盐酸浸取法制备金红石用三相流态化连续反应装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种盐酸浸取法制备金红石用三相流态化连续反应装置，包括流态化反应器、钛精矿加料系统、液体进入系统和酸解液循环系统，还包括气体进入系统，所述的流态化反应器为气液固三相流态化反应器，包括自下而上顺序布置的气液分布段、反应段、沉降段和扩大段，设置有钛精矿进料口、气体进料口、液体进料口、酸解液进料口、溢流口和尾气出口。本发明专利技术装置原料适应性强、液固搅拌充分、母液产生量少、反应时间短且能连续化生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种在盐酸浸取法制备人造金红石的生产过程中使用的气液固三相接触的流态化连续反应装置，属于化工机械领域。
技术介绍
金红石是较纯的二氧化钛，一般含二氧化钛在95%以上，由于它具有耐高温、耐低温、耐腐蚀、高强度、小比重等优异性能，而得到广泛运用。但是现有天然金红石资源严重短缺，一般都用人造金红石来代替。人造金红石又称合成金红石，系指利用化学加工方法，将钛精矿中的大部分铁及钙、镁等成分分离出去所生产的一种在成分和结构性能上与天然金红石相同的富钛原料，其TiO2含量视加工工艺之不同在889Γ96%之间波动，是天然金红石的优质代用品。国内外常用的生产人造金红石的方法有盐酸浸取法、硫酸浸取法、锈蚀法、选择氯化法等，其中盐酸浸出法具有浸出速度快、除杂能力强、产品品位高、盐酸可实现循环利用等优点，并且工艺技术、设备、经济和环保方面都能符合工业生产要求，因此盐酸法是人造金红石生产中最常用的方法。盐酸法人造金红石的生产主要是通过钛精矿与盐酸反应，选择性地将钛精矿中的铁、钙、镁、钒、锰等杂质浸出分离，从而得到TiO2含量较高的人造金红石，其反应式如下:Fe0.Ti02+2HCl=2FeCl2+Ti02+ H2OCa0.Ti02+2HCl=2CaCl2+Ti02+ H2OMg0.Ti02+2HCl=2MgCl2+Ti02+ H2OMn0.Ti02+2HCl=2MnCl2+Ti02+ H2O 经过多年的技术积累，目前国内盐酸浸取法制备人造金红石形成了两种方法:蒸煮球加压浸取和液固流态化常压浸取。蒸煮球加压浸取是将钛精矿在0.2^0.3MPa压力的蒸煮球中于13(T140°C温度下反应，除去其中的铁、钙、镁、锰等大多数杂质成分，得到较高品位的人造金红石产品。但这种蒸煮球加压浸取方法存在许多不足:(1)只能间歇生产，无法实现生产的连续化；(2)生产过程中，蒸煮球不停转动对其中的反应物料进行搅拌，导致人造金红石产品机械细化，使其难以用于沸腾氯化的原料，只能在电焊条、搪瓷等低端领域使用；(3)蒸煮球制造复杂且造价高，且单台产能小，产业化放大困难，当产能扩大时，需要多台相同或类似设备并联，因此占地面积大、投资增加、成本升高，而单台蒸煮球增大到一定体积时，通过机械搅拌很难实现液固充分接触的有效搅动，影响反应速度和反应效率，直接影响到生产的扩能；(4)通过加入蒸汽对反应物料加热，蒸汽在蒸煮球内冷凝为水，导致反应体系盐酸的酸度进一步降低，反应速度降低、反应周期变长，而且也使得人造金红石母液中氯化铁的浓度降低，对其资源化利用带来负面影响。液固流态化常压浸取是利用循环盐酸作为动力源，蒸汽作为热源对循环盐酸加热，保证反应温度恒定。循环盐酸在泵的输送下，从流态化反应器的底部进入，与从反应器顶部加入的钛精矿原料形成逆向混合，循环盐酸的动力保证原料始终处于流化状态，钛精矿与盐酸充分接触完成浸取反应。液固流态化常压浸取虽然可实现单台装置的大型化，液固两相流态化接触混合搅拌替代了蒸煮球工艺的机械搅拌，可以降低人造金红石的细化率，但是由于使用盐酸循环泵作为动力来维持反应器流态化状态和溢流口溢流量，循环盐酸的粘度和密度会随反应时间的推移发生变化，反应器内部固体原料的流态化属性也会随之改变，就必须随时调整盐酸循环泵的流量，增加了操作和控制的难度；同时，液固流态化对钛精矿原料的粒度要求高，原料的适应性不强，所用的钛精矿原料粒度分布必须控制在很窄的范围内才能获得较好的流态化效果；另外，由于钛精矿盐酸浸取是一个慢过程，强化这个过程、加快酸浸时间最有效的方法就是提高浸出温度，但是在常压下进行流态化浸出温度只能控制在浸出液沸点以下，一般小于110°c，因此其反应速度较慢、浸出时间很长。在人造金红石的生产过程中，其分离出的母液可以直接喷雾热解为氧化铁从而使母液得到资源化利用。但是现有的人造金红石制备方法得到的母液铁离子浓度很低，将其直接喷雾热解为氧化铁能耗很高，70%的热量都用于水的蒸发，能耗高，经济效益差。
技术实现思路
