一种含钠赤泥处理用加压反应釜的制作方法

1.本实用新型涉及一种化学工艺的反应容器，尤其涉及一种含钠赤泥处理用加压反应釜。


背景技术：

2.赤泥是以铝土矿为原料生产氧化铝过程中产生的红褐色粉泥状的强碱性固体废弃物，因其富含氧化铁而呈红褐色，称之为赤泥。按现有工艺和铝土矿的组成，每生产1t氧化铝，将产生1.0～2.5t赤泥，中国作为氧化铝生产大国，赤泥堆存量和年产生量都很大，据估算，2017年我国氧化铝产量超过了6500万t，估计有超过1亿t的赤泥产生。到目前为止，全国的赤泥累计堆存量保守估计约6亿吨，年新产生量仍在7000万吨以上。我国赤泥年综合利用量在500万吨以下，远小于每年新产生量，大量的赤泥不能有效利用，只能堆存，既占用大量土地，也存在很大的环境风险。在环保要求越来严的今天、在土地越来越宝贵的今天，在碳减排和碳达峰的要求下，赤泥利用显得尤为重要。
3.依据《2019-2020年中国大宗工业固体废物综合利用产业发展报告》等分析，2020年赤泥综合利用量为849万吨，综合利用率仅为8%，不到一成。而赤泥的产出量、成分会因矿石产地、品位、生产工艺等条件而存在差异。虽然赤泥都具有碱性强、盐分高等特点，但是由于矿石产地的区别，所产生的赤泥在含铁、硅、钠、钙等主要成分上存在明显差异，比如广西、进口矿石赤泥，其中的铁含量高达30%以上；河南、山东矿石赤泥中的钠、钙含量更高。
4.目前，赤泥的资源利用主要有三个方面：一是作为水泥、免烧砖、保温材料等建筑材料的生产原料；二是提取赤泥中铁、铝、钛、钪等有价金属元素，其中，有价金属多采用苛性碱或酸浸工艺加以回收；三是应用于水处理、烟气脱硫等环境保护。能够大规模利用赤泥的产业化技术主要集中在建材生产、矿山回填和赤泥提铁等几个方面，但由于附加值低，推广应用有限。赤泥选出的高铁产品市场需求较好，但选铁后剩余的大量赤泥仍需做进一步处理，如何能更好地综合利用赤泥以及提高附加值成为十分迫切的需求。
5.在对含钠赤泥进行处理时，在一定温度、一定压力条件下，在反应釜中对含氟原料进行处理，将更有助于钠的充分浸出，在进行具体处理时，需要向加压反应釜内通入相应气体来保持反应釜的压力，因此反应釜对其压力的控制要求较为严格，传统的加压反应釜仅是设置一个普通的泄压阀来保证反应釜内的工作压力，这种泄压阀的泄压效率不能随着压力的改变而改变，当压力较大时，需要较长时间泄压才能恢复到正常工作压力，不利于化学反应的进行。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的在于提供一种根据反应釜内压力大小可以改变泄压效率的含钠赤泥处理用加压反应釜。
7.为解决上述技术问题，本实用新型中含钠赤泥处理用加压反应釜的技术方案如下：
8.一种含钠赤泥处理用加压反应釜，包括设置有进气口、泄压口的反应釜釜体，泄压口处设置有泄压阀，反应釜体中设置有搅拌装置，所述泄压阀包括筒形结构的阀壳，阀壳的两端固定有阀壳端板，阀壳端板上转动装配有转动轴，转动轴上固定有泄压阀板，泄压阀板的一侧板面朝向所述泄压口，阀壳上具有用于与所述泄压阀板外端面密封配合的沿周向延伸的泄压段，泄压段上分布有至少两个沿周向间隔布置的排气泄压孔，阀壳与所述转动轴之间设置有阀板复位弹簧。
9.本实用新型的有益效果为：本实用新型中，当反应釜釜体内部的工作压力过高时，压力气体会驱动泄压阀板带着转动轴转动，泄压阀板转动的角度越大，打开的排气泄压孔的个数也就越多，这样当压力超出较少时，较少的排气泄压孔打开进行泄压，当压力超出较大时，较多的排气泄压卡打开进行泄压，从而实现根据反应釜内压力大小来改变泄压效率。
10.进一步的，阀壳两端的阀壳端板之间固定有与阀壳同轴线固定的固定轴，所述转动轴转动套装于所述固定轴上。
11.进一步的，阀壳上固定有沿阀壳径向延伸的内腔分隔板，内腔分隔板将阀壳内腔分隔成沿周向顺序布置的第一腔室和第二腔室，第一腔室与泄压口相通，泄压阀板位于第一腔室内，排气泄压孔位于第一腔室所对应的阀壳上。
12.进一步的，转动轴上固定有位于第二腔室中的第一弹簧底座板，阀壳内设置有与第一弹簧底座板对应布置的第二弹簧底座板，阀板复位弹簧设置于第一弹簧底座板与第二弹簧底座板之间。
13.进一步的，反应釜釜体上设置有进料口，进料口连接有赤泥管道，赤泥管道上设置有加气管。
