本實(shí)用新型涉及化工材料制造領(lǐng)域，特別是一種連續(xù)化制備人造金紅石的專(zhuān)用設(shè)備，用于制造高等級(jí)人造金紅石。

背景技術(shù)：

高等級(jí)人造金紅石是生產(chǎn)氯化法鈦白粉和海綿鈦主要原材料之一，在全球每年大約550萬(wàn)噸鈦白粉的生產(chǎn)中氯化法工藝約占市場(chǎng)的55%-60%。氯化法鈦白粉生產(chǎn)和海綿鈦的生產(chǎn)都要求以含二氧化鈦百分比較高的鈦的提純物作為原料，包括天然金紅石、人造金紅石和高鈦渣。在人造金紅石的生產(chǎn)中，在保證鈦鐵礦的顆粒不縮小的前提下實(shí)現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)的問(wèn)題一直沒(méi)有得到很好地解決。解決連續(xù)化生產(chǎn)的問(wèn)題，不僅能夠提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，還能夠避免由于批次生產(chǎn)所帶來(lái)的產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，提高產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。到目前為止，尚沒(méi)有見(jiàn)到可大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)用的在保證鈦鐵礦顆粒不縮小的前提下實(shí)現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)的技術(shù)實(shí)用新型。

氯化法鈦白粉和海綿鈦的生產(chǎn)都對(duì)原材料的粒度有嚴(yán)格的要求，鈦鐵礦在鹽酸浸出反應(yīng)過(guò)程中有兩個(gè)因素會(huì)影響所得到的人造金紅石的粒子尺寸，一個(gè)是由于鹽酸溶解掉礦石中所含的鐵成份而使粒子尺寸變小，另一個(gè)是粒子之間相互摩擦而使粒子尺寸變小。這兩個(gè)因素導(dǎo)致的顆粒縮小都會(huì)使所獲得的人造金紅石在粒度上不能滿(mǎn)足氯化法鈦白粉和海綿鈦生產(chǎn)的要求。為了減少摩擦導(dǎo)致的粒子尺寸變小，人們實(shí)用新型了加壓球型反應(yīng)器和常壓流化床反應(yīng)器來(lái)實(shí)施鹽酸浸出反應(yīng)，但這兩種反應(yīng)器都是間歇式的，不能實(shí)現(xiàn)連續(xù)酸浸反應(yīng)。

本申請(qǐng)人在公告號(hào)為CN104353398B的專(zhuān)利文獻(xiàn)中公開(kāi)了一種連續(xù)U形排管式酸浸反應(yīng)器及其制備人造金紅石的方法，其使用的設(shè)備采用連續(xù)U形排管式酸浸反應(yīng)器進(jìn)行生產(chǎn)制備，能夠減少固體顆粒之間的相互摩擦，但存在問(wèn)題是：（1）混合后的漿狀物在連續(xù)U形排管內(nèi)流動(dòng)的路徑過(guò)長(zhǎng)，能量消耗太大；（2）連續(xù)U形排管的轉(zhuǎn)彎角較多容易造成管道內(nèi)的漿狀物淤積和堵塞而且不易維修；（3）連續(xù)U形排管的結(jié)構(gòu)不能使反應(yīng)過(guò)程中的氣體順利排除和回收；（4）采用恒溫箱加熱，能耗消耗量大，不利節(jié)能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是提供一種連續(xù)化制備人造金紅石的專(zhuān)用設(shè)備，解決了常規(guī)反應(yīng)器不能實(shí)現(xiàn)連續(xù)化大規(guī)模生產(chǎn)的問(wèn)題，同時(shí)避免了連續(xù)U形排管式酸浸反應(yīng)器的上述技術(shù)問(wèn)題，進(jìn)一步有效的避免了固體顆粒之間相互摩擦，避免了批次生產(chǎn)所帶來(lái)的批次間的質(zhì)量差異，提高了產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：該連續(xù)化制備人造金紅石的專(zhuān)用設(shè)備包括流化床式反應(yīng)器，其特征在于：在所述反應(yīng)器的外部高位設(shè)置有混料倉(cāng)，混料倉(cāng)的鹽酸入口和物料入口相對(duì)設(shè)置；反應(yīng)器下部設(shè)置有漿料入口，反應(yīng)器底端設(shè)置有酸液入口和檢修門(mén)，漿料入口通過(guò)進(jìn)料管與混料倉(cāng)底部連通，反應(yīng)器腔體下部設(shè)置有酸液導(dǎo)流板；在反應(yīng)器腔體內(nèi)設(shè)置有用于加熱反應(yīng)溶液的U型加熱管；在反應(yīng)器上部設(shè)置有排料口，排料口連接有負(fù)壓式液固分離器，所述混料倉(cāng)高于排料口的高度；在反應(yīng)器上部還設(shè)置有氣體膨脹緩沖區(qū)，在反應(yīng)器頂部設(shè)置有用于將過(guò)量氣體/液體排出到氣體/液體收集器內(nèi)的單向安全釋放閥。

