一种湿法冶金浸出反应装置及浸出含钒原料的方法与流程

本发明涉及湿法冶金领域，具体涉及一种湿法冶金浸出反应装置及浸出含钒原料的方法。

背景技术：

目前大多数矿物分解、提取和除杂都采用湿法工艺。湿法冶金是将矿石、经选矿富集的精矿或其他金属矿物原料经与水溶液或其他液体相(酸性介质或碱性介质)接触，通过化学反应或有机溶剂萃取等方式，使原料中所含有的有用金属转入液相，再对液相中所含有的各种有用金属进行分离富集，最后以金属或其他化合物的形式加以回收的方法。主要包括浸出、液固分离、溶液净化、溶液中金属提取及废水处理等单元操作过程。

现有的湿法冶金工业生产过程中会产生大量高盐氨氮废水、尾渣及有害气体，三废末端治理代价大，难以适应清洁生产需求。而减少水的添加量，降低液固比，则会增加反应介质粘度和金属矿物密度，导致搅拌混合不均、接触不充分，进而出现金属矿物转化率降低等问题。而现有的湿法冶金浸出反应装置难以解决上述问题。，

技术实现要素：

鉴于现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种湿法冶金浸出反应装置及浸出含钒原料的方法，实现了对低液固比物料的充分搅拌混合和均匀加热，强化了对高粘度介质的反应，提高了反应效率，同时实现了清洁生产以及资源化再利用，具有良好的应用前景。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种湿法冶金浸出反应装置，所述装置包括倾斜设置的釜体，釜体外部设有釜体夹套，所述夹套上沿物料传送方向依次设有三个蒸汽入口，所述釜体上设有进料口和出料口，所述出料口连通有负压装置，所述釜体内部设有搅拌叶片，所述釜体与动力驱动装置连接，并由动力驱动装置驱动转动。

本发明提供的湿法冶金浸出反应装置，利用动力液压装置、液压管和旋转轴构成的动力驱动装置，提供了强大的搅拌动力。搅拌过程中叶片随着釜体的旋转对物料搅拌进行反应，且搅拌叶片和釜体内壁呈现出的一定的弧度，能够强化搅拌效果，可以实现低液固比物料的充分混合，尤其对高粘度介质反应起到很好的强化作用。本发明在釜体上不同区域设置了三个加热口，实现了对反应的均匀加热和更好的温度控制。浸出过程中产生的气体可以通过负压装置及时排出，收集后可进行资源化再利用。与现有的浸出装置相比，反应更高效、清洁，具有更好的经济效益。

优选地，所述搅拌叶片与釜体内壁呈现一定的弧度，以实现对反应物料更充分的搅拌，使反应进行的更块。

优选地，所述动力驱动装置包括依次连接的动力液压装置、液压管和旋转轴，所述旋转轴与釜体相连，控制釜体的转动。

本发明中，所述搅拌叶片在釜体内与釜体固定连接，当釜体由动力驱动装置驱动转动时，搅拌叶片随之转动，进而实现对物料的搅拌。本发明所述搅拌叶片具有独特的结构，且其和釜体内壁呈现一定的弧度，当物料从进料口进入时，控制釜体(搅拌叶片)旋转，物料能够被输送入釜体，在搅拌的状态下进行反应，当反应完成后，控制釜体(搅拌叶片)向相反的方向旋转，此时物料被叶片从出料口送出。

本发明所述物料传送方向为反应完成后物料从釜体内传送至出料口的方向。

优选地，所述釜体夹套外部设有轮带和托轮；搅拌过程中，在动力驱动装置的驱动下釜体进行转动，在轮带和托轮的配合下，釜体夹套与釜体一起转动，但其转动的方向与釜体的转动方向相反。

优选地，所述动力驱动装置包括两根液压管，通过动力液压装置的驱动，其与旋转轴、轮带之间进行配合，实现釜体和釜体夹套的转动。

优选地，所述釜体底部设有固定支架，以实现对整个釜体和釜体夹套的固定。

优选地，所述釜体夹套上设有疏水口，用于排出蒸汽产生的冷凝水。

优选地，所述釜体夹套上设有测温口，用于对釜体内的温度进行检测。

优选地，所述釜体倾斜的角度为15-30°，例如可以是15°、18°、20°、23°、25°、28°或30°等，在上述角度范围内，有利于物料的输送和搅拌，浸出效果更好。

优选地，所述出料口和进料口可以分别设置在釜体上，也可以共用一个入口。当二者为同一个入口时，进料时物料从入口进入釜体，反应结束后，通过控制搅拌叶片的转动方向，将物料从之前的入口排出。

第二方面，本发明提供一种浸出含钒原料的方法，利用第一方面所述的湿法冶金浸出反应装置进行浸出，所述方法为：将反应物料从进料口加入装置中，从三个蒸汽入口通入蒸汽对釜体进行加热，同时开启动力驱动装置控制釜体旋转，利用搅拌叶片对物料搅拌进行反应，反应完成后，将反应后的物料从出料口排出。

