本发明涉及湿法冶金处理多金属复合矿领域，具体涉及一种矿物浸出分离用多段管式逆流浸出反应装置。
背景技术：
我国矿产资源丰富，但是富矿不多，多为多金属伴生矿，例如钒钛磁铁矿、白云鄂博矿等，矿物采选冶工艺复杂，流程长，有益元素分离难度大，利用率普遍不高。浸出是溶剂选择性地溶解矿物中某组分的工艺过程，是湿法冶金领域重要的元素分离方法。浸出工艺的任务是选择适当的溶剂，使矿物原料中的有用组分或有害杂质选择性地溶解，使其转入溶液中，达到有用组分与有害杂质或与脉石组分相分离的目的，特别适合处理多金属复合矿。但是目前的浸出方式大多单罐间歇式浸出，浸出过程不连续，溶剂的利用率低、目标元素浸出率低、生产成本高等缺点。
“回转式连续浸出机组及连续逆流浸出方法”、“水平管道式连续逆流浸出器”等专利发明了逆流浸出的装置，但是并未实现多级连续浸出且浸出装置不具备加热功能，限制了在逆流浸出技术的应用领域；“多级螺旋式连续逆流浸出装置”针对的技术领域是中药提取，且其加热方式为管壁外加热，传热效率低，能耗高，不利于其应用于矿物浸出领域。“一种含铬型钒渣二段逆流浸出及分离提取钒铬的方法”和“低温低压逆流浸出铜阳极泥中碲的方法”提出了逆流浸出在矿物浸出领域的应用，但是未能给出具体的装置，且该方法针对某一特殊矿物对象，适应性不强。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是提供一种能够提高矿物中目标元素浸出率的矿物浸出分离用多段管式逆流浸出反应装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种矿物浸出分离用多段管式逆流浸出反应装置，包括三段以上的逆流螺旋浸出器，各逆流螺旋浸出器倾斜设置，相邻逆流螺旋浸出器之间通过出料管道相连，出料管道的入口端与上一段逆流螺旋浸出器上端相连通，出料管道的出口端与下一段逆流螺旋浸出器相连通，使各逆流螺旋浸出器首尾接通，在出料管道上连接有出料仓，首段逆流螺旋浸出器上通过进料管道连接有进料仓，且下端通过进液管道连接有浸出液产品储存槽，中间段和末段逆流螺旋浸出器下端均通过进液管道连接有酸碱储液罐，酸碱储液罐底端连通有出液管道，出液管道与上一段逆流螺旋浸出器相连通，在出液管道上连接有液体泵，在末段逆流螺旋浸出器上方位置处通过原液管道连接有带原酸碱进液口的酸碱储液罐。
进一步，逆流螺旋浸出器包括浸出管，在浸出管上端开设有与出料管道相连通的出料口，底端开设有与出液管道相连通的出液口，在浸出管内设置有送料传动轴，在送料传动轴安装有送料螺旋，在浸出管底端外侧设置有驱动送料传动轴转动的送料螺旋电机。
进一步，在连接出料仓两端的出料管道上设置有出料阀，在进液管道和原液管道上均设置有进液阀，在进料管道上设置有进料阀。
进一步，在酸碱储液罐中设置有电加热盘管。
进一步，在出液口处设置有滤膜。
进一步，滤膜采用耐酸或耐碱腐蚀材质。
进一步，出料管道、送料螺旋和螺旋传动轴均采用玻璃钢或钛合金材质。
进一步，浸出管为中空玻璃钢或带保温层的钛合金材质。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本装置实现了矿物与酸或碱逆流浸出，延长了矿物与酸或碱的作用时间，通过多段管式连续浸出，在不改变原始酸或碱浓度下，大大的提高了矿物中目标元素浸出率，且本装置对酸或碱可进行直接加热，有利于工艺条件的控制和热利用率的提高，且其可连续生产，操作简单，节能环保。
