一种多金属蒸气真空梯级冷凝方法及系统技术方案

本发明专利技术属于金属真空冷凝分离技术领域，涉及一种多金属蒸气真空梯级冷凝方法及系统，通过在真空冷凝器中建立不同温度场，结合复杂多金属饱和蒸气压差，将金属蒸气梯级冷凝，同时将尾气循环利用，实现对金属熔池进行补热。其中，对不同温度场划分为低温区、中温区、高温区，通过水冷罩形成低温区，将部分低熔点金属冷凝为固体富集，通过水冷盘管形成中低温区，将部分金属冷凝为液相排出，金属熔池形成高温区，并利用不同金属液饱和蒸气压差和密度差控制重金属液从熔池底部排除，实现了多金属蒸气的捕集与分离。的捕集与分离。的捕集与分离。

【技术实现步骤摘要】
一种多金属蒸气真空梯级冷凝方法及系统


[0001]本专利技术属于金属真空冷凝分离
，涉及一种多金属蒸气真空梯级冷凝方法及系统。

技术介绍

[0002]炼钢过程或铅、锌冶炼过程通常会产生含多种金属的高温蒸气，经常规冷却除尘后会生成含Pb、Zn、Cd等重金属粉尘或污泥，依据发改委2021年1月公布的《国家危险废物名录(2021年版)》中，该类粉尘已正式被划分为HW23危险废弃物，需要投入较高的二次处置成本，同时蒸气中的资源与能源也未得到重复的回收与再利用。因此市场亟需一种针对复杂多金属蒸气的冷却系统，实现对金属的捕集与分离，同时对蒸气中的能源循环利用。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术的目的在于解决复杂多金属蒸气的捕集与分离问题，提供一种多金属蒸气真空梯级冷凝方法及系统。
[0004]为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0005]一种多金属蒸气真空梯级冷凝方法，在真空冷凝器中自下而上依次设置高温区、中温区、低温区；将多金属蒸气依次流经高温区、中温区、低温区，通过控制真空冷凝器中各区域的温度，利用不同金属的冷凝温度差，在高温区、中温区、低温区分别进行冷凝分离。
[0006]进一步，通过控制真空冷凝器内的气压，利用不同金属之间的饱和蒸气压差，使部分金属蒸气在高温区冷凝并形成金属液，并利用不同金属液的密度差，在高温区底部设置排液口，将底部的金属液排出。
[0007]进一步，所述高温区的温度大于主金属液相温度100～250℃，所述主金属为高温区中体积占比大于50％的金属液。
[0008]进一步，控制真空冷凝器内的气压在主金属饱和蒸气压以下，使高温区中金属液重复蒸发。
[0009]进一步，所述中温区采用水冷盘管进行冷却，水冷盘管中的冷却水采用上进下出的流向，与多金属蒸气形成对流换热，并控制水冷盘管温度小于主金属液相温度100～150℃。
[0010]进一步，将真空冷凝器排出的尾气进行回收，用于对高温区加热。
[0011]一种多金属蒸气真空梯级冷凝系统，包括真空冷凝器，所述真空冷凝器包括真空罐、设于真空罐底部的金属熔池、设于真空罐中部的水冷盘管、设于真空罐顶部的水冷罩；所述金属熔池上设有进气管，所述水冷罩上设有出气管；所述水冷盘管下方还设有冷凝液收集盘，所述金属熔池、冷凝液收集盘的底部均设有排液口。
[0012]进一步，还包括内部设有冷却水的水冷套；所述水冷套套设于进气管上。
[0013]进一步，还包括尾气回收装置，所述尾气回收装置包括依次串接的水洗池、真空泵、烧嘴；所述出气管与水洗池连通；所述金属熔池下方设有加热室，所述烧嘴设于加热室
中；所述加热室上还设有排气口。
[0014]进一步，所述进气管与水平方向呈20～45
°
倾角，采用水平倾角设计，使金属液不产生回流，并减小进气端阻力。
[0015]本专利技术的有益效果在于：
[0016]1)本专利技术针对冶金还原过程产生的多金属蒸气，通过在真空冷凝器中构建不同温度场，对不同温度场划分为低温区、中温区、高温区，通过水冷罩形成低温区，将部分低熔点金属冷凝为固体富集，通过水冷盘管形成中低温区，将部分金属冷凝为液相排出，金属熔池形成高温区，并利用不同金属液饱和蒸气压差和密度差控制重金属液从熔池底部排除。多金属蒸气在金属熔池第一次降温，在水冷盘管第二次降温，在水冷罩第三次降温，形成三个梯级的冷凝分离效果，将金属蒸气梯级冷凝分别回收，同时将冷凝后的气体通过水洗过滤后对金属熔池进行补热循环利用。
[0017]2)本专利技术可广泛应用于铅、锌、铜以及其他金属的碳热还原过程产生的多金属蒸气分离与捕集，也适用于含铅、锌、镉以及其他重金属粉尘、炉渣、浸出渣等固体废弃物的直接还原或熔融还原工艺下的烟气冷凝，同时，对冶金企业环保也具有重大参考意义。
[0018]本专利技术的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本专利技术的实践中得到教导。本专利技术的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
