一种安全高效的硫酸镍生产装置的制作方法

1.本发明涉及湿法冶金技术领域，特别是涉及一种安全高效的硫酸镍生产装置。


背景技术：

2.在现有技术中，利用镍豆(或镍粉，镍块，镍粒)与硫酸溶液反应生产硫酸镍的装置，通常采用的是普通的带搅拌桨的反应釜，反应的流程通常是先在反应釜底部加入镍豆，然后加入硫酸溶液或者加入双氧水和硫酸溶液，开启搅拌桨开始反应。但是现有的溶镍装置和方法存在几个问题：当采用镍豆和硫酸溶液作为反应原料时，镍与硫酸反应会产生大量的氢气，氢气属于可燃气体，当反应釜中的氢气浓度达到4％-75.6％时，容易产生爆炸的危险，而且由于镍豆的密度较大，通常是沉在反应釜底的，普通的反应釜搅拌桨很难完全搅动釜底的镍豆，会导致反应的效率不高；当采用镍豆、硫酸和双氧水作为反应原料时，因为双氧水的价格比较高，因此会使生产的成本大幅提高。


技术实现要素：

3.为了解决现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种安全高效的硫酸镍生产装置，具体包括以下内容：
4.一种安全高效的硫酸镍生产装置，包括反应釜本体、搅拌桨，还包括设置于反应釜本体内部的底部承托板和底部曝气装置，所述底部曝气装置包括进气口和至少一根与进气口连通的穿孔管，穿孔管水平设置于反应釜本体底部，穿孔管上设置有多个通气孔；所述底部承托板水平设置于底部曝气装置的上方，底部承托板上设置有多个通孔。
5.具体地，所述硫酸镍生产装置还包括中心导流筒，所述底部承托板中心设置有预留安装孔，所述中心导流筒垂直设置于反应釜本体的中心处，中心导流筒的上端与反应釜本体顶部连接，中心导流筒的下端穿过底部承托板中心的预留安装孔与反应釜本体底部连接；所述中心导流筒的侧壁上设置有多个布水孔；所述搅拌桨设置于中心导流筒内部。
6.具体地，所述底部曝气装置包括多根连通的穿孔管，所述多根穿孔管沿反应釜本体底部均匀分布。
7.具体地，所述底部曝气装置包括多根纵向设置的纵向穿孔管和一根横向设置且分别与多根纵向穿孔管连通的横向穿孔管，所述横向穿孔管的一端与进气口连通。
8.具体地，所述穿孔管上的通气孔开口朝下。
9.具体地，所述底部承托板的四周与反应釜本体内壁连接，所述多个通孔在底部承托板上均匀设置。
10.具体地，所述多个布水孔在中心导流筒的侧壁上均匀分布。
11.具体地，所述搅拌桨设置于中心导流筒的中心处，搅拌桨的上端与反应釜本体的顶部连接，搅拌桨的下端与反应釜本体的底部连接，搅拌桨上设置有多层搅拌叶。
12.具体地，所述硫酸镍生产装置还包括设置于反应釜本体外部的负压抽风装置，所述反应釜本体的顶部设置有出气口，所述负压抽风装置与反应釜本体的出气口连接。
13.具体地，所述反应釜本体上还设置有底部进液口和顶部出液口，所述底部进液口设置于底部承托板和底部曝气装置之间的反应釜本体的侧壁上，所述顶部出液口设置于反应釜本体上部的侧壁上，顶部出液口与反应釜本体侧壁的最顶部之间留有一定的距离。
14.本实用新型的有益效果：
15.(1)在反应釜本体的底部设置底部曝气装置，通过穿孔管向反应体系中通入大量的空气，一方面可以稀释反应釜内氢气浓度，将氢气浓度控制在10000ppm (即1％)以下，可以有效防止爆炸的发生；另一方面大量气体进入反应体系内，可以搅动反应液和底部承托板上的镍，同时，空气中的氧气还能起到一定的氧化效果，提高反应速率；
16.(2)设置带布水孔的中心导流筒，一方面可以通过穿过布水孔的液流实现反应液的均匀搅拌；另一方面，布水孔的尺寸设置在合理的大小，使得布水孔中只能通过5mm以下小镍块，可以有效避免镍豆等颗粒较大的反应原料对搅拌桨搅拌叶的撞击，防止搅拌桨搅拌叶的损坏，延长其使用寿命；
17.(3)现有技术通过加入双氧水提高溶镍速率，采用本实用新型公开的装置，可以仅在反应釜中的氢气浓度高时加入双氧水，能够有效降低成本；当然，如不在意成本需快速制备硫酸镍，可一直通入双氧水。具体地，本实用新型的装置的底部进液口可以与外部进液管连通，当氢气浓度高于10000ppm时，由底部进液口通入双氧水，可以有效抑制氢气的生成，降低反应釜内氢气浓度，降低安全风险；当氢气浓度低于10000ppm时，继续通入稀硫酸与纯水。顶部出液口设置于反应釜侧壁靠近釜顶处，当反应釜液位到达出水管高度后溢流进入储存槽；
18.(4)反应釜顶部设置负压抽风装置，负压抽风装置外接碱喷淋塔，可以及时抽出氢气和酸雾，并对气体进行喷淋处理，减小反应釜内氢气的浓度。
附图说明
19.图1为本实用新型公开的硫酸镍生产装置的俯视图；
20.图2为图1中b-b面的剖视图；
21.图3为图2中a-a面的剖视图；
22.图4为图3中c处的放大图。
具体实施方式
23.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。下面所示的实施例不对权利要求所记载的实用新型内容起任何限定作用。另外，下面实施例所表示的构成的全部内容不限于作为权利要求所记载的实用新型的解决方案所必需的。