14.进一步的，所述反应釜釜体包括反应釜筒体和位于反应釜筒体底部的釜底板，釜底板为平板或者朝下凸出的弧形板。
15.进一步的，所述进气口位于反应釜釜体的上端、中部或下端。
16.进一步的，釜底板的下侧设置有加热盘管。
附图说明
17.通过参考附图阅读下文的详细描述，本公开示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本公开的若干实施方式，并且相同或对应地标号表示相同或对应地部分，其中：
18.图1是本实用新型中含钠赤泥处理用加压反应釜的实施例1的结构示意图；
19.图2是图1中泄压阀的结构示意图；
20.图3是图2的使用状态图；
21.图4是本实用新型的实施例2的结构示意图；
22.图5是本实用新型中含钠赤泥处理用加压反应釜的实施例3的结构示意图；
23.图6是本实用新型中含钠赤泥处理用加压反应釜的实施例4的结构示意图；
24.图7是本实用新型中含钠赤泥处理用加压反应釜的实施例5的结构示意图；
25.附图标记说明：1、减速电机；2、进气口；3、泄压口；4、泄压阀；5、釜顶板；6、反应釜筒体；7、反应釜釜体；8、进气管；10、搅拌轴；11、搅拌叶片；12、釜底板；13、加热盘管；14、阀壳；15、阀壳端板；16、第二腔室；17、内腔分隔板；18、第一腔室；19、排气泄压孔；20、泄压阀
板；21、阀板挡块；22、阀板复位弹簧；23、第一弹簧底座板；24、第二弹簧底座板； 25、加气管；26、加气主管；27、加气支管；28、赤泥管道；29、转动轴；30、固定轴；
具体实施方式
26.为了便于理解本实用新型，下面结合附图和具体实施例，对本实用新型进行更详细的说明。附图中给出了本实用新型的较佳的实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。
27.需要说明的是，除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本实用新型。
28.本实用新型中一种高钠赤泥处理用加压反应釜的实施例1如图1~4所示：包括设置有搅拌装置的反应釜釜体7，反应釜釜体7包括反应釜筒体6、设置于反应釜筒体6顶部的釜顶板5和设置于反应釜筒体底部的釜底板12，本实施例中，釜顶板5、釜底板12为垂直于反应釜筒体轴线的平板。搅拌装置包括竖向设置的搅拌轴10，搅拌轴的底部固定有搅拌叶片11，釜顶板的上侧设置有与搅拌传动连接的减速电机1。釜底板的下侧设置有加热盘管13。
29.釜顶板上还设置有进气口2和泄压口3，进气口2处设置有竖向伸入到反应釜釜体底部的进气管8。泄压口3处设置有泄压阀4，泄压阀4包括筒形结构的阀壳14，阀壳14的轴线与反应釜筒体6的轴线垂直，阀壳的两端固定有阀壳端板15，阀壳端板15上转动装配有转动轴29，转动轴上固定有泄压阀板20，泄压阀板20的一侧板面朝向所述泄压口3，阀壳上具有用于与泄压阀板外端面密封配合的沿周向延伸的泄压段，泄压段上分布有四个沿阀壳周向间隔布置的排气泄压孔19，阀壳14与转动轴29之间设置有阀板复位弹簧22，阀板复位弹簧用于对泄压阀板施加图2视角上逆时针方向转动的作用力，阀壳内侧设置有用于与泄压阀板挡止配合以限制泄压阀板逆时针转动极限的阀板挡块21，当泄压阀板20与阀板挡块21接触挡止时，各排气泄压孔19均不能通气。
30.在本实施例中，阀壳两端的阀壳端板之间固定有与阀壳同轴线固定的固定轴30，转动轴29转动套装于固定轴30上。阀壳上固定有沿阀壳径向延伸的内腔分隔板17，内腔分隔板将17阀壳内腔分隔成沿周向顺序布置的第一腔室18和第二腔室16，第一腔室18与泄压口3相通，泄压阀板位于第一腔室内，排气泄压孔位于第一腔室所对应的阀壳上。转动轴29上固定有位于第二腔室中的第一弹簧底座板23，阀壳内设置有与第一弹簧底座板23对应布置的第二弹簧底座板24，阀板复位弹簧22设置于第一弹簧底座板23与第二弹簧底座板24之间。