作為進(jìn)一步改進(jìn)，所述酸液入口連接有用于控制流量的控制閥和耐酸泵，在耐酸泵前端連接有酸預(yù)熱裝置。

作為進(jìn)一步改進(jìn)，U型加熱管通過(guò)支架固定在反應(yīng)器內(nèi)，支架上裝有用于測(cè)定反應(yīng)溶液溫度的溫度傳感器，控制系統(tǒng)與溫度傳感器和U型加熱管相連，用于采集溫度信息和控制U型加熱管的加熱溫度。

本實(shí)用新型具有的積極效果是：本實(shí)用新型能夠使混合成漿料的固體顆粒原料由設(shè)備的底部通過(guò)液態(tài)酸的流動(dòng)帶動(dòng)向上運(yùn)動(dòng)，不需要任何機(jī)械攪動(dòng)，從而使物料在酸浸反應(yīng)過(guò)程中避免固體顆粒之間相互摩擦，解決了人造金紅石的顆粒縮小問(wèn)題；由于反應(yīng)器采用由底部注入熱酸液，使熱酸液向上蠕動(dòng)，流化狀態(tài)的酸液使得固體物料與鹽酸充分接觸，加快反應(yīng)速度，并避免反應(yīng)不均勻的問(wèn)題；通過(guò)控制酸液的流動(dòng)速度和預(yù)先設(shè)計(jì)好的排料口的高度，實(shí)現(xiàn)控制酸浸反應(yīng)時(shí)間；利用U型加熱管加熱，易于控制加熱的溫度，能夠?qū)崿F(xiàn)可控的酸浸反應(yīng)；設(shè)置的排料口和單向安全釋放閥，保證了生產(chǎn)過(guò)程的連續(xù)性，并提高了系統(tǒng)的安全性和環(huán)保水平，使反應(yīng)后產(chǎn)生金紅石、反應(yīng)后溶液及氣體能夠連續(xù)的順利排出和收集，使整個(gè)生產(chǎn)的過(guò)程更加連續(xù)和平穩(wěn)；使鹽酸和鈦鐵礦顆粒物在進(jìn)入反應(yīng)器之前能夠形成混合的漿狀物料，避免加料時(shí)形成球團(tuán)，堵塞加料管，提高了生產(chǎn)效率；整個(gè)系統(tǒng)在提高了安全、環(huán)保、效率、質(zhì)量穩(wěn)定性的前提下實(shí)現(xiàn)了連續(xù)浸出，適合大規(guī)模生產(chǎn)，克服了間歇式流化床浸出所帶來(lái)的能源消耗高、批次間質(zhì)量有差異以及效率低等缺點(diǎn)，是對(duì)人造金紅石生產(chǎn)工藝的一次重大改進(jìn)。

