本發明專利技術公開了一種用于硫酸浸出石煤中釩的微波加熱裝置及方法，該微波加熱裝置包括進料機構、密閉的微波諧振腔和上下貫穿微波諧振腔的非金屬管，微波諧振腔的四周設有若干用于產生微波的微波源，非金屬管的上端連接有中間料斗，中間料斗設有用于抽氣的抽氣出口，進料機構的出料口與中間料斗連通。該方法包括進料，微波加熱，自然熟化、水常溫浸出和過濾得到釩水溶液的步驟。本發明專利技術具有加熱速率快、加熱均勻、污染小、耐腐蝕性好、可提高釩浸出率、降低酸耗和能耗等優點。
【技術實現步驟摘要】
用于硫酸浸出石煤中釩的微波加熱裝置及方法
本專利技術涉及濕法冶金
，具體涉及一種用于硫酸浸出石煤中釩的微波加熱裝置及方法。
技術介紹
石煤提釩技術經過二十多年的發展，目前的主要發展方向之一為酸浸工藝，酸浸工藝通常又分為兩種，一種是將石煤釩礦先在高溫下焙燒，通過高溫破壞礦物的晶格，使+3價釩氧化成可溶于水或酸的+4價和+5價釩，再用硫酸浸出。另一種是采用濃硫酸直接浸出的方法，即采用石煤與濃硫酸攪拌混合，利用濃硫酸的強酸性和氧化性從石煤中浸出釩。高溫焙燒-酸浸工藝的優點是釩的浸出率較高，缺點是經高溫焙燒后，大量的雜質元素如鋁、鐵、硅、鈦、鎂、磷等隨同釩同時被浸出，給后續產品分離、凈化帶來很大困難，嚴重的影響了釩產品質量和增加了生產成本。直接酸浸工藝的優點是流程短、能耗低、浸出的雜質量少，缺點是釩的浸出率較低、硫酸消耗高，這是因為常溫下石煤釩礦中的釩不溶于酸、堿，因此浸出率低，同時由于硫酸為二元酸，其一級電離為強酸，二級電離為弱酸，因此常溫下浸釩時硫酸的利用率只有不到60%，導致酸耗高，增加了提釩的原料成本。為了提高直接酸浸的浸出率和降低酸耗，通常采取提高反應溫度的方法，即加熱至200℃左右浸出的方法，可使反應速率加快，反應更完全。但在工業生產上卻遇到了如何對這種濃硫酸和石煤粉粒混合物進行加熱的難題，這是因為一是混合物料腐蝕性很強，在200℃左右絕大多數金屬材料不耐其腐蝕；二是由于混合物料黏性強，極易成團或粘壁，給加熱均勻和操作帶來很大障礙。工業上最早嘗試采用回轉窯進行加熱，但因粘壁嚴重導致無法生產。隨后采用臥式轉爐、推板窯和隧道窯進行加熱，但也因存在設備腐蝕嚴重、操作環境惡劣、能耗高、勞動強度大、浸出不完全等缺點，導致生產十分困難，因此迫切需要一種合適的加熱裝置和相應的加熱方法來代替。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題是克服現有技術存在的不足，提供一種加熱速率快、加熱均勻、污染小、耐腐蝕性好、可提高釩浸出率、降低酸耗和能耗的用于硫酸浸出石煤中釩的微波加熱裝置，還提供一種采用該微波加熱裝置進行硫酸浸出石煤中釩的方法。為解決上述技術問題，本專利技術采用以下技術方案：一種用于硫酸浸出石煤中釩的微波加熱裝置，包括進料機構、密閉的微波諧振腔和上下貫穿所述微波諧振腔的非金屬管，所述微波諧振腔的四周設有若干用于產生微波的微波源，所述非金屬管的上端連接有中間料斗，所述中間料斗設有用于抽氣的抽氣出口，所述進料機構的出料口與所述中間料斗連通。上述的微波加熱裝置，優選的，所述非金屬管為氧化鋁陶瓷、玻璃或四氟塑料材質管。上述的微波加熱裝置，優選的，所述進料機構為螺旋輸送機，所述螺旋輸送機的出料口朝下設置且位于非金屬管上端管口的正上方。上述的微波加熱裝置，優選的，所述中間料斗為一上部呈錐形、下部呈倒錐形的筒形容器，所述筒形容器的下端設有出口并通過法蘭機構與非金屬管的上端管口密封連接，所述抽氣出口設于筒形容器的上端；所述筒形容器的倒錐形下部的外壁上裝設有下料振動器。