优选地，本发明通过控制釜体向相反的方向(相对于转动进行搅拌的方向)旋转，将反应后的物料从出料口排出。

优选地，本发明利用所述负压装置对反应过程中产生的气体进行吸收。

优选地，本发明在通入蒸汽进行加热后，通过釜体夹套上的测温口进行温度检测。

优选地，本发明通过釜体夹套上的疏水口排出冷凝水。

优选地，本发明通过控制旋转轴的转速及转动方向来控制物料在装置中的停留时间。

优选地，所述反应物料为含钒物料、铵化剂和水。

优选地，所述铵化剂为固态，例如可以是碳酸铵、碳酸氢铵、硫酸铵或磷酸铵等，但非仅限于此，其他能用于铵化浸出含钒物料的铵化剂同样适用于本发明。

优选地，所述铵化剂的添加量为含钒物料质量的10-60％，例如可以是10％、20％、30％、40％、50％或60％，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举。

优选地，所述水的添加量为含钒物料质量的15-35％，例如可以是15％、20％、25％、30％或35％，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举。

优选地，所述搅拌的转速为10-25r/min，例如可以是10r/min、13r/min、15r/min、18r/min、20r/min、23r/min或25r/min，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举。

优选地，所述微负压装置的压力为-30～-10pa，例如可以是-30pa、-25pa、-20pa、-15pa或-10pa，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举。

本发明在上述浸出含钒原料的过程中，通常需要加入过量的铵化剂，当加入的铵化剂为碳酸铵和/或碳酸氢铵等一定温度下易分解的铵盐时，优选进行铵化反应和脱铵反应两个阶段，铵化反应过程中，在较低的温度下含钒原料和铵盐发生反应，钒元素被浸出；脱铵反应过程中，多余的铵盐在较高温度下分解，生成氨气等气体，然后通过微负压装置的作用排出釜体。

上述脱铵反应以及脱铵反应的温度和时间可根据铵化剂的种类进行具体的选择，当选择的铵化剂难以分解时，只进行铵化反应一个阶段。

优选地，所述铵化反应的温度为35-50℃，例如可以是35℃、38℃、40℃、43℃、45℃、48℃或50℃，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举。

优选地，所述铵化反应的时间为2-4h，例如可以是2h、2.3h、2.5h、2.8h、3h、3.3h、3.5h、3.8h或4h，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举。

优选地，所述脱铵反应的温度为85-95℃，例如可以是85℃、88℃、90℃、93℃或95℃，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举。

优选地，所述脱铵反应的时间为1-2h，例如可以是1h、1.3h、1.5h、1.8h或2h，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举。

作为优选的技术方案，本发明所述浸出含钒原料的方法为：将含钒物料、铵化剂和水从进料口加入装置中，从三个蒸汽入口通入蒸汽将釜体加热至35-50℃，同时开启动力驱动装置控制釜体旋转，利用搅拌叶片对物料搅拌进行铵化反应，搅拌的转速为10-25r/min，铵化反应的时间为2-4h，铵化反应完成后，控制通入蒸汽的温度至85-95℃，继续对物料搅拌进行脱铵反应1-2h，反应完成后，控制釜体向相反的方向旋转，将反应后的物料从出料口排出；反应过程中控制微负压装置的压力为-30～-10pa，对反应过程中产生的气体进行吸收。

与现有技术方案相比，本发明至少具有以下有益效果：

(1)与传统反应设备相比，本发明提供的装置可以实现低液固比物料的充分混合，尤其对高粘度介质反应起到很好的强化作用，可提高反应效率40-60％。

(2)本发明提供的装置在不同区域设有三个加热入口，可以更好的对反应物料进行均匀加热，对反应过程进行更好的温度控制。

(3)本发明提供的装置设有负压装置，可以将反应过程中产生的气体进行收集处理，且收集的气体可以用于制备其他产品，实现了清洁生产以及资源化再利用，具有良好的应用前景。

附图说明

图1是本发明实施例1提供的湿法冶金浸出反应装置的结构示意图；

图中：1-动力液压装置，2-液压管，3-釜体夹套，4-蒸汽入口，5-搅拌叶片，6-蒸汽入口，7-测温口，8-蒸汽入口，9-轮带，10-进料口，11-负压装置，12-出料口，13-托轮，14-固定支架，15-疏水口，16-旋转轴。

下面对本发明进一步详细说明。但下述的实例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下：

实施例1

如图1所示，本实施例提供了一种湿法冶金浸出反应装置，所述装置包括倾斜设置的釜体，釜体外部设有釜体夹套3，所述夹套3上沿物料传送方向依次设有蒸汽入口4、蒸汽入口6和蒸汽入口8，所述釜体上设有进料口10和出料口12，所述出料口12连通有负压装置11，所述釜体内部设有搅拌叶片5，所述釜体与动力驱动装置连接，并由动力驱动装置驱动转动；

