本发明专利技术涉及一种反应塔、使用方法和从含镁和/或钙碳酸盐矿中提取镁和/或钙的方法。反应塔包括反应塔本体，反应塔本体内设有本体腔体；进料口、蒸汽进口、出料口和气相出口，设于反应塔本体上且与本体腔体连通；搅拌轴和间隔设于搅拌轴上的若干搅拌桨叶，设于本体腔体内；多层塔板，设于本体腔体内且竖直方向间隔设置，搅拌轴贯穿多层塔板，搅拌轴与塔板之间设有间隙；塔板上还设有降液管。本发明专利技术特殊的塔内结构设计使得物料能够按照较为理想的方式接触反应，从而高效地实现含镁和/或钙碳酸盐矿中镁和/或钙的分离，含镁和/或钙碳酸盐矿中镁和/或钙的提取率高达97％，塔顶得到的气相产物中碳铵的浓度可达55wt％。
A reaction tower, method of use and method of extracting magnesium and / or calcium from magnesium and / or calcium bearing carbonate ore
【技术实现步骤摘要】
一种反应塔、使用方法和从含镁和/或钙碳酸盐矿中提取镁和/或钙的方法
本专利技术涉及无机化工生产
，具体涉及一种从含镁和/或钙碳酸盐矿中提取镁和/或钙的反应塔、使用方法和从含镁和/或钙碳酸盐矿中提取镁和/或钙的方法。
技术介绍
镁化合物产品在国民经济建设中有着举足轻重的作用和地位，并且随着社会的发展，节能、环保和新材料类产品形态愈发成为大的趋势。金属镁是仅次于钢铁和铝的第三大金属材料，镁及镁合金更是凭借其优异的各项性能被成为21世纪绿色工程金属材料。在冶金及耐火材料、橡胶工业和石化等领域中氧化镁有着非常广泛的应用，而以氢氧化镁为代表的无机阻燃剂取代原有的卤素类产品，正在成为一个高速发展的产品品类。我国的镁资源储量位居世界第一位，但由于历史原因及相对落后的技术水平使得国内对于镁资源的利用显得有些低效、浪费，大量镁资源以低价的矿产或低阶镁盐产品的形式出口，经发达国家进一步加工后又以高附加值的镁盐产品进口回来。我国生产镁化合物的原料主要有固体矿物和液体矿两种。液体矿以海水、地下卤水、盐湖卤水为主。固体矿则以菱镁矿、白云石矿、水镁石矿为主。针对固体矿镁资源特别是以菱镁矿和白云石矿为代表的碳酸盐类矿石，为获得其中的镁，第一步便是通过煅烧的方式将碳酸镁分解成氧化镁，然后依据不同的产品方向进行不同的工艺处理。煅烧镁盐矿石比较常见的设备有立窑、普通回转窑、隧道窑和沸腾炉等，随着技术的进步又出现了节能型回转窑和套筒窑。随着规模的扩大与降低成本的需求，回转窑成为了主要的煅烧设备。含镁碳酸盐矿石的分解都需要较高的温度，如菱镁矿在640℃左右开始分解，完全分解则需约900℃，为得到不同的产品类型，煅烧温度更是达到近2000℃。白云石由于含有碳酸钙，相应煅烧温度较菱镁矿会更高，工业上常规的煅烧温度在1100～1250℃，这样对于煅烧设备本身的性能也提出了很高的要求，所以，从矿石中通过煅烧提取镁是一个高能耗的过程。另外，矿石中其它各类杂质如氧化钙、氧化硅、氧化铁、氧化铝、锰等在煅烧过程中易被带入产品氧化镁中，不仅增加了分离提纯的难度，也影响到了产品品质。传统的煅烧工艺煅烧温度为700-1000℃，甚至更高，生产能耗成本非常高，由于传统煅烧工艺不能选择性的分离镁，使得很多杂质也会进入镁盐产品，从而降低了镁盐产品的品位。但是随着镁盐产品的精细化和市场对更多高附加价值的镁盐产品的需求，采用固相分离难以达到产品要求，研究者们试图通过液相分离含的方式，得到高产质的镁盐产品。专利CN105347703A介绍了一种采用铵盐溶液分解钙镁碳酸盐矿的方法，所述分解反应在串联的多级反应器或塔式反应器中进行，通过引入多级逆流串联反应釜或塔式反应器，解决了单级反应釜存在的水蒸发量大，能耗浪费，碳铵浓度偏低且不稳定的问题。