一种天青石空化效应作用下转化为碳酸锶的装置的制造方法

文档序号:10482025阅读:612来源:国知局
一种天青石空化效应作用下转化为碳酸锶的装置的制造方法
【专利摘要】一种天青石空化效应作用下转化为碳酸锶的装置;本发明属于化工机械领域,其结构为:转化槽的边沿设置有支架,支架上设置有电动机,电动机的输出轴末端设置有搅拌装置,转化槽的一端底部设置有管道、泵,转化槽的一端顶部设置有管道,转化槽内设置有隔板或者超声波空化效应发生装置,所述隔板一块以上,所述超声波空化效应发生装置与电源连接;本发明所产生的积极作用:提高了碳酸锶的转化率,该工艺下碳酸锶的转化率达到95~99.8%,效果显著。提高了反应试剂碳酸盐的使用效率,降低了碳酸盐的用量,大大节约了成本;既避免了废液对环境的污染又增加了产品附加值。
【专利说明】
一种天青石空化效应作用下转化为碳酸锶的装置
[0001 ] 技术领域:
本发明属于有色金属冶炼领域,具体涉及一种天青石空化效应辅助作用下转化为碳酸锶的装置。
[0002]【背景技术】:
天青石是锶的最主要矿物,全球天青石资源分布不均,具有开发价值的矿床不多。我国的天青石矿床主要分布在青海、江苏、四川、陕西、湖北、云南等省区。由于中国锶矿成因不同,导致国内锶矿虽储量非常大,但平均品位较低,质量不如墨西哥、西班牙、土耳其、伊朗、巴基斯坦等国家产的锶矿。从伊朗进口的天青石矿产品品位一般在85%以上,而国内商品矿品位一般在60%?80%。
[0003]天青石是制备碳酸锶及以碳酸锶为原料制备其它锶盐如氯化锶、金属锶的主要原料。天青石制备碳酸锶等锶盐中,首先将天青石转化为水可溶或酸可溶的含锶化合物,然后进一步净化除杂,再沉淀或浓缩结晶获得各种锶盐产品。天青石的有效转化是天青石制备各种锶盐如氯化锶、碳酸锶等核心过程。
[0004]国内目前天青石的转化分为碳还原转化法(干法)和复分解转化法(湿法)。
[0005](I)天青石碳还原转化法。我国大规模生产锶盐的企业普遍采用天青石碳还原转化法的工艺生产锶盐如碳酸锶、氯化锶等。
[0006]天青石转化法是将煤粉和天青石矿分别磨碎过筛,并按照一定配料比例混合均匀,然后在1100?1200°C的高温条件下还原焙烧卜2h,将矿石中的SrSO4还原成具有水可溶性的Sr S焙砂:
SrS04+2C=SrS+2C02
还原焙烧的焙砂用水进行浸出,使得SrS在水中能够充分溶解,得到Sr(HS)2和Sr(OH)2的混合液:
2SrS+2H20=Sr(HS)2+Sr(OH)2
混合液加硫酸除去其中的Ba,以实现Ba和Sr的分离。
[0007]除去Ba等杂质的溶液通入CO2进行分解可获得碳酸锶,也可以加入HCl获得SrCl2: Sr (HS) 2+Sr (OH) 2+2C02=2SrC03+2H2S+H20
Sr (HS) 2+Sr (OH) 2+4HCl=2SrCl 2+2H2S+2H2O
碳还原法转化法生产碳酸锶等锶盐时“三废”污染严重且治理繁杂,对原料含量要求高而转化率较低。
[0008](2)复分解转化法制备锶盐等产品采用全湿法工艺,其是将细磨后的天青石用碳酸盐进行转化为酸可浸出的碳酸锶。
[0009]天青石在转化前,采用盐酸等以除去天青石中的Ca、Mg等杂质,然后再用Na2CO3或NH4HCO3进行转化:
SrS04+Na2C03=SrC03+Na2S04
SrS04+NH4HC03=SrC03+NH4HS04
转化后的粗碳酸锶用水反复洗涤多次至呈中性,以洗去其中的Na2S04、Na2C03等后,向其中加入稀硝酸或稀盐酸来进行碳酸锶的浸出:
SrC03+2HCl=SrCl2+C02+H20
浸出液加入饱和的NaOH溶液,使可溶性的镁、|丐、铁、铝盐生成不溶性的氢氧化物,经过滤除去镁、钙、铁、铝等杂质,除杂后的溶液pH值为14。往此溶液中加入50%稀硝酸或盐酸调节pH为6,浓缩结晶获得氯化锶或硝酸锶,加纯碱溶液或碳酸氢铵进行沉淀,则获得碳酸锶
