本发明属于化工领域，具体地，本发明涉及碱土金属硫化物的浸取方法和浸取装置。
背景技术
锶是碱土金属中丰度最小的元素，可应用于制造合金、光电管，以及分析化学、烟火等。质量数90的锶是一种放射性同位素，可作β射线放射源，半衰期为25年。锶由于其很强的吸收x射线辐射功能和独特的物理化学性能，而被广泛应用于电子、化工、冶金、军工、轻工、医药和光学等各个领域。工业碳酸锶生产主要以天青石为主，其次是菱锶矿。以碳酸锶为原料可以生产硝酸锶、氯化锶、高纯碳酸锶、磷酸锶、铝酸锶等锶盐。
钡是碱土金属中最活泼的元素，在自然界中从没发现过单质钡，常以化合物的形式存在，钡主要以硫酸盐或碳酸盐的形式存在，用于制钡盐、合金、焰火、核反应堆等，也是精炼铜时的优良除氧剂。广泛用于合金，有铅、钙、镁、钠、锂、铝及镍等合金。金属钡可用作除去真空管和显像管痕量气体的消气剂、精炼金属的脱气剂；硝酸钡与氯酸钾、镁粉、松香混合，可以用来制造信号弹与烟火。可溶性的钡化合物常用作杀虫剂。硫化钡是黄色或黑红粉末，有硫化氢气味。遇水逐渐水解为硫化氢和氢氧化钡。有毒，其水溶液呈强碱性且有腐蚀性。用于制无砷硫化氢。用于制造各种钡盐。
锶、钡矿开采出来的物料经回转炉加工后出来的粗制硫化锶/硫化钡黑灰，经过浸取得到其水溶液，再进一步加工制得锶或钡的化合物，如：碳酸锶、硝酸锶、氯化锶；碳酸钡、硝酸钡、氯化钡等。浸取硫化锶/硫化钡就是将含硫化锶/硫化钡的黑灰在90℃左右的热水中浸泡，获得硫化锶/硫化钡水溶液，再将残渣分离后处理。
目前，国内浸取硫化锶/硫化钡的方式主要包括：搅龙浸取、槽子浸取、吊篮式浸取、静态浸取等。现有的浸取方式主要存在着水汽大、环境差、自动化程度低、耗能高等各类问题，其中环保、安全问题突出，严重制约着企业的生存和发展。因此，寻找一种新型的硫化锶/硫化钡浸取方法迫在眉睫。
技术实现要素：
本发明的发明目的是针对现有技术的缺陷，提供了一种碱土金属硫化物的浸取方法，和碱土金属硫化物的浸取装置。
一方面，本发明提供了一种碱土金属硫化物的浸取方法，包括：
(1)将碱土金属硫化物粗料与一级浸取水按照重量比为10∶(20.1-40.2)分别输送至一级浸取器(17)中混合均匀进行一级浸取，得到一级混合物料；
(2)将一级混合物料输送至一级沉降器(18)中进行沉降，得到一级沉降料浆和一级浸取液；
(3)收集一级浸取液，即得碱土金属硫化物溶液。
前述的浸取方法，进一步包括：
(4)将一级沉降料浆与二级浸取水按照重量比为10∶(19-38)分别输送至二级浸取器(19)中混合均匀进行二级浸取，得到二级混合物料；
(5)将二级混合物料输送至二级沉降器(20)中进行沉降，得到二级沉降料浆和二级浸取液；
(6)收集二级浸取液，或者，将二级浸取液输送至一级浸取器(17)。
前述的浸取方法，进一步包括：
(7)将二级沉降料浆与三级浸取水按照重量比为10∶(25-35)分别输送至三级浸取器(21)中混合均匀进行三级浸取，得到三级混合物料；
(8)将三级混合物料输送至三级沉降器(22)中进行沉降，得到三级沉降料浆和三级浸取液；
(9)将三级浸取液输送至二级浸取器(19)或者一级浸取器(17)。
前述的浸取方法，三级沉降料浆通过脱水过滤器(23)进行过滤脱水，得到的滤液输送至三级浸取器(21)。
前述的浸取方法，所述碱土金属硫化物是硫化锶和/或硫化钡。
前述的浸取方法，步骤(1)中，碱土金属硫化物粗料采用下述方法获得：将碱土金属矿石粉碎至≤5mm，随后输送至回转窑在900℃-1300℃焙烧1-3小时，随后冷却至50-200℃。
