一种高纯石墨浸渍废酸液的回收利用装置的制作方法

[0001]
本实用新型石墨处理技术领域，尤其涉及一种高纯石墨浸渍废酸液的回收利用装置。


背景技术：

[0002]
在自然界存在的石墨矿基本上均与天然长石矿、硅酸盐等矿共生，尽管采用浮选技术提纯，但是最终只能得到纯度在95％左右的石墨，不能满足下游企业的要求。
[0003]
目前制备高纯石墨的工艺有氢氟酸法、氢氧化钠法、高温法等等。但是其中氢氟酸具有生产成本低、能源消耗少、生产稳定等优点，被许多石墨提纯企业采用。
[0004]
石墨氢氟酸提纯工艺是采用一定浓度的氢氟酸、硝酸和盐酸的混酸，在一定温度条件与原料石墨反应，将原料石墨中的金属离子、硅酸盐等杂质反应，使其由不溶于水的固体物质转化为可以溶解与水的氯化物、氟化物和硝酸盐，然后再通过固、液分离技术，将这些金属盐与石墨分离，得到高纯度石墨。
[0005]
可是，目前对氢氟酸法处理石墨所产生的废酸液(浸渍废酸)，还没有较理想的工艺，通常采用加水稀释后用石灰乳中和后排放。该处理工艺不仅产生大量固体废弃物，而且中和后的水体中氟离子的浓度远远超过国家规定的排放标准。因此严重制约石墨氢氟酸提纯工艺的生存和发展。