τ?: 口广PR:
Sr (NO3) 2+Na2C03=SrC03+2NaN03
沉淀的碳酸锶经过多次洗涤,然后180?200 °C下干燥24h,得最终产品SrCO3粉末。
[0010]复分解转化法虽然避免了碳还原法的污染问题,但工艺流程长,副产多种含盐的溶液,其需要回收,与干法相比,成本显得过高。
[0011 ]当前天青石碳还原转化法制备锶盐存在着“三废”污染严重且治理繁杂,对原料含量要求高而转化率较低等问题;而传统复分解转化法制备锶盐虽然避免了碳还原法的污染问题,但是其工艺存在着转化率低在40?60%之间、成本高等问题。
[0012]因此,如何提高复分解法中天青石转化率,降低复分解法的成本等是天青石资源开发利用的核心问题。
[0013]
【发明内容】
:本发明针对上述技术问题,本发明提供一种天青石空化效应作用下转化为碳酸锶的装置,其特征在于:转化槽(2)的边沿设置有支架,支架上设置有电动机(I),电动机的输出轴与搅拌装置(6)相连,转化槽(2)的一端底部设置有管道(4)、栗(3),转化槽
(2)的一端顶部设置有管道,转化槽(2)内设置有隔板(5)或者超声波空化效应发生装置
(8)0
[0014]所述隔板(5)为一块,隔板(5)设置在转化槽(2)内,隔板(5)与转化槽(2)的进口管道(4)垂直设置,隔板(5)上设置有通孔。
[0015]所述隔板(5)—块或一块以上,隔板(5)设置在转化槽(2)内,隔板(5)—边与转化槽(2)壁垂直设置。
[0016]所述超声波空化效应发生装置(8)与电源(7)连接,超声波空化效应发生装置(8)矩阵排列在转化槽(2)内或者超声波空化效应发生装置(8)不规则排列在转化槽(2)内。
[0017]所述的空化发生装置产生的空化效应作用条件如下:(I)高压栗空化条件(一块隔板):压力至少为3.8?6.5Mpa、功率达到25?500kW、流量为3.4?5.0m3/h;(2)螺旋涡流空化条件(一块以上隔板):螺旋涡流桨叶转速为3000?10000r/min、流速为3.4?20m/s;(3)超声波空化条件:超声波频率为15 kHz?1MHz,电流为7?1000A,功率为0.5~1000kW。
[0018]本发明的空化作用原理是:空化效应产生装置在碳酸锶转化过程中,作用于碳酸盐溶液时可产生大量小气泡。一方面液体内局部出现拉应力而形成负压,压强的降低使原来溶于液体的气体溢出或溶液汽化,成为小气泡。另一方面是强大的拉应力把液体“撕开”成一空洞,空洞内为液体蒸气或溶于液体的另一种气体,甚至可能是真空。因空化作用形成的小气泡会随周围介质的振动而不断运动、长大或突然溃灭。溃灭时周围液体突然冲入气泡而产生高温、高压,同时产生强大的剪应力。存在于液体中的微气泡(空化核)局部增压峰值可达数百甚至上千大气压和时速400km/h的射流,同时产生瞬间上1000K温度。
[0019]由于产生瞬间上1000K温度,使碳酸盐溶液与硫酸锶反应速度加快,为传统碳酸锶转化时的约373K置换温度所不能比拟的;其次由于溃灭过程中局部增压峰值可达数百甚至上千大气压和时速400km/h的射流,产生强大的剪应力使转化沉积在硫酸锶表面的碳酸锶剥离,从而使被碳酸锶包裹的硫酸锶裸露,再参与碳酸盐间的转化反应,从而提高了天青石转化为碳酸锶的转化效率。
[0020]本发明所产生的积极作用:
(I)基于空化效应作用下的天青石转化为碳酸锶过程中,提高了硫酸锶转化为碳酸锶的转化率,该工艺下碳酸锶的转化率达到95?99.8%,比传统工艺的40?60%提高35?59.8%,效果显著。
[0021](2)基于空化效应作用下的天青石转化碳酸锶过程中,加速了转化反应速率,同时瞬间产生高温高压及剥离硫酸锶表面生成物的作用下,提高了反应试剂碳酸盐的使用效率,降低了碳酸盐的用量,大大节约了成本;