附图说明
图1是本发明结构示意图；
图1中所示附图标记分别表示为：1-出料管道，2-酸碱储液罐，3-出液管道，4-液体泵，5-浸出管，6-出料口，7-出液口，8-送料传动轴，9-送料螺旋，10-出料仓，11-出料阀，12-电加热盘管，13-滤膜，14-送料螺旋电机，101-进料仓，102-浸出液产品储存槽，103-原酸碱进液口，104-进料管道，105-进料阀，106-原液管道，201-进液管道，202-进液阀。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，一种矿物浸出分离用多段管式逆流浸出反应装置，包括三段以上的逆流螺旋浸出器，各逆流螺旋浸出器倾斜设置，相邻逆流螺旋浸出器之间通过出料管道1相连，出料管道1的入口端与上一段逆流螺旋浸出器上端相连通，出料管道1的出口端与下一段逆流螺旋浸出器相连通，使各逆流螺旋浸出器首尾接通，在出料管道1上连接有出料仓10，首段逆流螺旋浸出器上通过进料管道104连接有进料仓101，且下端通过进液管道201连接有浸出液产品储存槽102，中间段和末段逆流螺旋浸出器下端均通过进液管道201连接有酸碱储液罐2，所述酸碱储液罐2底端连通有出液管道3，出液管道3与上一段逆流螺旋浸出器相连通，在出液管道3上连接有液体泵4，在末段逆流螺旋浸出器上方位置处通过原液管道106连接有带原酸碱进液口103的酸碱储液罐；本发明包括三段以上的逆流螺旋浸出器，通过多段式设置，延长了矿物与酸或碱的作用时间，使矿物中目标元素浸出率更高，各逆流螺旋浸出器倾斜平行设置，有利于溶液和物料逆向运行，也有利于空间布置，节约资源，所述相邻逆流螺旋浸出器之间通过出料管道1相连，出料管道1的入口端与上一段逆流螺旋浸出器上端相连通，出料管道1的出口端与下一段逆流螺旋浸出器相连通，所述逆流螺旋浸出器的上端为逆流螺旋浸出器倾斜时位置相对较高的一端，这样，使多段逆流螺旋浸出器形成首尾接通，使其形成连续性逆流浸出体系，提高了装置整体的浸出效率和目标元素的浸出率，且方便操作和清洗维修，在图1中，最左边的为首段逆流螺旋浸出器，处于中间位置处的为中间段逆流螺旋浸出器，最右边的为末段逆流螺旋浸出器，在末段逆流螺旋浸出器上方位置处通过原液管道106连接有带原酸碱进液口103的酸碱储液罐，原酸或原碱通过原酸碱进液口103流入到酸碱储液罐中，再通过原液管道106流入至末段逆流螺旋浸出器中，进而与末段逆流螺旋浸出器中的矿物作用，浸出矿物中最难浸出物相，反应完成后，料渣被输送至出料仓10中，浸出液则流入到与逆流螺旋浸出器底端相连通的酸碱储存罐2中，浸出液再通过出液管道3在液体泵4的增压作用下流入到上一段的逆流螺旋浸出器中，即中间段逆流螺旋浸出器，浸出液与中间段逆流螺旋浸出器中的矿物作用，浸出矿物中中等难度浸出的物相，反应后得到的浸出液流入到与本段逆流螺旋器底端相连通的酸碱储存罐2中，浸出液再通过出液管道3在液体泵4的增压作用下流入到上一段的逆流螺旋浸出器中，物料则被输送到下一段逆流浸出器中，依次类推，与中间段逆流螺旋浸出器中的矿物反应后的浸出液流入到首段逆流螺旋浸出器中，浸出液与首段逆流螺旋浸出器中的矿物作用，浸出矿物中容易浸出的物相，这样，通过多段式逆流浸出反应装置，矿物中有效成分得到充分浸出，最终浸出的浸出液流至浸出液产品储存槽102中，而几乎不含有效成分的料渣则排出到与末端逆流螺旋浸出器相连的出料仓10中，浸出液与物料分离，有效地实现了矿物与酸或碱的逆流浸出，提高了矿物中目标元素的浸出率。