上述的微波加熱裝置，優選的，所述微波諧振腔為一長方體金屬箱，所述長方體金屬箱的上壁和下壁分別連接有一根與內腔連通的不銹鋼管，所述非金屬管穿設安裝于兩根不銹鋼管中，與長方體金屬箱下壁連接的不銹鋼管設有一支承非金屬管的支承法蘭，各不銹鋼管與非金屬管之間通過氟橡膠或四氟塑料密封。上述的微波加熱裝置，優選的，所述長方體金屬箱的四個側壁上分別設有一個微波饋入口，每個微波饋入口通過波導管連接有一個獨立的大功率微波源；或者所述長方體金屬箱的四個側壁上分別直接固設有多個小功率微波源。上述的微波加熱裝置，優選的，與長方體金屬箱下壁連接的不銹鋼管上連接有一與非金屬管下端管口連通的喇叭形不銹鋼出料管，所述喇叭形不銹鋼出料管的側壁與中心線夾角為0.5～15°；所述喇叭形不銹鋼出料管的外壁上還裝設有出料振動器。上述的微波加熱裝置，優選的，所述喇叭形不銹鋼出料管上靠近不銹鋼管的位置處安裝有一伸入喇叭形不銹鋼出料管管腔中的熱電偶。上述的微波加熱裝置，優選的，所述喇叭形不銹鋼出料管的下端出口的下方設有皮帶輸送機，所述皮帶輸送機的輸送帶與喇叭形不銹鋼出料管的下端出口之間的間距為50～150mm；所述皮帶輸送機的輸送帶下方還設有稱重傳感器。作為一個總的專利技術構思，本專利技術還提供一種采用上述微波加熱裝置進行硫酸浸出石煤中釩的方法，包括以下步驟：（1）將石煤釩礦粉粒與濃硫酸混合得到混合物料，通過進料機構送入中間料斗內，開啟下料振動器，使混合物料在重力及下料振動器的振動作用下進入非金屬管；（2）開啟微波源對非金屬管內的混合物料進行加熱，通過控制微波功率或者控制混合物料在非金屬管內的通過速度，使從非金屬管下端開口輸出的物料溫度保持在120℃~220℃；（3）采用皮帶輸送機將輸出的物料輸送至料倉自然熟化至少24小時，再水常溫浸出、過濾后得到釩水溶液，水常溫浸出的液固比為4：1，時間為至少4小時。與現有技術相比，本專利技術的優點在于：本專利技術用于硫酸浸出石煤中釩的微波加熱裝置，采用非金屬管引導物料通過微波諧振腔進行微波加熱，首先，由于微波通過在物體內部的帶電粒子傳導和電介質極化而產生熱量，具有穿透性、選擇性等特點，在加熱類似石煤、濃酸混合后的黏性物料方面具有獨特的優勢，可深入混合物料內部進行加熱，具有加熱速率快、加熱均勻、非接觸加熱的優點；其次，微波對礦物中金屬離子的浸出具有明顯的催化作用，可提高金屬的浸出率；再者，混合物料在通過非金屬管的過程中進行微波加熱，有利于防止除氫氟酸以外酸性物料的腐蝕；此外，非金屬管上下貫穿微波諧振腔，物料依靠自重在非金屬管中輸送并完成加熱，不需要額外的輸送設備，能夠大大節省生產成本和降低能耗，因此，本專利技術的微波加熱裝置對石煤與濃硫酸混合物進行加熱，不但可解決加熱過程中的強腐蝕性和傳熱不均勻等難題，同時具有提高釩浸出率、降低酸耗和能耗、污染小、連續性好等特點，可實現從石煤中高效提釩的綠色生產過程。附圖說明圖1為本專利技術用于硫酸浸出石煤中釩的微波加熱裝置的結構示意圖。圖例說明：1、進料機構；2、微波諧振腔；20、長方體金屬箱；21、不銹鋼管；22、微波饋入口；23、波導管；24、喇叭形不銹鋼出料管；3、非金屬管；4、微波源；5、中間料斗；51、抽氣出口；6、下料振動器；7、出料振動器；8、熱電偶；9、皮帶輸送機；10、稱重傳感器；100、抽氣管。