(3)该工艺将转化液中的硫酸盐通过蒸发结晶浓缩制得硫酸盐,既避免了废液对环境的污染又增加了产品附加值。
[0022]【附图说明】:
图1为实施例1的装置示意图;
图2为实施例2的装置示意图;
图3为实施例3的装置示意图;
其中:1、电动机,2、转化槽,3、栗,4、管道,5、隔板,6、搅拌装置,7、电源,8、超声波空化效应发生装置。
[0023]具体实施例:
实施例1: 一种天青石空化效应作用下转化为碳酸锶的装置,其特征在于:转化槽(2)的边沿设置有支架,支架上设置有电动机(I),电动机的输出轴末端设置有搅拌装置(6),转化槽(2)的一端底部设置有管道(4)、栗(3),转化槽(2)的另一端顶部设置有管道,转化槽(2)内设置有隔板(5),隔板(5)上设置有通孔,所述隔板(5)—块。所述的空化发生装置产生的空化效应作用条件如下:(I)高压栗空化条件(一块隔板):压力至少为3.8?6.5Mpa、功率达到 25?500kW、流量为 3.4?5.0m3/h。
[0024]实施例2:—种天青石空化效应作用下转化为碳酸锶的装置,其特征在于:转化槽
(2)的边沿设置有支架,支架上设置有电动机(I),电动机的输出轴末端设置有搅拌装置
(6),转化槽(2)的一端底部设置有管道(4)、栗(3),转化槽(2)的一端顶部设置有管道,转化槽(2)内设置有隔板(5),所述隔板(5) —块以上,隔板(5)—边与转化槽(2)壁垂直设置。所述的空化发生装置产生的空化效应作用条件如下:螺旋涡流空化条件(一块以上隔板):螺旋涡流桨叶转速为3000?10000r/min、流速为3.4?20m/s。
[0025]实施例3:—种天青石空化效应作用下转化为碳酸锶的装置,其特征在于:转化槽
(2)的边沿设置有支架,支架上设置有电动机(I),电动机的输出轴末端设置有搅拌装置
(6),转化槽(2)的一端底部设置有管道(4)、栗(3),转化槽(2)的一端顶部设置有管道,转化槽(2)内设置有超声波空化效应发生装置(8),所述超声波空化效应发生装置(8)与电源(7)连接。所述的空化发生装置产生的空化效应作用条件如下:超声波空化条件:超声波频率为15 kHz?1MHz,电流为7?1000A,功率为0.5?lOOOkW。
【主权项】
1.一种天青石空化效应作用下转化为碳酸锶的装置,其特征在于:转化槽(2)的边沿设置有支架,支架上设置有电动机(1),电动机的输出轴与搅拌装置(6)相连,转化槽(2)的一端底部设置有管道(4)、栗(3),转化槽(2)的一端顶部设置有管道,转化槽(2)内设置有隔板(5)或者超声波空化效应发生装置(8)。2.根据权利要求1所述的一种天青石空化效应作用下转化为碳酸锶的装置,其特征在于:所述隔板(5)为一块,隔板(5)设置在转化槽(2)内,隔板(5)与转化槽(2)的进口管道(4)垂直设置,隔板(5)上设置有通孔。3.根据权利要求1所述的一种天青石空化效应作用下转化为碳酸锶的装置,其特征在于:所述隔板(5)—块或一块以上,隔板(5)设置在转化槽(2)内,隔板(5)—边与转化槽(2)壁垂直设置。4.根据权利要求1所述的一种天青石空化效应作用下转化为碳酸锶的装置,其特征在于:所述超声波空化效应发生装置(8)与电源(7)连接,超声波空化效应发生装置(8)矩阵排列在转化槽(2 )内或者超声波空化效应发生装置(8 )不规则排列在转化槽(2 )内。
【文档编号】C01F11/18GK105836779SQ201610180898
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年3月28日
【发明人】余国礼
【申请人】余国礼
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