31.使用时，通过进气口向反应釜釜体内通入二氧化碳气体，保持反应釜内的二氧化碳高压环境，搅拌装置进行搅拌，保证二氧化碳与赤泥的混合均匀，加热盘管保证反应温度。当二氧化碳浓度过高时，气体会推动泄压阀板克服阀板复位弹簧的作用力，泄压阀板顺时针转动，从而依序打开排气泄压孔，反应釜内气体压力大的话，排气泄压孔打开的个数较多，可以高效率泄压，反应釜内的气体压力没有超过设计压力过多的话，排气泄压孔打开的个数较少，可以缓慢泄压；泄压阀板转动泄压还有一个重要的优点就是，泄压阀板在整个径向都能承担气体作用力，因此泄压阀板比较敏感，能保证顺利泄压。
32.在本实用新型的其它实施例中，当需要对赤泥进行不同工艺处理时，还可以通过进气口向反应釜内通入其它气体，比如说二氧化硫气体、三氧化硫气体或者氯化氢气体等。
33.在本实用新型的其它实施例中，搅拌装置还可以是磁力搅拌装置，磁力搅拌装置包括位于反应釜外侧用于产生旋转磁场的外部永磁体和位于反应釜内侧的内部永磁体，内部永磁体上连接有搅拌部件。使用磁力搅拌装置有助于减小搅拌装置与阀壳端板配合处的密封要求。磁力传动装置将真正用于搅拌的部件密封在压力环境内，以此彻底解决了搅拌轴与反应器之间动密封的可靠性问题。由于磁力传动装置的基本制造材料均为铁磁性物质，磁导率极佳，磁场在穿过用于密封的阀壳端板时几乎没有损耗，由此外部驱动永磁体产生的旋转磁场可以有效被内部永磁体转子接受，进而带动反应器内的搅拌部件进行物料混合。
34.一种含钠赤泥处理用加压反应釜的实施例2如图4所示：实施例2与实施例1不同的是，本实施例中，项28表示用于赤泥输送的赤泥管道28，赤泥管道28上设置有加气管25，加气管包括加气主管26和多个并联布置的加气支管27，加气支管27伸入到赤泥管道中，加气支管的出气端具有延伸方向与赤泥管道轴向一致的出气管段。此举，可以实现在赤泥输送过程中向赤泥中添加二氧化碳气体，以此降低赤泥中的钠含量。
35.一种含钠赤泥处理用加压反应釜的实施例3如图5所示：实施例2与实施例1不同的是，进气口2位于釜筒体的中部，进气口2处连接有伸入到反应釜釜体内部的进气弯管。
36.一种含钠赤泥处理用加压反应釜的实施例4如图6所示：实施例3与实施例1不同的是，进气口2位于釜筒体的底部。
37.一种含钠赤泥处理用加压反应釜的实施例5如图7所示：实施例4与实施例1不同的是，本实施例中，釜顶板为上凸的弧形板，釜底板为下凸的弧形板。在本实用新型的其它实施例中，进气口2还可以设置于釜筒体的中部或底部。
38.在本说明书的上述描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“固定”、“安装”、“相连”或“连接”等术语应该做广义的理解。例如，就术语“连接”来说，其可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，或者可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。因此，除非本说明书另有明确的限定，本领域技术人员可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
39.根据本说明书的上述描述，本领域技术人员还可以理解如下使用的术语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”、“中心”、“纵向”、“横向”、“顺时针”或“逆时针”等指示方位或位置关系的术语是基于本说明书的附图所示的方位或位置关系的，其仅是为了便于阐述本实用新型的方案和简化描述的目的，而不是明示或暗示所涉及的装置或元件必须要具有所述特定的方位、以特定的方位来构造和进行操作，因此上述的方位或位置关系术语不能被理解或解释为对本实用新型方案的限制。
40.另外，本说明书中所使用的术语“第一”或“第二”等用于指代编号或序数的术语仅用于描述目的，而不能理解为明示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”或“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本说明书的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个或更多个等，除非另有明确具体
的限定。
41.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。