前述的浸取方法，一级浸取水、二级浸取水和三级浸取水是温度为65℃-95℃的热水。
另一方面，本发明提供了一种碱土金属硫化物的浸取装置，包括：自上而下设置的一级浸取器(17)和一级沉降器(18)；一级浸取器(17)上设置有粗料输入管道(1)和一级浸取水输入管道(30)；一级浸取器(17)内部设置有第一搅拌器(24)；一级浸取器(17)和一级沉降器(18)通过一级混合物料输送管道(2)相连通，一级混合物料输送管道(2)的一端设置在一级浸取器(17)的底部，另一端设置在一级沉降器(18)的上部；一级沉降器(18)上设置有一级产品输出管道(16)。
前述的浸取装置，进一步包括：自上而下设置的二级浸取器(19)和二级沉降器(20)；二级浸取器(19)通过一级沉降料浆输送管道(3)与一级沉降器(18)相连通，一级沉降料浆输送管道(3)一端设置在一级沉降器(18)的底部，另一端设置在二级浸取器(19)的上部；二级浸取器(19)上设置有二级浸取水输入管道(29)；二级浸取器(19)内部设置有第二搅拌器(25)；二级浸取器(19)和二级沉降器(20)通过二级混合物料输送管道(4)相连通，二级混合物料输送管道(4)的一端设置在二级浸取器(19)的底部，另一端设置在二级沉降器(20)的上部；二级沉降器(20)上设置有二级浸取液输送管道(12)和二级产品输出管道(15)。
前述的浸取装置，进一步包括：自上而下设置的三级浸取器(21)和三级沉降器(22)；三级浸取器(21)通过二级沉降料浆输送管道(5)与二级沉降器(20)相连通，二级沉降料浆输送管道(5)一端设置在二级沉降器(20)的底部，另一端设置在三级浸取器(21)的上部；三级浸取器(21)上设置有三级浸取水输入管道(9)；三级浸取器(21)内部设置有第三搅拌器(26)；三级浸取器(21)和三级沉降器(22)通过三级混合物料输送管道(6)相连通，三级混合物料输送管道(6)的一端设置在三级浸取器(21)的底部，另一端设置在三级沉降器(22)的上部；三级沉降器(22)上设置有三级浸取液输送管道(10)和三级沉降料浆输出管道(7)。
前述的浸取装置，进一步包括：脱水过滤器(23)；脱水过滤器(23)通过三级沉降料浆输出管道(7)与三级沉降器(22)相连通；脱水过滤器(23)上还设置有滤液回收管道(8)，用于将滤液回收至三级浸取器(21)。
前述的浸取装置，二级浸取液输送管道(12)一端设置在二级沉降器(20)上，另一端设置在一级浸取器(17)上，用于将二级浸取液由二级沉降器(20)输送至一级浸取器(17)。
前述的浸取装置，三级浸取液输送管道(10)一端设置在三级沉降器(22)上，另一端设置在二级浸取器(19)上，用于将三级浸取液由三级沉降器(22)输送至二级浸取器(19)。
前述的浸取装置，三级浸取液输送管道(10)一端设置在三级沉降器(22)上，另一端设置在一级浸取器(17)上，用于将三级浸取液由三级沉降器(22)输送至一级浸取器(17)。
前述的浸取装置，一级浸取器(17)、一级沉降器(18)、二级浸取器(19)、二级沉降器(20)、三级浸取器(21)和三级沉降器(22)的外壁分别设置保温材料。
相对于现有技术，本发明的技术方案具有如下有益效果：
