的铁，采用的方法有黄钾铁矾法、黄铵铁矾法、针铁矿法及赤铁矿法等，由于赤铁矿法成本较高，很少采用，常见的除铁方法主要是黄钾铁矾法和黄铵铁矾法，在形成黄钾铁矾和形成黄铵铁矾时，需要调整溶液的pH在1.0-3.0之间，通常调整浸出液pH值用的添加料为锌精矿焙烧获得的焙砂，焙砂中除了含有主要成分氧化锌之外，还含有硫酸锌，氧化铅、铁酸锌、铟的化合物等金属化合物，还含有部分硅酸盐等。焙砂中和浸出液pH的实质是氧化锌的溶解消耗了部分溶液中的氢离子，在中和阶段的反应条件不能使焙砂中的全部成分溶解，这部分物质将会与铁矾沉淀一起被过滤，因此黄钾(铵)铁矾中的主要成分就有黄钾(铵)铁矾、硫酸锌、氧化锌、氧化铅、铁酸锌、铟的化合物及硅酸盐等，通常产出的铁矾渣中的主要金属含量为：锌6％-11％、铅2-3％、铟0.1-0.2％、铁20-30％。矾渣中由于含有重金属，并且较不稳定，不易堆存，因此需要对其进行处理。对铁矾渣的处理方法目前主要高温还原挥发法和水溶液浸出方法两种类型。高温还原挥发法是在铁矾渣中配入焦粉作为还原剂，将物料加热至900-1200℃使其中的锌挥发转变为氧化锌。水溶液浸出方法有两种类型，一种是直接将铁矾渣用酸或碱进行浸出；第二种是将铁矾渣在500-700℃之间预先焙解，经焙解后的渣再采用酸或者碱溶液浸出铁矾渣中的金属。高温还原挥发法的优势是可以同时回收矾渣中的铅、锌、铟等，将这些元素全部收集至氧化锌烟尘中，但该方法能耗高，且产出的含铁渣由于在挥发锌过程中呈熔体状态，熔体中混入大量硅酸盐，导致含铁渣中铁的收率较低。水溶液浸出法的优势是经浸出后的含铁渣中铁的含量达到55％左右，但渣中锌含量较高，锌含量普遍在1％以上，因这部分锌主要是以铁酸锌形式存在，在铁作为炼铁原料使用时，锌会对炼铁过程造成不利影响。等离子态是物质的第四态，宇宙中几乎99﹪的物质（不包括尚未确认的暗物质）都处于等离子态。等离子体其温度分布范围则从10K的低温到核聚变等离子体的10亿K超高温并拥有一系列独特性质，使等离子体在纳米材料生产、新材料合成、热加工制造、冶炼、钻探、煤化工、垃圾废物处理、材料表面处理、电子、新能源、军事、航空航天等领域获得广泛应用。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足，提供一种真空等离子闪速还原铁矾渣系统，通过调节煤粉的比例跟还原气的流量，能够有效还原铁矾渣；反应迅速高效，能够实现闪速还原，显著提高了生产率；安全可靠无污染，有效实现铁矾渣中二次资源的综合回收利用。为解决上述问题，本专利技术采用的技术方案为：一种真空等离子闪速还原铁矾渣系统，包括：等离子枪、真空室和真空泵，其中，所述等离子枪包括：枪体、设置于所述枪体内的阴极和与所述枪体连接的阳极，所述阴极与所述阳极均设置有相互配合放电的圆弧结构，所述圆弧结构间具有一定间隙，供介质气体通过；所述阳极上设置有进料通道，所述阳极的轴向方向设置有喷口，所述喷口分别与所述间隙、进料通道连通；所述阳极的末端设置于所述真空室的侧壁上，所述真空室的底部设置有多个回漏斗，用于回收不同位置的生成物；所述回收漏斗的底部设置有出料口；所述真空泵与所述真空室连接。进一步，还包括：气体冷却装置和易挥发金属回收装置，所述真空泵通过所述气体冷却装置与所述真空室连接，所述气体冷却装置用于冷却所述真空室中排出的尾气；所述气体冷却装置的底部固定连接有所述易挥发金属回收装置。进一步，还包括：气体分离提取装置和储气罐，所述气体分离提取装置与所述真空泵连接，所述气体分离提取装置对冷却后的尾气进行处理，得到氩气和还原气；所述气体分离提取装置与所述储气罐连接，将所述氩气和还原气送至所述储气罐中；所述储气罐与所述等离子枪连接。进一步，还包括：氩气瓶和还原气瓶，其中，所述氩气瓶和还原气瓶分别与所述等离子枪连接。进一步，还包括：进料装置，所述进料装置与所述氩气瓶连接，将所述氩气瓶内的氩气与所述进料装置内的煤粉、铁矾渣混合。进一步，所述进料装置设置有铁矾渣装料桶和煤粉装料桶，分别用于调节铁矾渣和煤粉的输出量。进一步，所述阳极内设置有多个冷却腔，所述冷却腔内容纳有冷却水。进一步，所述铁矾渣与煤粉的粒径均为200~500目。进一步，还包括绝缘套，所述绝缘套设置于所述枪体内，用于隔绝所述阴极与阳极。一种真空等离子闪速还原铁矾渣系统还原铁矾渣的方法，包括以下步骤：1）使用真空泵将真空室内抽真空；2）向等离子枪中通入氩气，产生高温等离子体后，向等离子枪内通入还原气，使等离子体成为还原性气氛；3）向送料装置中通入氩气，并将铁渣粉和煤粉按一定比例送至进料通道中，高温高速等离子体在极短的时间内与铁矾渣、煤粉反应并将反应后的生成物送至真空室中，真空室为真空环境，生成物由于粒子密度及粒径不同，飞行的距离不同，分别落入不同的回收漏斗中；4）真空室排出的尾气经冷却，分别得到易挥发金属和冷却后的尾气；5）将冷却后的尾气送至气体分离提取装置中处理，得到氩气和还原气，并将所述氩气和还原气送至等离子枪中。