为了达到更高的浸出率，对于逆流螺旋浸出器的选择要求相对较高，本发明中，所述逆流螺旋浸出器包括浸出管5，在浸出管5上端开设有与出料管道1相连的出料口6，底端设置有与进液管道201相连通的出液口7，在浸出管5内设置有送料传动轴8，送料传动轴8上安装有送料螺旋9，在浸出管5底端外侧设置有驱动送料传动轴8转动的送料螺旋电机14；本发明中，逆流螺旋浸出器倾斜设置，所述浸出管5的上端为浸出管5倾斜时位置相对较高的一端，底端则为位置较低的一端，当浸出液与物料分离后，通过出料口6和出液口7分别输送到出料管道1及出液管道3中，在浸出管5内设置有送料传动轴8，所述送料传动轴8可在送料螺旋电机14的带动下转动，从而带动安装在送料传动轴8上的送料螺旋9转动，使矿物与酸或碱充分作用，实现固液分离，分离后的物料被输送至下一段逆流螺旋浸出器中，浸出液则流至酸碱储存罐中2中，操作方便，安全高效。
为了使酸或碱与矿物能充分反应，本发明中，连接出料仓10两端的出料管道1上设置有出料阀11，在所述进液管道201和原液管道106上设置有进液阀202，在进料管道104上设置有进料阀105；通过进料阀105和出料阀11，可以控制物料进入到出料仓10以及逆流螺旋浸出器的速度，一方面有效地提高了酸或碱与矿物能充分反应的程度，另一方面，有效地防止了在装置运转过程中，物料堵塞在浸出管5中，通过进液阀202，可控浸出液流入到酸碱储液罐中的速率，使在浸出管5中酸或碱与矿物的反应时间更长，反应更加充分，有利于提高目标元素的浸出率。
为了加强对工艺条件的控制和对热利用率的提高，本发明中，在酸碱储液罐2中设置有电加热盘管12；电加热盘管12结构简单，热效率高，机械强度好，能够适用于各种液体及酸碱溶液的加热，通过电加热盘管12直接对酸或碱进行加热，有助于对工艺条件的控制，提高了热利用率，酸或碱利用率低，节约成本。
为了提高浸出液的精度，本发明中，在所述出液口7处设置有滤膜13；通过滤膜13的过滤作用，防止了较小颗粒的物料混入浸出液流入至酸碱储存罐2中，有效地提高了浸出液的精度，同时也达到了固液分离不跑料的目的。
为了使滤膜13能更加稳定的工作，本发明中，所述滤膜13采用耐酸或耐碱腐蚀材质；可选用聚四氟乙烯微孔滤膜或尼龙膜，其均具有良好的机械强度，吸附性强，适用于各种酸碱溶液，能够有效地抵挡酸或碱的腐蚀，使用寿命长，减少了滤膜13的更换次数。
本发明中，出料管道1、送料螺旋9和螺旋传动轴8均可采用玻璃钢或钛合金材质，所述玻璃钢性能稳定，质轻而硬，机械强度高，耐腐蚀，且热性能良好，所述钛合金强度高、热强度高，具有极强的抗腐蚀性能，耐热性能好，以这两者为材质制作出料管道1、送料螺旋9和螺旋传动轴8，保证了装置整体性能的优越性，提高了装置的机械强度，使其不易被外界物体所损伤，延长了装置的使用寿命。
本发明中，所述浸出管5为中空玻璃钢或带保温层的钛合金材质；浸出管5为物料与溶剂反应的场所，对于机械性能及物理性能具有较高的要求，玻璃钢或钛合金均具有机械强度高、耐腐蚀、热性能好，性能稳定的特点，玻璃钢采用中空结构，方便了内部结构的安装，所述钛合金带保温层，防止了在装置在工作过程中，由于反应温度的降低而影响热利用率，有效地提高了目标元素的浸出率，为物料与溶剂反应提供了重要保障。