本发明采用封闭式结构，避免了生产过程产生的大量水汽和粉尘的问题，生产环境清洁，减少了碱土金属硫化物与空气的接触而发生氧化的问题，碱土金属硫化物的高效浸取率，提高了例如锶、钡等碱土金属资源的利用率；浸取器和沉降器外壁采用保温材料进行保温，减少了生产过程发生的热传递，减少能量消耗，同时尽量避免工人易被烫伤的问题；连续性生产，提高了浸取液的质量，减少了浸取液浓度的范围波动，使得生产变得更加容易控制，从而提高企业的生产效率及效益。
附图说明
图1是本发明浸取方法的工艺流程图。
图2是本发明浸取装置的结构示意图。
具体实施方式
为了充分了解本发明的目的、特征及功效，通过下述具体实施方式，对本发明作详细说明。本发明的工艺方法除下述内容外，其余均采用本领域的常规方法或装置。除非另有说明，否则本发明中涉及的术语均具有本领域技术人员通常理解的含义。
针对目前碱土金属硫化物特别是硫化锶和硫化钡的浸取方式存在水汽大、环境差、自动化程度低、耗能高等各种环保与安全问题，本发明提供了一种碱土金属硫化物的浸取方法和装置。
第一方面，本发明提供了一种碱土金属硫化物的浸取方法(如图1所示)，包括将碱土金属硫化物粗料用一级浸取水进行一级浸取，随后进行沉降，获得一级沉降料浆和一级浸取液，收集一级浸取液，即得成品产品碱土金属硫化物溶液，该碱土金属硫化物溶液可用于生产相应的碱土金属产品。
优选地，可以对一级沉降料浆作进一步浸取。具体地，采用二级浸取水对一级沉降料浆进行二级浸取，随后进行沉降，获得二级沉降料浆和二级浸取液。收集二级浸取液，在需要碱土金属硫化物溶液浓度不高时，可以将其作为成品产品。或者，将二级浸取液输送回一级浸取工段与一级浸取水一同用于一级浸取。
优选地，可以对二级沉降料浆作进一步浸取。具体地，采用三级浸取水对二级沉降料浆进行三级浸取，随后进行沉降，获得三级沉降料浆和三级浸取液。将三级浸取液输送回二级浸取工段与二级浸取水一同用于二级浸取，和/或，将三级浸取液输送回一级浸取工段用于一级浸取。
优选地，对三级沉降料浆进行过滤脱水，将滤液输送至三级浸取工段用于三级浸取。将滤渣集中后送至固渣场进行处理。
其中，本发明的方法针对的碱土金属硫化物可以是任意的碱土金属硫化物，且优选是硫化锶和/或硫化钡。本发明中使用的碱土金属硫化物粗料可以采用下述方法获得：将碱土金属矿石粉碎至≤5mm，随后输送至回转窑在900℃-1300℃焙烧1-3小时，随后冷却至50-200℃。
其中，一级浸取工段中，碱土金属硫化物粗料与一级浸取水的重量比为10∶(20.1-40.2)。二级浸取工段中，一级沉降料浆与二级浸取水的重量比为10∶(19-38)。三级浸取工段中，二级沉降料浆与三级浸取水的重量比为10∶(25-35)。在各级浸取工段中，可以通过调整各物料的输入速度来使各物料之间的比例在前述范围内。
其中，本发明的方法采用的一级浸取水、二级浸取水和三级浸取水是热水，优选是65℃-95℃的热水，且更优选是70℃-90℃的热水。
其中，上述各工序中，具体的浸取时间、沉降时间、物料输送速度等可以由本领域技术人员根据实际情况来确定。
第二方面，本发明提供了一种碱土金属硫化物的浸取装置(如图2所示)，包括：自上而下设置的一级浸取器17和一级沉降器18；一级浸取器17上设置有粗料输入管道1和一级浸取水输入管道30；一级浸取器17内部设置有第一搅拌器24；一级浸取器17和一级沉降器18通过一级混合物料输送管道2相连通，一级混合物料输送管道2的一端设置在一级浸取器17的底部，另一端设置在一级沉降器18的上部；一级沉降器18上设置有一级产品输出管道16。