附圖說(shuō)明

下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖主要部分的符號(hào)說(shuō)明：1物料稱(chēng)重控制閥、2物料入口、3混料倉(cāng)鹽酸入口、4混料倉(cāng)、5進(jìn)料管、6耐酸泵、7漿料入口、8酸預(yù)熱裝置、9控制閥、10酸液入口、11檢修門(mén)、12導(dǎo)流板、13流化床式反應(yīng)器、14支架、15控制系統(tǒng)、16溫度傳感器、17負(fù)壓式液固分離器、18排料口、19U型加熱管、20氣體膨脹緩沖區(qū)、21進(jìn)出口隔離裝置、22單向安全釋放閥、23氣體/液體收集器。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖1對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。本實(shí)用新型為一種連續(xù)化制備人造金紅石的專(zhuān)用設(shè)備，該專(zhuān)用設(shè)備的主體為一個(gè)立式耐鹽酸的流化床式反應(yīng)器13，在反應(yīng)器的外部高位設(shè)置有混料倉(cāng)4，混料倉(cāng)的高度接近反應(yīng)器的頂部，混料倉(cāng)上部設(shè)置有混料倉(cāng)鹽酸入口3和物料入口2，混料倉(cāng)的鹽酸入口和物料入口相對(duì)設(shè)置，鹽酸入口和物料入口可以采用100度至175度夾角，使加入的酸液和顆粒物料形成混合的漿狀物料，還可以在物料入口前設(shè)置物料稱(chēng)重控制閥1，用于控制的固體物料與適量的鹽酸的加入量，可以通過(guò)控制系統(tǒng)15對(duì)混料倉(cāng)的物料稱(chēng)重控制閥1進(jìn)行流量控制和調(diào)節(jié)；在反應(yīng)器13下部設(shè)置漿料入口，底端設(shè)置酸液入口10和檢修門(mén)11，其中漿料入口7通過(guò)進(jìn)料管5與混料倉(cāng)4底部連通，使進(jìn)料管形成由上至下的連接結(jié)構(gòu)，可以使混料倉(cāng)4內(nèi)的漿料在重力的作用下沿進(jìn)料管由上至下進(jìn)入反應(yīng)器低端漿料入口7；酸液入口10前部還可以連接用于控制流量的控制閥9和耐酸泵6，在耐酸泵前端連接有酸預(yù)熱裝置8，能夠直接對(duì)酸液加溫并易于流量控制，可以通過(guò)控制系統(tǒng)15對(duì)耐酸泵6和控制閥9的流量和流速進(jìn)行控制調(diào)節(jié)，該控制系統(tǒng)可以采用常規(guī)的用于控制溫度、流量、流速、固體物料進(jìn)料量等的計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)；檢修門(mén)11以方便檢修、更換導(dǎo)流板12，處置其他可能發(fā)生的問(wèn)題。在反應(yīng)器腔體的下部設(shè)置有導(dǎo)流板12，用于將進(jìn)入酸液入口的酸液延導(dǎo)流板12導(dǎo)入反應(yīng)器腔體內(nèi)的反應(yīng)區(qū)，導(dǎo)流板可以采用帶有導(dǎo)流孔的橫置導(dǎo)板，其位置低于漿料入口的高度。在反應(yīng)器腔體內(nèi)設(shè)置有用于加熱反應(yīng)溶液的U型加熱管19，U型加熱管可以通過(guò)支架14固定在反應(yīng)器內(nèi)，支架上裝有溫度傳感器16，以測(cè)定反應(yīng)溶液的溫度，控制系統(tǒng)15與溫度傳感器16和U型加熱管19相連，用于采集溫度信息和控制U型加熱管的加熱溫度，控制系統(tǒng)將溫度信息反饋，調(diào)節(jié)加熱氣體的溫度和流量；在U型加熱管19中可以通有熱蒸汽、廢煙氣或者其他熱源，由控制系統(tǒng)15控制調(diào)節(jié)熱源對(duì)加熱管加熱，用以加熱參與反應(yīng)的溶液，使反應(yīng)液的溫度一直保持在103℃至105℃之間，在反應(yīng)器13頂部設(shè)置加熱氣體進(jìn)出口隔離裝置21，進(jìn)出口隔離裝置與U型加熱管和連續(xù)流化床式反應(yīng)器相連接，并可拆卸，方便U型加熱管的維修和更換，延長(zhǎng)U型管的使用壽命。在反應(yīng)器13上部設(shè)置有排料口18，排料口連接有負(fù)壓式液固分離器17，所述混料倉(cāng)4高于排料口18的高度；在反應(yīng)器上部還設(shè)置有氣體膨脹緩沖區(qū)20，反應(yīng)器頂部設(shè)置有單向安全釋放閥22，單向安全釋放閥22可以連接有氣體/液體收集器23，用于將過(guò)量氣體/液體排出到氣體/液體收集器內(nèi)。設(shè)備中的部件采用耐酸材料制成。

本實(shí)用新型制備人造金紅石的方法的具體步驟包括如下：

（1）將鹽酸和鈦鐵礦顆粒物料分別通過(guò)相對(duì)設(shè)置的混料倉(cāng)鹽酸入口3和物料入口2同時(shí)加入位于流化床式反應(yīng)器13外部高位混料倉(cāng)4混合成漿狀物料。可以將經(jīng)過(guò)氧化還原處理的鈦鐵礦物料經(jīng)與鹽酸初步混合后為濕的狀態(tài)，即漿狀物料，加入到反應(yīng)器中與鹽酸發(fā)生浸出反應(yīng)，相對(duì)方向加料可以促使固體物料與液體鹽酸在被加入反應(yīng)器的一開(kāi)始就得到混合形成漿狀物，避免加料時(shí)形成球團(tuán)，堵塞加料管。可以采用預(yù)先設(shè)定并經(jīng)固體物料稱(chēng)重控制閥控制的固體物料與適量的鹽酸在混料倉(cāng)內(nèi)混合成漿狀物料。