本发明还提供了两个实施例用于说明本装置能有效提高矿物中目标元素的浸出率；
实施例一：
表1钒钛磁铁矿原矿化学成分(wt％)
以钒钛磁铁矿原矿为浸出对象，由表1可见，钒钛磁铁矿原矿中的化学成分，以盐酸为溶剂，盐酸的浓度为20％，其固液比为7:1，本装置中逆流螺旋浸出器选用三段，进行三段逆流浸出，每段反应时间为1.5h，浸出总时长为4.5h，从而得到钒钛磁铁矿原矿中的铁，钒钛磁铁矿原矿通过进料仓101进入到首段逆流螺旋器中，盐酸通过原液管道106进入到位于末端的逆流螺旋器上方位置处的酸碱储液罐中，在酸碱储液罐中设置有电加热盘管12，通过电加热盘管12将温度升高至80℃，使钒钛磁铁矿原矿与浓度为20％的盐酸在末段逆流浸出器中进行反应，得到后的反应液进入到中间段逆流螺旋反应器中，与矿物进行反应，而物料则被排出到与末段逆流螺旋器连接的出料仓中，通过中间段逆流螺旋浸出器浸出后的反应液进入到首段逆流螺旋浸出器中，与矿物进行反应，在首段逆流螺旋浸出器中反应后得到的反应液流入至浸出液产品储存槽102中，最终钒钛磁铁矿原矿中铁的浸出率为78.67％，而在使用现有技术中的浸出装置对钒钛磁铁矿原矿中铁浸出的情况下，在同样的原矿和溶剂下，盐酸浓度也为20％，固液比为7:1，浸出时间为4.5h，那么钒钛磁铁矿原矿中铁的浸出率为61.25％，由此可见，本装置钒钛磁铁矿原矿中铁的浸出率提高了17.42％，通过本发明所提供的反应装置，有效地提高了矿物中目标元素的浸出率，方便高效。
实施例二：
表2钛中矿的化学成分(wt％)
以钛中矿原矿为浸出对象，由表2可见，钛中矿原矿中的化学成分，以盐酸为溶剂，使用本装置进行三段逆流浸出，得到钛中矿原矿中的铁，所述盐酸的浓度为15％，固液比为10:1，每段浸出反应时间为2h，浸出总时长为6h，钛中矿原矿通过进料仓101进入到首段逆流螺旋器中，盐酸通过原液管道106进入到位于末端的逆流螺旋器上方位置处的酸碱储液罐中，在酸碱储液罐中设置有电加热盘管12，通过电加热盘管12将温度升高至85℃，使钛中矿原矿与浓度为20％的盐酸在末端逆流螺旋浸出器中进行反应，得到后的反应液进入到中间段逆流螺旋反应器中，与矿物再进行反应，而物料则被排出到与末段逆流螺旋器连接的出料仓中，通过中间段逆流螺旋浸出器浸出后的反应液进入到首段逆流螺旋浸出器中，与矿物进行最后反应，在首段逆流螺旋浸出器中反应后得到的反应液流入至浸出液产品储存槽102中，最终料渣则被排出到与末端逆流螺旋浸出器相连的出料仓10中，最终钛中矿原矿中铁的浸出率为31.62％，而在而在使用现有技术中的浸出装置的情况下，在同样的原矿和溶剂下，盐酸浓度也为15％，液固比为10:1，浸出时间为6h，浸出温度为85℃，此种情况下，钛中矿原矿中铁的浸出率仅为12.09％，由此可见，采用本装置，钛中矿原矿中铁的浸出率提高了19.53％，通过本发明所提供的反应装置，有效地提高了矿物中目标元素的浸出率，方便高效。
以上为本发明的具体实施方式，从实施过程可以看出，本发明提供的一种矿物浸出分离用多段管式逆流浸出反应装置，实现了矿物与酸或碱逆流浸出，延长了矿物与酸或碱的作用时间，通过多段管式连续浸出，在不改变原始酸或碱浓度下，大大的提高了矿物中目标元素浸出率，且本装置对酸或碱可进行直接加热，有利于工艺条件的控制和热利用率的提高，且其可连续生产，操作简单，节能环保。