优选地，该浸取装置进一步包括：自上而下设置的二级浸取器19和二级沉降器20；二级浸取器19通过一级沉降料浆输送管道3与一级沉降器18相连通，一级沉降料浆输送管道3一端设置在一级沉降器18的底部，另一端设置在二级浸取器19的上部；二级浸取器19上设置有二级浸取水输入管道29；二级浸取器19内部设置有第二搅拌器25；二级浸取器19和二级沉降器20通过二级混合物料输送管道4相连通，二级混合物料输送管道4的一端设置在二级浸取器19的底部，另一端设置在二级沉降器20的上部；二级沉降器20上设置有二级浸取液输送管道12和二级产品输出管道15。
优选地，该浸取装置进一步包括：自上而下设置的三级浸取器21和三级沉降器22；三级浸取器21通过二级沉降料浆输送管道5与二级沉降器20相连通，二级沉降料浆输送管道5一端设置在二级沉降器20的底部，另一端设置在三级浸取器21的上部；三级浸取器21上设置有三级浸取水输入管道9；三级浸取器21内部设置有第三搅拌器26；三级浸取器21和三级沉降器22通过三级混合物料输送管道6相连通，三级混合物料输送管道6的一端设置在三级浸取器21的底部，另一端设置在三级沉降器22的上部；三级沉降器22上设置有三级浸取液输送管道10和三级沉降料浆输出管道7。
优选地，该浸取装置进一步包括：脱水过滤器23；脱水过滤器23通过三级沉降料浆输出管道7与三级沉降器22相连通；脱水过滤器23上还设置有滤液回收管道8，用于将滤液回收至三级浸取器21。
其中，二级浸取液输送管道12一端设置在二级沉降器20上，另一端设置在一级浸取器17上，用于将二级浸取液由二级沉降器20输送至一级浸取器17。
其中，三级浸取液输送管道10一端设置在三级沉降器22上，另一端设置在二级浸取器19上，用于将三级浸取液由三级沉降器22输送至二级浸取器19；和/或，三级浸取液输送管道10一端设置在三级沉降器22上，另一端设置在一级浸取器17上，用于将三级浸取液由三级沉降器22输送至一级浸取器17(图未示出)。
其中，一级浸取器17、一级沉降器18、二级浸取器19、二级沉降器20、三级浸取器21和三级沉降器22的外壁分别设置保温材料。
下面以硫化锶、硫化钡为例，结合图1和图2对本发明浸取方法的一种优选具体实施方式进行说明。
获得粗料
从矿场开采的钡矿或锶矿(钡矿/锶矿)经粉碎机粉碎至粒径为≤5mm，输送至回转窑在900℃-1300℃焙烧还原1-3小时制得硫化锶/硫化钡黑灰(即粗料)，随后冷却至50-200℃以备后续浸取使用。
一级浸取工段
将硫化锶/硫化钡黑灰与约90℃一级浸取水按照重量比为10∶(20.1-40.2)分别经由粗料输入管道1和一级浸取水输入管道30输送至一级浸取器17中，使用第一搅拌器24将硫化锶/硫化钡黑灰与一级浸取水混合均匀进行一级浸取，得到一级混合物料。在一级浸取器17中，部分硫化锶/硫化钡被浸出。
一级混合物料通过一级混合物料输送管道2输送至一级沉降器18中进行沉降，得到一级沉降料浆和一级浸取液。通过一级产品输出管道16收集成品硫化锶/硫化钡水溶液，可用于加工生产碳酸锶或其他锶盐、碳酸钡、硝酸钡或其他钡盐。
二级浸取工段
沉降下来的一级沉降料浆通过一级沉降料浆输送管道3输送至二级浸取器19，同时通过二级浸取水输入管道29向二级浸取器19中输入约90℃二级浸取水，一级沉降料浆与二级浸取水的重量比为10∶(19-38)。使用第二搅拌器25将一级沉降料浆和二级浸取水混合均匀进行二级浸取，得到二级混合物料。在二级浸取器19中，余下硫化锶/硫化钡部分被浸出。