所述动力驱动装置包括依次连接的动力液压装置1、液压管2和旋转轴16，所述旋转轴16与釜体相连；

所述釜体夹套上设有疏水口15和测温口7，夹套外部设有轮带9和托轮13，底部设有固定支架14；

所述釜体倾斜的角度为15°，所述出料口和进料口为同一入口。

实施例2

本实施例提供了一种浸出含钒原料的方法，利用实施例1中提供的湿法冶金浸出反应装置进行，所述方法为：

将钒渣焙烧熟料、固态碳酸氢铵和水从进料口10加入装置中，控制固态碳酸氢铵的加入量为钒渣焙烧熟料质量的50％，水的加入量为钒渣焙烧熟料质量的30％，然后从蒸汽入口4、6、8中通入水蒸气，将釜体加热至40℃，同时开启动力驱动装置控制釜体旋转，利用搅拌叶片5对物料搅拌进行铵化反应，搅拌的转速为20r/min，铵化反应的时间为3h，铵化反应完成后，控制通入蒸汽的温度，将釜体加热至90℃，搅拌的转速为15r/min，继续对物料搅拌进行脱铵反应1.5h，反应完成后，控制釜体向相反的方向旋转，将反应后的物料从出料口12排出；反应过程中控制微负压装置11的压力为-15pa，对反应过程中产生的气体进行吸收；反应过程中通过疏水口15排出冷凝水，通过测温口7进行温度检测。

实施例3

本实施例提供了一种浸出含钒原料的方法，利用实施例1中提供的湿法冶金浸出反应装置进行，所述方法为：

将钒渣焙烧熟料、固态碳酸铵和水从进料口10加入装置中，控制固态碳酸氢铵的加入量为钒渣焙烧熟料质量的35％，水的加入量为钒渣焙烧熟料质量的20％，然后从蒸汽入口4、6、8中通入水蒸气，将釜体加热至35℃，同时开启动力驱动装置控制釜体旋转，利用搅拌叶片5对物料搅拌进行铵化反应，搅拌的转速为25r/min，铵化反应的时间为2.5h，铵化反应完成后，控制通入蒸汽的温度，将釜体加热至95℃，搅拌的转速为20r/min，继续对物料搅拌进行脱铵反应1.2h，反应完成后，控制釜体向相反的方向旋转，将反应后的物料从出料口12排出；反应过程中控制微负压装置11的压力为-20pa，对反应过程中产生的气体进行吸收；反应过程中通过疏水口15排出冷凝水，通过测温口7进行温度检测。

实施例4

本实施例提供了一种浸出含钒原料的方法，利用实施例1中提供的湿法冶金浸出反应装置进行，所述方法为：

将钒渣焙烧熟料、固态铵化剂(碳酸铵和碳酸的混合物)和水从进料口10加入装置中，控制固态铵化剂的加入量为钒渣焙烧熟料质量的10％，水的加入量为钒渣焙烧熟料质量的15％，然后从蒸汽入口4、6、8中通入水蒸气，将釜体加热至50℃，同时开启动力驱动装置控制釜体旋转，利用搅拌叶片5对物料搅拌进行铵化反应，搅拌的转速为10r/min，铵化反应的时间为4h，铵化反应完成后，控制通入蒸汽的温度，将釜体加热至85℃，搅拌的转速为25r/min，继续对物料搅拌进行脱铵反应2h，反应完成后，控制釜体向相反的方向旋转，将反应后的物料从出料口12排出；反应过程中控制微负压装置11的压力为-30pa，对反应过程中产生的气体进行吸收；反应过程中通过疏水口15排出冷凝水，通过测温口7进行温度检测。

实施例5

本实施例提供了一种浸出含钒原料的方法，利用实施例1中提供的湿法冶金浸出反应装置进行，所述方法为：

将钒渣焙烧熟料、固态铵化剂(磷酸铵)和水从进料口10加入装置中，控制固态铵化剂的加入量为钒渣焙烧熟料质量的50％，水的加入量为钒渣焙烧熟料质量的30％，然后从蒸汽入口4、6、8中通入水蒸气，将釜体加热至40℃，同时开启动力驱动装置控制釜体旋转，利用搅拌叶片5对物料搅拌进行铵化反应，搅拌的转速为18r/min，铵化反应的时间为3.5h，铵化反应完成后，控制釜体向相反的方向旋转，将反应后的物料从出料口12排出；反应过程中控制微负压装置11的压力为-20pa，对反应过程中产生的气体进行吸收；反应过程中通过疏水口15排出冷凝水，通过测温口7进行温度检测。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细结构特征，但本发明并不局限于上述详细结构特征，即不意味着本发明必须依赖上述详细结构特征才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。