（2）在混料倉(cāng)內(nèi)混合后的漿狀物料在重力作用下，向下沿與反應(yīng)器下部漿料入口7連通的進(jìn)料管5流入反應(yīng)器中；

（3）將加熱到預(yù)設(shè)溫度的鹽酸由流化床式反應(yīng)器底端的酸液入口10由下向上注入到反應(yīng)器13中，沿反應(yīng)器下部酸液導(dǎo)流板的導(dǎo)向路徑向上流動(dòng)，與漿狀物料發(fā)生酸浸出反應(yīng)，形成固液混合的反應(yīng)溶液。固體物料在反應(yīng)器中受到向上流動(dòng)的鹽酸溶液的作用始終處于流化狀態(tài)并慢慢向上蠕動(dòng)，流化的狀態(tài)會(huì)使得固體物料與鹽酸充分接觸，加快反應(yīng)速度，并避免反應(yīng)不均勻的問(wèn)題。同時(shí)，不用機(jī)械攪動(dòng)，僅僅依靠液體流動(dòng)所產(chǎn)生的流化狀態(tài)，有效避免了因過(guò)度摩擦所導(dǎo)致的粒子尺寸變小現(xiàn)象。固體物料向上蠕動(dòng)的速度與鹽酸注入的流速和流量以及導(dǎo)流板的設(shè)計(jì)相關(guān)，熱鹽酸的速度和流量可以根據(jù)需要預(yù)先設(shè)定，并由控制系統(tǒng)15對(duì)耐酸泵和控制閥的流量和流速進(jìn)行控制調(diào)節(jié)注入反應(yīng)器。

（4）通過(guò)設(shè)置在反應(yīng)器內(nèi)的U型加熱管19對(duì)反應(yīng)溶液加熱，可以通過(guò)控制系統(tǒng)采集反應(yīng)器內(nèi)溫度傳感器16測(cè)量信息，以檢測(cè)反應(yīng)液的溫度，既避免反應(yīng)溶液溫度太低而影響反應(yīng)的效果，也避免反應(yīng)溶液溫度太高而出現(xiàn)沸騰現(xiàn)象，保持反應(yīng)溶液的溫度在103℃至105℃之間充分反應(yīng)，并通過(guò)調(diào)節(jié)U型加熱管內(nèi)熱源氣體的溫度和流量，達(dá)到反應(yīng)所需的溫度范圍和時(shí)間；為了控制固體物料在反應(yīng)區(qū)的停留時(shí)間，預(yù)先設(shè)定泵入的鹽酸的速度和流量。

（5）反應(yīng)器中充分反應(yīng)完成后的固液混合反應(yīng)溶液，呈流化狀不斷向上運(yùn)動(dòng)，到達(dá)流化床式反應(yīng)器上部的排料口的高度后，固體物料將隨溶液通過(guò)排料口18一起自動(dòng)排出，送入負(fù)壓式液固分離器17實(shí)施液固分離，得到固體顆粒狀的人造金紅石和液體的反應(yīng)后溶液；

（6）反應(yīng)溶液生成的氣體上升至流化床立式反應(yīng)器上部的氣體膨脹緩沖區(qū)20，充滿(mǎn)后，由反應(yīng)器頂部的單向安全釋放閥22排出到氣體/液體收集器23內(nèi)。反應(yīng)器的上部是一個(gè)氣體膨脹緩沖空間，一旦出現(xiàn)泡沫，泡沫或者氣體會(huì)在氣體膨脹緩沖空間內(nèi)得到緩釋。在反應(yīng)器的頂部裝有單向的安全釋放閥，當(dāng)氣體膨脹緩沖空間不足以容納因?yàn)檫^(guò)熱所產(chǎn)生的氣泡和酸蒸汽的時(shí)候，酸蒸汽會(huì)通過(guò)安全釋放閥排出。排出的氣體通過(guò)管道進(jìn)入帶有冷凝器的過(guò)量氣體/液體收集器液化收集，以便進(jìn)一步處理，從而進(jìn)一步提高了系統(tǒng)的環(huán)保水平和安全水平。

綜上所述，實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的。