二级混合物料通过二级混合物料输送管道4输送至二级沉降器20中进行沉降，得到二级沉降料浆和二级浸取液。二级浸取液通过二级浸取液输送管道12返回至一级浸取器17中与一级浸取水一同用于浸取硫化锶/硫化钡黑灰。可选地，如需求硫化锶/硫化钡水溶液浓度不高，也可通过二级产品输出管道15提取出来做成品产物。
三级浸取工段
沉降下来的二级沉降料浆通过二级沉降料浆输送管道5输送至三级浸取器21，同时通过三级浸取水输入管道9向三级浸取器21中输入约90℃三级浸取水，二级沉降料浆与三级浸取水的重量比为10∶(25-35)。使用第三搅拌器26将二级沉降料浆与三级浸取水混合均匀进行三级浸取，得到三级混合物料。在三级浸取器21中，余下硫化锶/硫化钡部分再次被浸出。
三级混合物料通过三级混合物料输送管道6输送至三级沉降器22中进行沉降，得到三级沉降料浆和三级浸取液。三级浸取液通过三级浸取液输送管道10返回至二级浸取器19中与二级浸取水一同用于二级浸取工段。
脱水过滤工段
三级沉降料浆通过三级沉降料浆输出管道7输送至脱水过滤器23进行脱水处理，得到的滤液经过滤液回收管道8回收至三级浸取器21与三级浸取水一同用于三级浸取工段。经过脱水过滤器23处理的残渣集中后送至固渣场进行处理。
实施例
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。
实施例1：硫化钡浸取
(1)从矿场开采的钡矿经粉碎机粉碎至粒径为5mm，输送至回转窑在约1000℃焙烧还原3小时制得硫化钡黑灰(硫化钡含量为65wt％)，随后冷却至200℃以备后续浸取使用。
(2)经过冷却的硫化钡黑灰由粗料输入管道1以10t/h的速度输送至一级浸取器17中，约90℃一级浸取水通过一级浸取水输入管道30以18.5t/h的速度输送至一级浸取器17中，使用第一搅拌器24将硫化钡黑灰与一级浸取水混合均匀进行一级浸取，得到一级混合物料。
一级混合物料通过一级混合物料输送管道2输送至一级沉降器18中进行沉降，得到一级沉降料浆和一级浸取液。得到的成品硫化钡水溶液从一级沉降器18中以39.5t/h的速度作为成品抽取出来，39.5t包含了4.5t硫化钡和35t水。
(3)沉降下来的一级沉降料浆通过一级沉降料浆输送管道3以12t/h(其中，12t一级沉降料浆包含6.5t水、0.8t被浸取的硫化钡、1.2t未被浸取的硫化钡和3.5t不溶物)的速度输送至二级浸取器19，同时通过二级浸取水输入管道29以15t/h的速度向二级浸取器19中输入约90℃二级浸取水。使用第二搅拌器25将一级沉降料浆和二级浸取水混合均匀进行二级浸取，得到二级混合物料。
二级混合物料通过二级混合物料输送管道4输送至二级沉降器20中进行沉降，得到二级沉降料浆和二级浸取液。二级浸取液通过二级浸取液输送管道12以23t/h的速度返回至一级浸取器17中与一级浸取水一同用于浸取硫化钡黑灰，其中23t包含了1.5t硫化钡和21.5t水。
(4)沉降下来的二级沉降料浆通过二级沉降料浆输送管道5以6.8t/h(其中，6.8t该浆料包含2.8t水、0.2t被浸取的硫化钡、0.3t未被浸取的硫化钡和3.5t不溶物)的速度输送至三级浸取器21，同时通过三级浸取水输入管道9以0.4t/h的速度向三级浸取器21中输入约90℃三级浸取水。使用第三搅拌器26将二级沉降料浆与三级浸取水混合均匀进行三级浸取，得到三级混合物料。