本专利技术的目的就在于克服现有盐酸浸取法制备人造金红石技术中存在的反应温度低、反应时间长、液固相搅拌不均勻、原料适应性较差、母液中铁含量低难以资源化利用、盐酸外部加热循环的操作困难等不足，提供一种原料适应性强、液固搅拌充分、母液产生量少、反应时间短且能连续化生产的气液固三相流态化连续反应装置，用于盐酸浸取法制备人造金红石的生产过程中。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种盐酸浸取法制备金红石用三相流态化连续反应装置，它包括流态化反应器、钛精矿加料系统、液体进入系统、酸解液循环系统和气体进入系统，所述的流态化反应器为气液固三相流态化反应器，包括自下而上顺序布置的气液分布段、反应段、沉降段和扩大段，设置有钛精矿进料口、气体进料口、液体进料口、酸解液进料口、溢流口和尾气出口，钛精矿进料口与钛精矿加料系统连接，气体进料口与气体进入系统连接，液体进料口与液体进入系统连接，酸解液进料口和溢流口与酸解液循环系统连接。其中，所述钛精矿进料口设置在所述反应段的下部，所述气体进料口、液体进料口、酸解液进料口设置在所述气液分布段的下部，所述溢流口设置在所述扩大段的下部，所述尾气出口设置在所述扩大段的顶部。所述气体进料口位于液体进料口上方。为了使流态化反应器内部的流体均匀分布，防止流体的不良初始分布使传递效率急剧下降，在所述流态化反应器内还设置有位于气液分布段的分布器和筛网，所述的分布器包括分布管和分布板。本专利技术一种盐酸浸取法制备金红石用三相流态化连续反应装置，所述的气体进入系统包括氯化氢气体进入系统和空气进入系统，所述的氯化氢气体进入系统包括氯化氢缓冲罐和氯化氢压缩机，所述的空气进入系统包括空气压缩机和空气加热器。所述的钛精矿加料系统包括钛精矿料仓、 钛精矿预混槽和防腐砂浆泵。所述的液体进入系统包括盐酸储槽和盐酸泵。所述的酸解液循环系统包括上循环管、下循环管和循环过滤器。本专利技术所述的一种盐酸浸取法制备金红石用三相流态化连续反应装置，还包括尾气处理系统，尾气处理系统包括冷凝器、水洗塔和碱洗塔，尾气处理系统和所述的流态化反应器的尾气出口连接。与现有技术相比，本专利技术的优点在于: 本专利技术根据未反应的钛精矿和反应完后生成的人造金红石二者比重的不同，通过调节气液的流速，在反应器内实现了人造金红石与钛精矿的同步分离，实现了人造金红石的连续化生产。通常，钛精矿的比重为4.7，而人造金红石比重为3.6左右，在钛精矿物料进入反应器下部后，于反应段在上升的气流与液流作用下呈流态化状态，当固体物料(主要是未反应的钛精矿和反应完成后生成的人造金红石)上升至扩大段时，由于反应器直径变大导致其气液流速降低，因此固体物料受到向上的流体作用力变弱，此时，通过控制适当的气液流速，让比重较大的未反应钛精矿沉降至反应段继续进行酸浸出反应，而反应完成后得到的比重较小的人造金红石则在气液流体的作用下继续上升至溢流口进入循环过滤器中分离出人造金红石产品。本专利技术提供的气液固三相流态化反应器对现有的人造金红石反应器结构进行了重大的改进，采用气液固三相流态化强化钛精矿和盐酸的反应，取消了盐酸加热系统，以压缩热空气作为热源和搅拌动力，使反应过程具备接触面积大、混合均匀、传热传质效果好和温度易于控制等优点。反应器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种盐酸浸取法制备金红石用三相流态化连续反应装置，包括流态化反应器、钛精矿加料系统、液体进入系统和酸解液循环系统，其特征在于：还包括气体进入系统，所述的流态化反应器为气液固三相流态化反应器，包括自下而上顺序布置的气液分布段、反应段、沉降段和扩大段，设置有钛精矿进料口、气体进料口、液体进料口、酸解液进料口、溢流口和尾气出口，钛精矿进料口与钛精矿加料系统连接，气体进料口与气体进入系统连接，液体进料口与液体进入系统连接，酸解液进料口和溢流口与酸解液循环系统连接。

【技术特征摘要】
1.一种盐酸浸取法制备金红石用三相流态化连续反应装置，包括流态化反应器、钛精矿加料系统、液体进入系统和酸解液循环系统，其特征在于:还包括气体进入系统，所述的流态化反应器为气液固三相流态化反应器，包括自下而上顺序布置的气液分布段、反应段、沉降段和扩大段，设置有钛精矿进料口、气体进料口、液体进料口、酸解液进料口、溢流口和尾气出口，钛精矿进料口与钛精矿加料系统连接，气体进料口与气体进入系统连接，液体进料口与液体进入系统连接，酸解液进料口和溢流口与酸解液循环系统连接。2.根据权利要求1所述的一种盐酸浸取法制备金红石用三相流态化连续反应装置，其特征在于:所述钛精矿进料口设置在所述反应段的下部，所述气体进料口、液体进料口、酸解液进料口设置在所述气液分布段的下部，所述溢流口设置在所述扩大段的下部，所述尾气出口设置在所述扩大段的顶部。3.根据权利要求1或2所述的一种盐酸浸取法制备金红石用三相流态化连续反应装置，其特征在于:所述气体进料口位于液体进料口上方。4.根据权利要求1所述的一种盐酸浸取法制备金红石用三相流态化连续反应装置，其特征在于:所述的流态化反应器还设置有位于气液分布段的分布...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗云，颜华，尹健，邓科，孙永贵，唐勇，
申请(专利权)人：宜宾天原集团股份有限公司，宜宾海丰和锐有限公司，
类型：发明
国别省市：