24.一种安全高效的硫酸镍生产装置，包括反应釜本体1、搅拌桨2，还包括设置于反应釜本体1内部的底部承托板3和底部曝气装置4，所述底部曝气装置4 包括进气口15和至少一根与进气口15连通的穿孔管7，穿孔管7水平设置于反应釜本体1底部，穿孔管7上设置有多个通气孔5；所述底部承托板3水平设置于底部曝气装置4的上方，底部承托板3上设置有多个通孔6。
25.在本实用新型的一个实施例中，所述底部曝气装置4包括多根连通的穿孔管 7，所述多根穿孔管7沿反应釜本体1底部均匀分布。
26.在本实用新型的一个实施例中，所述底部曝气装置4包括多根纵向设置的纵向穿孔管和一根横向设置且分别与多根纵向穿孔管连通的横向穿孔管，所述横向穿孔管的一端与进气口15连通。
27.在本实用新型的一个实施例中，如图4所示，所述穿孔管7上的通气孔5 开口朝下。
28.在本实用新型的一个实施例中，所述底部承托板3的四周与反应釜本体1 内壁连接，所述多个通孔6在底部承托板3上均匀设置。
29.在本实用新型的一个实施例中，所述硫酸镍生产装置还包括中心导流筒8，所述底部承托板3中心设置有预留安装孔9，所述中心导流筒8垂直设置于反应釜本体1的中心处，中心导流筒8的上端与反应釜本体1顶部连接，中心导流筒 8的下端穿过底部承托板3中心的预留安装孔9与反应釜本体1底部连接；所述中心导流筒8的侧壁上设置有多个布水孔10；所述搅拌桨2设置于中心导流筒8 内部。
30.在本实用新型的一个实施例中，所述多个布水孔10在中心导流筒8的侧壁上均匀分布。
31.在本实用新型的一个实施例中，所述搅拌桨2设置于中心导流筒8的中心处，搅拌桨2的上端与反应釜本体1的顶部连接，搅拌桨2的下端与反应釜本体1 的底部连接，搅拌桨2上设置有多层搅拌叶。
32.在本实用新型的一个实施例中，所述硫酸镍生产装置还包括设置于反应釜本体1外部的负压抽风装置11，所述反应釜本体1的顶部设置有出气口12，所述负压抽风装置11与反应釜本体1的出气口12连接。
33.在本实用新型的一个实施例中，所述反应釜本体1上还设置有底部进液口 13和顶部出液口14，所述底部进液口13设置于底部承托板3和底部曝气装置4 之间的反应釜本体1的侧壁上，所述顶部出液口14设置于反应釜本体1上部的侧壁上，顶部出液口14与反应釜本体1侧壁的最顶部之间留有一定的距离。
34.在本实用新型公开的装置中，在反应釜本体1中心设置中心导流筒8，中心导流筒8四周开设多个布水孔10，中心导流筒8内设置有搅拌桨2，可以通过搅拌2使得溶液混合均匀，可使溶解出来的镍粉搅拌起来不至于沉底，降低底部曝气装置穿孔管7通气孔5和底部承托板3的通孔6堵塞的可能性。底部承托板3 上开设通孔6，既可以保证承托镍豆质量，同时也能保证气体通过。底部曝气装备4包括均匀布置的穿孔管7，如图4所示，穿孔管7上通气孔5的孔口斜90
°
向下，穿孔管7可以将高压空气通入反应体系中，曝气一方面可以稀释反应釜中的氢气浓度，降低安全风险，另一方面能够起一定的搅拌作用，提高溶镍效率，同时空气还可以起到一定的氧化作用，有助于提高溶镍效率。底部进液口13位于底部承托板3下方，可通入稀硫酸/纯水/双氧水，当氢气浓度高于10000ppm 时通入双氧水，双氧水与反应体系中的物质发生反应，可以有效抑制氢气的产生；当氢气浓度低于10000ppm时，继续通入稀硫酸与纯水，现有技术通过加入双氧水提高溶镍速率，同时还可以降低氢气的产生速率，本发明仅在氢气浓度高时加入双氧水，可以有效降低成本。当然，如不在意成本需快速制备硫酸镍，本实用新型公开的装置也可一直通入双氧水。顶部出液口14位于反应釜本体1侧壁的上部，当液位到达顶部出液口14的高度后溢流进入外部的储存槽。负压抽风装置11可以为风机，风机可以将反应釜内的氢气、酸雾等抽出，抽出的酸雾和氢气经过液碱吸收后，可以测定釜内氢气的浓度。
35.需要说明的是，本实用新型在氢气浓度过高时加入双氧水减少氢气产生速率的原理如下：
36.①
：ni+h2o2→
nio+h2o
37.②
：nio+h2so4→
niso4+h2↑
38.③
＝
①
+
②
：ni+h2o2+h2so4→
niso4+2h2o+h2↑
39.④
：ni+h2so4→
niso4+h2↑
40.在整个反应体系中，产氢速率仅与酸度有关，加入双氧水后，在酸性环境下，优先发生反应
①
，镍豆会先被双氧水氧化成氧化镍再与硫酸发生反应，这个反应过程中由于产生了水，酸度降低，溶液ph升高，因此产氢速率会下降。
41.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
42.除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连通”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
43.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。