但由于该方法单釜反应效率低，必须三个以上的反应釜串联才能达到工艺要求，设备投资大，工艺流程长。其次，由于该反应体系的反应温度有接近200℃，压力1.0Mpa，固液相体系，釜与釜之间很难找到合适的输送设备实现长期连续稳定的运行。专利CN104843756A介绍了一种类似填料塔方案的液相碳酸盐矿的分解方法，该方法将一定粒径的碳酸盐矿石作为填料/反应物装填到反应塔中，然后用铵盐溶液从塔顶进入反应塔参与反应。该专利技术在一个反应塔内实现碳酸盐矿的分解和氨的回收同步进行。但该方法铵盐及矿石的转化率偏低，并且作为填料的矿石在反应过程中会板结成块，物料反应不彻底，运行效率低且造成卸料困难。综上所述，含镁碳酸盐矿直接煅烧成本高、产品品质低，而液相分解较直接煅烧工艺更节能、经济，而开发一种合适的反应塔及工艺至关重要。
技术实现思路
本专利技术针对当前含镁和/或钙碳酸盐矿利用过程中出现的高能耗、高成本、低品质等问题，结合湿法碳酸盐矿分离方法，提供一种反应塔、使用方法和从含镁和/或钙碳酸盐矿中提取镁和/或钙的方法，所述反应塔有别于现有碳酸盐矿工艺设备，是一种物理上带有搅拌、多层塔板和特殊气体分布器，功能上同时具备气液传质和化学反应功能的反应塔，特殊的塔内结构设计使得物料能够按照较为理想的方式接触反应，从而高效地实现含镁和/或钙碳酸盐矿中镁和/或钙的分离，含镁和/或钙碳酸盐矿中镁和/或钙的提取率高达97％，塔顶得到的气相产物中碳铵的浓度可达55wt％。本专利技术是通过以下技术方案实现的：本专利技术第一方面提供一种反应塔，包括：反应塔本体，所述反应塔本体内设有本体腔体；进料口、蒸汽进口、出料口和气相出口，设于所述反应塔本体上且与所述本体腔体连通；搅拌轴和间隔设于所述搅拌轴上的若干搅拌桨叶，设于所述本体腔体内；多层塔板，所述多层塔板设于所述本体腔体内且竖直方向间隔设置，所述搅拌轴贯穿所述多层塔板，所述搅拌轴与所述塔板之间设有间隙；所述塔板上还设有降液管。优选地，还包括如下技术特征中的至少一项：1)所述反应塔还包括与所述进料口连通的进料分布器，所述进料分布器设于所述本体腔体内；2)所述反应塔还包括与所述蒸汽进口连通的蒸汽分布器，所述蒸汽分布器设于所述本体腔体内；3)所述进料口设于多层塔板中最顶层塔板的上方；4)所述蒸汽进口设于多层塔板中最底层塔板的下方；5)所述出料口设于所述反应塔本体的底部；6)所述气相出口设于所述反应塔本体的顶部；7)所述若干搅拌桨叶分布设于每一层塔板上；8)所述搅拌轴从塔顶贯穿近本体腔体的底部；9)位于塔板上的降液管长度小于位于塔板下的降液管长度；10)降液管的长度大于塔板间距；11)所述反应塔还包括卸料口，所述卸料口设于所述反应塔本体上且与所述本体腔体连通。更优选地，还包括如下技术特征中的至少一项：1)特征7)中，所述反应塔还包括若干压板，每一层塔板上设有一个压板，每个压板固定于所述搅拌轴上且设于该层塔板上的搅拌桨叶的下方；2)特征11)中，所述卸料口设于所述出料口的下方。本专利技术第二方面提供上述反应塔的使用方法，将待反应浆料从所述进料口通入所述本体腔体，水蒸汽从所述蒸汽进口通入所述本体腔体，反应得到的盐溶液和/或固相从所述出料口排出，气相从所述气相出口排出，其中，所述待反应浆料为含镁和/或钙碳酸盐矿粉和铵盐溶液的混合物。本专利技术第三方面提供一种从含镁和/或钙碳酸盐矿中提取镁和/或钙的方法，采用上述反应塔，将待反应浆料从所述进料口通入所述本体腔体，水蒸汽从所述蒸汽进口通入所述本体腔体，反应得到的盐溶液和/或固相物料从所述出料口排出，气相从所述气相出口排出，其中，所述待反应浆料为含镁和/或钙碳酸盐矿粉和铵盐溶液的混合物。