本专利技术的有益效果在于：通过调节煤粉的比例跟还原气的流量，能够有效还原铁矾渣；反应迅速高效，能够实现闪速还原，显著提高了生产率；安全可靠无污染，有效实现铁矾渣中二次资源的综合回收利用。附图说明图1为本专利技术真空等离子闪速还原铁矾渣系统整体结构图。图2为本专利技术真空室内部结构图。图3为本专利技术等离子枪结构示意图。图4为本专利技术阳极剖视图。其中，送料装置1，等离子枪2，储气罐3，气体冷却装置4，气体分离提取装置5，氩气瓶6，还原气瓶7，真空室8，易挥发金属回收装置9，真空泵10，真空室外壁11，等离子体与铁矾渣及煤粉的混合体12，回收漏斗13，出料口14，枪体111，阴极112，进料通道113，阳极114，冷却水115，喷口116。具体实施方式为了使本领域技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合具体实施例对本专利技术作进一步的详细说明。请注意，下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。根据本专利技术的一个方面，本专利技术提供了一种真空等离子闪速还原铁矾渣系统，图1为本专利技术真空等离子闪速还原铁矾渣系统整体结构图，如图1所示，主要包括：等离子枪、真空室和真空泵。根据本专利技术的具体实施例，图3为本专利技术等离子枪结构示意图，如图3所示，所述等离子枪包括：枪体、设置于所述枪体内的阴极和与所述枪体连接的阳极，所述阴极与所述阳极均设置有相互配合放电的圆弧结构，所述圆弧结构间具有一定间隙，供介质气体通过；所述阳极上设置有进料通道，所述阳极的轴向方向设置有喷口，所述喷口分别与所述间隙、进料通道连通；具体的，阴极以螺纹连接的方式连接在枪体之中，阳极固定在枪体上，阴极与阳极之本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种真空等离子闪速还原铁矾渣系统，其特征在于，包括：等离子枪、真空室和真空泵，其中，所述等离子枪包括：枪体、设置于所述枪体内的阴极和与所述枪体连接的阳极，所述阴极与所述阳极均设置有相互配合放电的圆弧结构，所述圆弧结构间具有一定间隙，供介质气体通过；所述阳极上设置有进料通道，所述阳极的轴向方向设置有喷口，所述喷口分别与所述间隙、进料通道连通；所述阳极的末端设置于所述真空室的侧壁上，所述真空室的底部设置有多个回漏斗，用于回收不同位置的生成物；所述回收漏斗的底部设置有出料口；所述真空泵与所述真空室连接。

【技术特征摘要】
1.一种真空等离子闪速还原铁矾渣系统，其特征在于，包括：等离子枪、真空室和真空泵，其中，所述等离子枪包括：枪体、设置于所述枪体内的阴极和与所述枪体连接的阳极，所述阴极与所述阳极均设置有相互配合放电的圆弧结构，所述圆弧结构间具有一定间隙，供介质气体通过；所述阳极上设置有进料通道，所述阳极的轴向方向设置有喷口，所述喷口分别与所述间隙、进料通道连通；所述阳极的末端设置于所述真空室的侧壁上，所述真空室的底部设置有多个回漏斗，用于回收不同位置的生成物；所述回收漏斗的底部设置有出料口；所述真空泵与所述真空室连接。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：气体冷却装置和易挥发金属回收装置，所述真空泵通过所述气体冷却装置与所述真空室连接，所述气体冷却装置用于冷却所述真空室中排出的尾气；所述气体冷却装置的底部固定连接有所述易挥发金属回收装置。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，还包括：气体分离提取装置和储气罐，所述气体分离提取装置与所述真空泵连接，所述气体分离提取装置对冷却后的尾气进行处理，得到氩气和还原气；所述气体分离提取装置与所述储气罐连接，将所述氩气和还原气送至所述储气罐中；所述储气罐与所述等离子枪连接。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：氩气瓶和还原气瓶，其中，所述氩气瓶和还原气瓶分别与所述等离子枪连接。5.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晶晨，王志军，陈珊，杨玉地，侯傲，吴道洪，
申请(专利权)人：神雾科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11