[0019]为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作优选的详细描述，其中：
[0020]图1为本专利技术中多金属蒸气真空梯级冷凝系统示意图；
[0021]附图标记：1
‑
进气管；2
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金属熔池；3
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水冷盘管；4
‑
出气管；5
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水洗池；6
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真空泵；7
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尾气管；8
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烧嘴；9
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排气口；10
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水冷罩；11
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进水端；12
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出水端；13
‑
冷凝液收集盘；14
‑
上部排液口；15
‑
底部排液口。
具体实施方式
[0022]以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0023]其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利技术的限制；为了更好地说明本专利技术的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
[0024]本专利技术实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本专利技术的描
述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利技术的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
[0025]实施例1
[0026]请参阅图1，为一种多金属蒸气真空梯级冷凝系统，包括真空冷凝器，真空冷凝器包括真空罐、设置在真空罐底部的金属熔池2、设置在真空罐中部的水冷盘管3、设置在真空罐顶部的水冷罩10；金属熔池2上安装有与水平方向呈30
°
的进气管1，水冷罩10上安装有出气管4；水冷盘管3下方还安装有冷凝液收集盘13，金属熔池2的底部设置有底部排液口15，冷凝液收集盘13的底部设置有上部排液口14；进气管1上还套装有内部设有冷却水的水冷套。水冷盘管3中的冷却水从上本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多金属蒸气真空梯级冷凝方法，其特征在于：在真空冷凝器中自下而上依次设置高温区、中温区、低温区；将多金属蒸气依次流经高温区、中温区、低温区，通过控制真空冷凝器中各区域的温度，利用不同金属的冷凝温度差，在高温区、中温区、低温区分别进行冷凝分离。2.根据权利要求1所述的多金属蒸气真空梯级冷凝方法，其特征在于：通过控制真空冷凝器内的气压，利用不同金属之间的饱和蒸气压差，使部分金属蒸气在高温区冷凝并形成金属液，并利用不同金属液的密度差，在高温区底部设置排液口，将底部的金属液排出。3.根据权利要求2所述的多金属蒸气真空梯级冷凝方法，其特征在于：所述高温区的温度大于主金属液相温度100～250℃，所述主金属为高温区中体积占比大于50％的金属液。4.根据权利要求3所述的多金属蒸气真空梯级冷凝方法，其特征在于：控制真空冷凝器内的气压在主金属饱和蒸气压以下，使高温区中金属液重复蒸发。5.根据权利要求3所述的多金属蒸气真空梯级冷凝方法，其特征在于：所述中温区采用水冷盘管进行冷却，水冷盘管中的冷却水采用上进下出的流向，与多金属蒸气形成对流换热，并控制水冷盘管...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵忠宇，郭秀键，田文杰，倪晓明，
申请(专利权)人：中冶赛迪技术研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：