技术实现要素：

[0006]
本实用新型的目的在于提供一种高纯石墨浸渍废酸液的回收利用装置，本实用新型中的回收利用装置几乎可以回收浸渍废酸中的全部氟离子、氯离子和硝酸根离子，得到与石墨浸渍酸几乎相同浓度的回收混酸，经适当调正各种酸的配比后可以正常用于石墨提纯，对石墨提纯没有任何不良影响。
[0007]
本实用新型提供一种高纯石墨浸渍废酸液的回收利用装置，其特征在于，包括依次连接的石墨浸渍废酸储罐、蒸发器、冷凝器、回收酸储罐和真空系统；
[0008]
所述蒸发器连接有蒸汽循环加热器，用于给所述蒸发器进行持续加热；
[0009]
所述冷凝器为四氟浸渍石墨冷凝器，所述蒸发器为钢内衬聚四氟乙烯结构。
[0010]
优选的，所述真空系统包括依次连接的循环水池、循环水泵和水射真空泵；
[0011]
所述水射真空泵与所述回收酸储罐相连通。
[0012]
优选的，所述冷凝器设置有冷却水进口和冷却水出口。
[0013]
优选的，所述冷凝器为块孔式四氟浸渍石墨热交换器。
[0014]
优选的，所述聚四氟乙烯内衬的厚度为3～40mm。
[0015]
本实用新型提供了一种高纯石墨浸渍废酸液的回收利用装置，包括依次连接的石墨浸渍废酸储罐、蒸发器、冷凝器、回收酸储罐和真空系统；所述蒸发器连接有蒸汽循环加热器，用于给所述蒸发器进行循环加热；所述冷凝器为四氟浸渍石墨材质，蒸发器采用钢内衬聚四氟乙烯结构。本实用新型通过在所述冷凝器和蒸发器的设置，保证在混酸的环境下
冷凝器不被腐蚀；同时本实用新型还在蒸发器外部设置了循环加热器，为蒸发混酸提供所需要的的热能，使本实用新型中蒸发回收废酸能够成功实施，并且，本实用新型中的回收利用装置对高纯石墨浸渍废酸液的回收率在98％以上。
附图说明
[0016]
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0017]
图1为本实用新型中高纯石墨浸渍废酸液的回收利用装置；
[0018]
其中，1为石墨浸渍废酸储罐，2为蒸汽循环加热器，3为蒸发器，4为冷凝器，5为回收酸储罐，6为循环水池，7为循环水泵，8为水射真空泵。
具体实施方式
[0019]
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。
[0020]
本实用新型提供了一种高纯石墨浸渍废酸液的回收利用装置，包括依次连接的石墨浸渍废酸储罐、蒸发器、冷凝器、回收酸储罐和真空系统；
[0021]
所述蒸发器连接有蒸汽循环加热器，用于给所述蒸发器进行循环加热；
[0022]
所述冷凝器和所述蒸汽循环加热器为四氟浸渍石墨材质、蒸发器采用钢内衬聚四氟乙烯结构。
[0023]
本实用新型中高纯石墨浸渍废酸液的回收利用装置参见图1，在本实用新型中，所述石墨浸渍废酸储罐用于盛放收集来的石墨浸渍废酸，本实用新型对所述石墨浸渍废酸储罐的尺寸没有特殊的要求，在本实用新型中，所述石墨浸渍废酸储罐的材质优选为工程塑料。
[0024]
在本实用新型中，所述蒸发器设置有进料口，顶部设置有出口，所述进料口与所述石墨浸渍废酸储罐的出口通过管道相连通，所述顶部的出口与所述冷凝器的顶部入口相连通，用于输出盐酸、氢氟酸和硝酸的混合酸性气体。
[0025]
在本实用新型中，所述蒸发器为钢内衬聚四氟乙烯结构，能够保证在混酸的环境下蒸发器不被腐蚀。
[0026]
所述蒸发器外部还设置有蒸汽循环加热器，在蒸发过程中，持续的为蒸发混酸提供所需的热能。对于本实用新型所涉及的石墨酸洗产生的废酸的潜热远远低于蒸发混酸所需要的热能，必须在回收过程中不断加热，才能达到98％以上的回收率。
[0027]
在本实用新型中，所述冷凝器的进口与所述蒸发器的顶部出口相连通，底部出口与回收酸储罐的进口相连通，所述冷凝器还设置有冷却水进口和冷却水出口，蒸发器输出的混酸气体在冷凝器内，被冷却水冷却为混合酸液，从冷凝器进入回收酸储罐。
[0028]
在本实用新型中，所述冷凝器为四氟浸渍石墨材质，能够保证在混酸的环境下冷
凝器内部不被腐蚀。
[0029]
在本实用新型中，所述回收酸储罐用于储存蒸发回收得到的混合酸，所述回收酸储罐与真空系统相连通。
[0030]
在本实用新型中，所述真空系统包括循环水池、循环水泵和水射真空泵，所述水射真空泵与所述回收酸储罐相连通。
[0031]
本实用新型还提供了一种高纯石墨浸渍废酸液的回收利用工艺，包括以下步骤：
[0032]
使用上文所述的回收利用装置，在蒸发器中加入浓度为20～80％的硫酸，开启真空系统，使蒸发器内的真空度≥680mmhg柱；
[0033]