具體實施方式以下結合附圖和具體實施例對本專利技術作進一步詳細說明。如圖1所示，本專利技術用于硫酸浸出石煤中釩的微波加熱裝置，包括進料機構1、密閉的微波諧振腔2和上下貫穿微波諧振腔2的非金屬管3，微波諧振腔2的四周設有若干用于產生微波的微波源4，非金屬管3的上端連接有中間料斗5，中間料斗5設有用于抽氣的抽氣出口51，進料機構1的出料口與中間料斗5連通。本實施例中，非金屬管3為氧化鋁陶瓷、玻璃或四氟塑料材質管。非金屬管3的直徑為100mm～300mm，長度為2000～4000mm。本實施例中，中間料斗5為一上部呈錐形、下部呈倒錐形的筒形容器，筒形容器的下端設有出口并通過法蘭機構與非金屬管3的上端管口密封連接，抽氣出口51設于筒形容器的上端，通過法蘭與抽氣管100相連，用于將非金屬管3加熱過程中產生的氣體抽入氣體凈化系統；筒形容器的倒錐形下部的外壁上裝設有下料振動器本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種用于硫酸浸出石煤中釩的微波加熱裝置，其特征在于：包括進料機構（1）、密閉的微波諧振腔（2）和上下貫穿所述微波諧振腔（2）的非金屬管（3），所述微波諧振腔（2）的四周設有若干用于產生微波的微波源（4），所述非金屬管（3）的上端連接有中間料斗（5），所述中間料斗（5）設有用于抽氣的抽氣出口（51），所述進料機構（1）的出料口與所述中間料斗（5）連通。
【技術特征摘要】
1.一種用于硫酸浸出石煤中釩的微波加熱裝置，其特征在于：包括進料機構（1）、密閉的微波諧振腔（2）和上下貫穿所述微波諧振腔（2）的非金屬管（3），所述微波諧振腔（2）的四周設有若干用于產生微波的微波源（4），所述非金屬管（3）的上端連接有中間料斗（5），所述中間料斗（5）設有用于抽氣的抽氣出口（51），所述進料機構（1）的出料口與所述中間料斗（5）連通；所述微波諧振腔（2）為一長方體金屬箱（20），所述長方體金屬箱（20）的上壁和下壁分別連接有一根與內腔連通的不銹鋼管（21），所述非金屬管（3）穿設安裝于兩根不銹鋼管（21）中，與長方體金屬箱（20）下壁連接的不銹鋼管（21）設有一支承非金屬管（3）的支承法蘭，各不銹鋼管（21）與非金屬管（3）之間通過氟橡膠或四氟塑料密封。2.根據權利要求1所述的微波加熱裝置，其特征在于：所述非金屬管（3）為氧化鋁陶瓷、玻璃或四氟塑料材質管。3.根據權利要求1所述的微波加熱裝置，其特征在于：所述進料機構（1）為螺旋輸送機，所述螺旋輸送機的出料口朝下設置且位于非金屬管（3）上端管口的正上方。4.根據權利要求1所述的微波加熱裝置，其特征在于：所述中間料斗（5）為一上部呈錐形、下部呈倒錐形的筒形容器，所述筒形容器的下端設有出口并通過法蘭機構與非金屬管（3）的上端管口密封連接，所述抽氣出口（51）設于筒形容器的上端；所述筒形容器的倒錐形下部的外壁上裝設有下料振動器（6）。5.根據權利要求1所述的微波加熱裝置，其特征在于：所述長方體金屬箱（20）的四個側壁上分別設有一個微波饋入口（22），每個微波饋入口（22）通過波導管（23）連接有一個獨立的大功率微波源（4）；或者所...
【專利技術屬性】
技術研發人員：丁喻，馬藝騫，萬洪強，陳文勇，封志敏，吳杰，
申請(專利權)人：長沙礦冶研究院有限責任公司，
類型：發明
國別省市：湖南;43
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