一种利用磷肥副产物制备冰晶石的系统的制作方法

本实用新型涉及冰晶石制备技术领域，具体涉及一种利用磷肥副产物制备冰晶石的系统。

背景技术：

磷肥是农作物的重要肥料，我国是磷肥生产和消费大国，在生产磷肥的过程中会产生大量的副产物-氟硅酸。目前磷肥企业副产的低浓度氟硅酸实际回收利用量不足三分之一，多数不回收，直接用水冲稀排放，既污染了环境，又浪费了宝贵的氟资源。而回收氟硅酸的大多数企业将其用于制备氟硅酸钠，不仅导致了氟硅酸钠供过于求，还容易产生二次污染。因此，氟硅酸的再利用成为制约磷肥企业生产的“瓶颈”问题，探索新的处理磷肥副产氟硅酸的途径，实现氟资源的再利用已十分紧迫。

冰晶石又名六氟合铝酸钠或氟化铝钠，分子式为na3alf6，白色细小的结晶体。无气味，溶解度比天然冰晶石大，易吸水受潮；主要用作铝电解的助熔剂，橡胶、砂轮的耐磨填充剂，搪瓷乳白剂，玻璃遮光剂和金属熔剂，农作物的杀虫剂等。

现有的方法中，常采用氟化铝和氟化钠为原料制备冰晶石，氟化钠又是以碳酸钠和氟硅酸为原料制备的，而氟硅酸是生产磷肥过程中所生成的又难以处理副产物。因此，可利用磷肥副产物制备冰晶石，从而解决磷肥副产物难以处理的问题。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种利用磷肥副产物制备冰晶石的系统，通过利用磷肥副产物制备冰晶石，解决了磷肥生产企业处理磷肥副产物氟硅酸困难的问题。

为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现：

一种利用磷肥副产物制备冰晶石的系统，包括两个并列设置的反应装置和设置在两个反应装置下方的合成装置，所述合成装置包括合成罐和设置在合成罐顶部的罐盖，所述合成罐的罐壁中空，设置空腔，所述空腔内围绕所述合成罐缠绕有加热丝，所述合成罐的底部为漏斗形，所述合成罐的底部设有出料管，所述合成罐的底部插设有温度传感器；所述合成罐内竖直设置有搅拌机构，所述搅拌机构包括搅拌轴和设置在搅拌轴一端的搅拌架，所述搅拌轴的另一端伸出所述罐盖、并连接有电机；

所述罐盖上设有两个进料孔，所述罐盖的上方设有第一分离器和第二分离器，所述第一分离器上的第一出料管和第二分离器上的第二出料管分别插设在两个所述进料孔内。

优选的，所述反应装置包括反应罐和设置在反应罐顶部的顶盖，所述反应罐的侧壁同样为空腔，所述空腔内围绕所述反应罐同样缠绕有加热丝。

优选的，所述反应罐的侧壁上、靠近所述顶盖的下方分别设有进料管和加料筒，所述加料筒的底部固定有加料管，所述加料管的另一端伸进所述反应罐内。

优选的，所述进料管上依次设有第一电子阀门和流量计，所述加料管上同样设有第一电子阀门、并在第一电子阀门的下方同样设有流量计。

优选的，所述反应罐的底部同样插设有温度传感器。

优选的，所述反应罐内同样竖直设有搅拌机构。

优选的，所述反应罐的底部同样为漏斗形、并同样设有出料管，两个所述出料管分别连接第一分离器和第二分离器的入口。

优选的，所述出料管、第一出料管和第二出料管上分别设有第二电子阀门。

本实用新型具备以下有益效果：

本实用新型通过同时设置两个反应装置分别进行反应生成氟化钠和氟化铝，在这两种溶液生成的过程中，均采用了磷肥副产物，解决了磷肥生产企业处理磷肥副产物氟硅酸困难的问题。而两个反应装置中生成的溶液直接进入到分离器中进行固液分离，分离出来的二氧化硅固体可进行回收；液体则加入到反应罐中进行反应，而析出冰晶石晶体，再将含有冰晶石晶体的溶液进行过滤、干燥，从而得到冰晶石。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图中：合成罐1、罐盖2、空腔3、加热丝4、出料管5、搅拌轴6、搅拌架7、电机8、温度传感器9、第一分离器10、第二分离器11、第一出料管12、第二出料管13、反应罐14、顶盖15、进料管16、加料筒17、加料管18、第一电子阀门19、流量计20、第二电子阀门21。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参考图1，本实用新型公开了一种利用磷肥副产物制备冰晶石的系统，包括两个并列设置的反应装置和设置在两个反应装置下方的合成装置，两个反应装置的结构是相同的，分别进行反应生成氟化钠和氟化铝。合成装置包括合成罐1和设置在合成罐1顶部的罐盖2，合成罐1和罐盖2是可拆卸的，合成罐1的罐壁中空，设置成空腔3，空腔3内围绕合成罐1缠绕有加热丝4，合成罐1的底部为漏斗形，合成罐1的底部设有出料管5，合成罐1的底部插设有温度传感器9；合成罐1内竖直设置有搅拌机构，搅拌机构包括搅拌轴6和设置在搅拌轴6一端的搅拌架7，搅拌轴6的另一端伸出罐盖2、并连接有电机8；罐盖2上设有两个进料孔，罐盖2的上方设有第一分离器10和第二分离器11，第一分离器10上的第一出料管12和第二分离器11上的第二出料管13分别插设在两个进料孔内。需要说明的是：反应罐1内用于将氟化钠和氟化铝溶液进行混合并反应，在整个反应的过程中，加热丝4对反应罐1内的试剂进行加热，保证整个反应的温度为80℃，而选择搅拌架7对试剂进行搅拌，主要是有利于冰晶石析出较大的晶粒，避免较小的叶片在搅拌的过程中，将较大的冰晶石晶粒给破碎成较小的晶粒，在对反应后的溶液进行过滤时，较小粒径的冰晶石不易被过滤出来。第一分离器10和第二分离器11分别为固液分离器，主要将溶液中的固体分离出来。