反应方程式如下所示：MgCO3+2NH4X→MgX2+(NH4)2CO3MgCO3+(NH4)2Y→MgY+(NH4)2CO3CaCO3+(NH4)2Y→CaY2+(NH4)2CO3CaCO3+(NH4)2Y→CaY+(NH4)2CO3其中，X为一价阴离子；Y为二价阴离子；优选地本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种反应塔，其特征在于，包括/n反应塔本体(1)，所述反应塔本体(1)内设有本体腔体(2)；/n进料口(3)、蒸汽进口(4)、出料口(5)和气相出口(6)，设于所述反应塔本体(1)上且与所述本体腔体(2)连通；/n搅拌轴(7)和间隔设于所述搅拌轴(7)上的若干搅拌桨叶(8)，设于所述本体腔体(2)内；/n多层塔板(9)，所述多层塔板(9)设于所述本体腔体(2)内且竖直方向间隔设置，所述搅拌轴(7)贯穿所述多层塔板(9)，所述搅拌轴(7)与所述塔板(9)之间设有间隙(91)；所述塔板(9)上还设有降液管(92)。/n
【技术特征摘要】
1.一种反应塔，其特征在于，包括
反应塔本体(1)，所述反应塔本体(1)内设有本体腔体(2)；
进料口(3)、蒸汽进口(4)、出料口(5)和气相出口(6)，设于所述反应塔本体(1)上且与所述本体腔体(2)连通；
搅拌轴(7)和间隔设于所述搅拌轴(7)上的若干搅拌桨叶(8)，设于所述本体腔体(2)内；
多层塔板(9)，所述多层塔板(9)设于所述本体腔体(2)内且竖直方向间隔设置，所述搅拌轴(7)贯穿所述多层塔板(9)，所述搅拌轴(7)与所述塔板(9)之间设有间隙(91)；所述塔板(9)上还设有降液管(92)。
2.如权利要求1所述的反应塔，其特征在于，还包括如下技术特征中的至少一项：
1)所述反应塔还包括与所述进料口(3)连通的进料分布器(10)，所述进料分布器(10)设于所述本体腔体(2)内；
2)所述反应塔还包括与所述蒸汽进口(4)连通的蒸汽分布器(11)，所述蒸汽分布器(11)设于所述本体腔体(2)内；
3)所述进料口(3)设于多层塔板中最顶层塔板的上方；
4)所述蒸汽进口(4)设于多层塔板中最底层塔板的下方；
5)所述出料口(5)设于所述反应塔本体(1)的底部；
6)所述气相出口(6)设于所述反应塔本体(1)的顶部；
7)所述若干搅拌桨叶(8)分布设于每一层塔板(9)上；
8)所述搅拌轴(7)从塔顶贯穿近本体腔体(2)的底部；
9)位于塔板上的降液管长度小于位于塔板下的降液管长度；
10)降液管的长度大于塔板间距；
11)所述反应塔还包括卸料口(12)，所述卸料口(12)设于所述反应塔本体(1)上且与所述本体腔体(2)连通。
3.如权利要求2所述的反应塔，其特征在于，还包括如下技术特征中的至少一项：
1)特征7)中，所述反应塔还包括若干压板(13)，每一层塔板(9)上设有一个压板(13)，每个压板(13)固定于所述搅拌轴(7)上且设于该层塔板(9)上的搅拌桨叶(8)的下方；
2)特征11)中，所述卸料口(12)设于所述出料口(5)的下方。
4.如权利要求1至3任一项所述的反应塔的使用方法，其特征在于，将待反应浆料从所述进料口(3)通入所述本体腔体(2)，水蒸汽从所述蒸汽进口(4)通入所述本体腔体(2)，反应得到的盐溶液和/或固相从所述出料口(5)排出，气相从所述气相出口(6)排出，其中，所述待反应浆料为含镁和/或钙碳酸盐矿粉和铵盐溶液的混合物。
5.一种从含镁和/或钙碳酸盐矿中提取镁和/或钙的方法，其特征在于，采用权利要求1至3任...
【专利技术属性】
技术研发人员：钟劲光，吴明，
申请(专利权)人：龙岩紫云化学科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35
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