然后开启蒸发器的加热蒸汽和冷凝器的冷却水，将石墨浸渍废酸通入蒸发器内，蒸发器内的蒸发温度为为60～100℃，在回收酸储罐中得到回收酸。
[0034]
本实用新型优选按照以下步骤实施本工艺；
[0035]
首先在蒸发器中加入一定量的合适浓度的硫酸，然后开启由循环水池、循环水泵和水射真空泵组成的真空系统，使蒸发回收系统的真空度得到工艺要求值后，再开启冷凝器的冷却水和加热器的加热蒸汽，控制由石墨浸渍废酸贮罐中废酸进入蒸发器的流量，此时便可得到纯净的回收酸。该回收酸经适当定量加入硝酸、盐酸和氢氟酸，调正其浓度达到工艺要求值后便可再次用于石墨浸渍提纯。
[0036]
本实用新型优选将高纯石墨生产过程中产生的浸渍废酸与石墨清洗废水进行分流处理，对其中高浓度的浸渍废液收集后，单独进行回收处理。本实用新型中所使用的高纯石墨废酸指的就是单独回收处理的高浓度浸渍废液。
[0037]
在本实用新型中，所述硫酸的浓度优选为20～80％，更优选为30～70％，最优选为40～60％，具体的，在本实用新型的实施例中，可以是30％、45％或50％。蒸发器内硫酸的浓度直接影响回收的石墨浸渍废液的回收率和系统的蒸发回收速度。因为1、氟离子、氯离子和硝酸根离子在液体中的溶解度与液体中氢离子浓度有关，氢离子浓度越大，它们转化为相应酸分子的几率也越大，也就是说，这些离子可以更容易转化为酸分子而从液体中逸出进入气体，再经冷凝后成为纯净的回收酸；蒸发器中硫酸的浓度同时也影响的硫酸循环液体的温度，硫酸浓度越大，其蒸发温度越高，蒸发速度就越低。因此控制硫酸的合适浓度既可以保证石墨浸渍废酸的回收率，同时也可保证系统的回收效率。
[0038]
在本实用新型中的系统的真空度直接影响系统的稳定性。因为，硝酸、盐酸和氢氟酸的混酸具有非常强的腐蚀性，目前还没有任何金属或合金可以不被腐蚀，非金属、玻璃等材料也很快被腐蚀，只能采用人工合成的部分有机高分子材料，而有机高分子材料的耐高温性能不理想。因此，蒸发温度必须控制在≤100℃，具体的，在本实用新型的实施例中，可以是60℃、70℃或80℃；而液体的蒸发温度是与其环境的压力的函数，因此必须严格控制系统的真空度才能保证蒸发温度在设备材料所能承受的安全温度之下。本实用新型要求系统的真空度不低于680mmhg柱，具体的，在本实用新型的实施例中，可以是700mmhg柱或730mmhg柱。
[0039]
本实用新型提供了一种高纯石墨浸渍废酸液的回收利用装置，包括依次连接的石墨浸渍废酸储罐、蒸发器、冷凝器、回收酸储罐和真空系统；所述蒸发器连接有蒸汽循环加热器，用于给所述蒸发器进行循环加热；所述冷凝器为四氟浸渍石墨材质、蒸发器采用钢内衬聚四氟乙烯结构。保证在混酸的环境下冷凝器不被腐蚀；同时本实用新型还在蒸发器外
部设置了蒸汽循环加热器，为蒸发器持续的提供石墨酸洗产生的废酸蒸发混酸所需要的的热能，使本实用新型中蒸发回收废酸能够成功实施，并且，本实用新型中的回收利用装置对高纯石墨废酸液的回收率在98％以上。
[0040]
以下实施例均采用图1中的装置进行
[0041]
实施例1
[0042]
首先在蒸发器中加入浓度为50％的硫酸，然后开启由循环水池、循环水泵和水射真空泵组成的真空系统，使蒸发回收系统的真空度达到730mmhg柱，再开启冷凝器的冷却水和加热器的加热蒸汽，使蒸发器内的蒸发温度为70℃，控制由石墨浸渍废酸贮罐中废酸进入蒸发器的流量，此时便可得到纯净的石墨浸渍回收酸。回收率为98％。
[0043]
该回收酸经适当定量加入硝酸、盐酸和氢氟酸，调整其浓度达到工艺要求值后便可再次用于石墨浸渍提纯。
[0044]
实施例2
[0045]
首先在蒸发器中加入浓度为45％的硫酸，然后开启由循环水池、循环水泵和水射真空泵组成的真空系统，使蒸发回收系统的真空度达到700mmhg柱，再开启冷凝器的冷却水和加热器的加热蒸汽，使蒸发器内的蒸发温度为80℃，控制由石墨浸渍废酸贮罐中废酸进入蒸发器的流量，此时便可得到纯净的石墨浸渍回收酸。回收率为95％。
[0046]
该回收酸经适当定量加入硝酸、盐酸和氢氟酸，调整其浓度达到工艺要求值后便可再次用于石墨浸渍提纯。
[0047]
实施例3
[0048]
首先在蒸发器中加入浓度为30％的硫酸，然后开启由循环水池、循环水泵和水射真空泵组成的真空系统，使蒸发回收系统的真空度达到730mmhg柱，再开启冷凝器的冷却水和加热器的加热蒸汽，使蒸发器内的蒸发温度为60℃，控制由石墨浸渍废酸贮罐中废酸进入蒸发器的流量，此时便可得到纯净的石墨浸渍回收酸。回收率为92％。
[0049]
该回收酸经适当定量加入硝酸、盐酸和氢氟酸，调整其浓度达到工艺要求值后便可再次用于石墨浸渍提纯。