反应装置包括反应罐14和设置在反应罐14顶部的顶盖15，顶盖15和反应罐14是可拆卸的；反应罐14的侧壁同样为空腔3，空腔3内围绕反应罐14同样缠绕有加热丝4。反应罐14的侧壁上、靠近顶盖15的下方分别设有进料管16和加料筒17，加料筒17的底部固定有加料管18，加料管18的另一端伸进反应罐14内。进料管16上依次设有第一电子阀门19和流量计20，加料管18上同样设有第一电子阀门19、并在第一电子阀门19的下方同样设有流量计20。反应罐14底部同样插设有温度传感器9。反应罐14内同样竖直设有搅拌机构，该搅拌机构与合成罐1内的搅拌机构相同。反应罐14的底部同样为漏斗形、并同样设有出料管5，两个出料管5分别连接第一分离器10和第二分离器11的入口。需要说明的是：反应装置为两个，其中一个用于反应氟化钠，另一个用于反应氟化铝。本实施方式中，第一分离器10连接的是生产氟化钠的反应装置，将生产磷肥过程中生成的副产物（氟硅酸）通过进料管16加入到反应罐14中，通过流量计20统计加入的氟硅酸的用量，然后使加热丝4对反应罐14进行加热，直至温度传感器9检测到反应罐14内溶液的温度达到90～95℃后，将加料筒17内的碳酸钠溶液加入到反应罐14中，加料管18上的流量计20用于统计加入的碳酸钠溶液的用量；试剂加入完成后，启动电机8，使搅拌架7对两种试剂进行搅拌、并反应，在反应的过程中保持反应罐14内溶液的温度在90～100℃之间，反应90～120min，由于在反应的过程中会后气体产生，所以在顶盖15上设置若干个小孔（图中未示出），便于气体的排出，小孔不宜太大，否者不易保证反应罐14内溶液的反应温度。第二分离器11连接的是生产氟化铝的反应装置，其工作的过程与生产氟化钠的反应装置相同，不同的是：将反应罐14内的氟硅酸溶液加热至70～80℃，然后加料筒17内的氢氧化铝浆液（也可加入氢氧化铝固体粉末）加入到反应罐14中，进行反应，反应过程中需要保持温度在90℃以上。反应完成后的含有氟化钠和氟化铝的溶液分别进入第一分离器10和第二分离器11进行过滤，过滤后的固体可进行回收，而液体分别通过第一出料管12和第二出料管13进入到合成罐1中，进行下一步的反应。

进一步的，出料管5、第一出料管12和第二出料管13上分别设有第二电子阀门21。更进一步的，加热丝4、电机8、温度传感器9、第一分离器10和第二分离器11、第一电子阀门19、流量计20和第二电子阀门21分别与控制器连接，控制器控制其启闭、设备运行的时间。

在使用本实用新型时，将第一分离器10连接生产氟化钠的反应装置，第二分离器11连接生产氟化铝的反应装置；在生产氟化钠和氟化铝的过程中，根据两个反应所需的反应时间，来判断两个反应装置是否同时运行或在运行时间隔的时间。在生产氟化钠时，将生产磷肥过程中生成的副产物（氟硅酸）通过进料管16加入到反应罐14中，通过流量计20统计加入的氟硅酸的用量，然后使加热丝4对反应罐14进行加热，直至温度传感器9检测到反应罐14内溶液的温度达到90～95℃后，将加料筒17内的碳酸钠溶液加入到反应罐14中，加料管18上的流量计20用于统计加入的碳酸钠溶液的用量；试剂加入完成后，启动电机8，使搅拌架7对两种试剂进行搅拌、并反应，在反应的过程中保持反应罐14内溶液的温度在90～100℃之间，反应90～120min，反应完成后，将反应后的溶液通入第一分离器10中，进行固液分离，分离后的溶液通过第一出料管12加入到合成罐1内。

在生产氟化钠的同时，也生产氟化铝，其加料和反应的过程与生产氟化钠的相同，不同的是：将反应罐14内的氟硅酸溶液加热至70～80℃，然后将加料筒17内的氢氧化铝溶液（或固体粉末）加入到反应罐14中，进行反应，反应过程中需要保持溶液的温度在90℃以上。反应完成后，将反应后的溶液通入第二分离器11中进行固液分离，分离后的溶液通过第二出料管13加入到合成罐1中。

当两种溶液均加入到合成罐1中后，使加热丝4对合成罐1内的溶液进行加热，从而保证整个反应的温度为80℃，反应完成后，通过出料管5将反应后的溶液通入下一个过滤工序，过滤后的固体进行干燥，即得冰晶石。在整个反应体系中，对温度的控制主要是为了使反应更加完全，从而保证所生产的冰晶石的品质，而流量计20监控所加试剂多少，而试剂的多少是根据反应机理进行计算得出的。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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实用新型，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，因此不能理解为对本实用新型的限制。

以上所述的实施例仅是对本实用新型的优选方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。