三级混合物料通过三级混合物料输送管道6输送至三级沉降器22中进行沉降，得到三级沉降料浆和三级浸取液。三级浸取液通过三级浸取液输送管道10以2.8t/h的速度返回至二级浸取器19中与二级浸取水一同用于二级浸取工段。
(5)三级沉降料浆通过三级沉降料浆输出管道7以5.2t/h的速度输送至脱水过滤器23进行脱水处理，得到的滤液经过滤液回收管道8以0.8t/h的速度回收至三级浸取器21与三级浸取水一同用于三级浸取工段。经过脱水过滤器23处理的残渣集中后送至固渣场进行处理。
实施例2：硫化锶浸取
(1)从矿场开采的锶矿经粉碎机粉碎至粒径为5mm，输送至回转窑在约1300℃焙烧还原1小时制得硫化锶黑灰(硫化钡含量为52wt％)，随后冷却至100℃以备后续浸取使用。
(2)经过冷却的硫化锶黑灰由粗料输入管道1以10t/h的速度输送至一级浸取器17中，约90℃一级浸取水通过一级浸取水输入管道30以35t/h的速度输送至一级浸取器17中，使用第一搅拌器24将硫化锶黑灰与一级浸取水混合均匀进行一级浸取，得到一级混合物料。
一级混合物料通过一级混合物料输送管道2输送至一级沉降器18中进行沉降，得到一级沉降料浆和一级浸取液。得到的成品硫化锶水溶液从一级沉降器18中以61t/h的速度作为成品抽取出来，61t包含了4t硫化锶和57t水。
(3)沉降下来的一级沉降料浆通过一级沉降料浆输送管道3以10t/h(其中，10t一级沉降料浆包含4t水、0.2t被浸取的硫化锶、1t未被浸取的硫化锶和4.8t不溶物)的速度输送至二级浸取器19，同时通过二级浸取水输入管道29以13.3t/h的速度向二级浸取器19中输入约90℃二级浸取水。使用第二搅拌器25将一级沉降料浆和二级浸取水混合均匀进行二级浸取，得到二级混合物料。
二级混合物料通过二级混合物料输送管道4输送至二级沉降器20中进行沉降，得到二级沉降料浆和二级浸取液。二级浸取液通过二级浸取液输送管道12以26t/h的速度返回至一级浸取器17中与一级浸取水一同用于浸取硫化锶黑灰，其中26t包含了1t硫化锶和25t水。
(4)沉降下来的二级沉降料浆通过二级沉降料浆输送管道5以7.5t/h(其中，7.5t二级沉降料浆包含2.6t水、0.1t被浸取的硫化锶、0.1t未被浸取的硫化锶和4.8t不溶物)的速度输送至三级浸取器21，同时通过三级浸取水输入管道9以8t/h的速度向三级浸取器21中输入约90℃三级浸取水。使用第三搅拌器26将二级沉降料浆与三级浸取水混合均匀进行三级浸取，得到三级混合物料。
三级混合物料通过三级混合物料输送管道6输送至三级沉降器22中进行沉降，得到三级沉降料浆和三级浸取液。三级浸取液通过三级浸取液输送管道10以10.2t/h的速度返回至二级浸取器19中与二级浸取水一同用于二级浸取工段。
(5)三级沉降料浆通过三级沉降料浆输出管道7以5.5t/h的速度输送至脱水过滤器23进行脱水处理，得到的滤液经过滤液回收管道8以0.2t/h的速度回收至三级浸取器21与三级浸取水一同用于三级浸取工段。经过脱水过滤器23处理的残渣集中后送至固渣场进行处理。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本方面的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的替代、修饰、组合、改变、简化等，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。