一種用于固體廢棄物中金屬浸出的反應器制造技術

本實用新型專利技術公開了一種用于固體廢棄物中金屬浸出的反應器，包括筒體、攪拌裝置、加熱裝置、冷凝裝置和監測系統；監測系統包括控制器和探頭；所述冷凝裝置為一固定于筒體上方的冷凝水槽，水槽側壁上部、下部分別設置冷凝水出口和冷凝水進口；所述攪拌裝置的攪拌軸通過水槽底部的中心孔，攪拌槳設于筒體內，監測系統的探頭也設于筒體內；水槽底部設有密封件以阻止冷凝水進入筒體；所述筒體置于加熱裝置上。將酸溶液加入上述反應器中，開始加熱，同時接通冷凝水，當酸溶液的溫度達到設定值并維持穩定時，加入金屬富集體粉末，并攪拌浸出。本實用新型專利技術大大提高了浸出效率，易于規模化生產。

【技術實現步驟摘要】
一種用于固體廢棄物中金屬浸出的反應器
本技術涉及一種浸出反應器，具體涉及一種用于固體廢棄物中金屬的攪拌式浸出反應器，屬于固體廢棄物資源化

技術介紹
包括電子廢棄物、尾礦渣等在內的多種固體廢棄物含有大量的金屬。隨著這一類固體廢物產量的不斷加大，原生資源的不斷減少，從含金屬的固體廢棄物中回收金屬一方面減少重金屬污染水體、土地的風險，另一方面回收了資源，具有極其重要的意義。目前，以酸浸出為代表的濕法回收在固體廢棄物中金屬的回收中占據了重要地位。CN106702164B公開了一種從廢棄電子線路板顆粒中分步回收有價金屬的方法，通過控制重力系數、分離時間等條件，逐步得到錫基合金、鉛基合金、鋅鋁銅合金、粗銅，并將線路板中的金、銀、鉑、鈀等貴金屬富集于殘渣中。CN105420502A公開了一種使用硫酸浸出廢舊液晶顯示屏中銦，并通過萃取、反萃、加堿最終得到氫氧化銦產物的方法。CN108796229A公開了一種從礦渣中回收鉭的方法，將礦渣磨細并酸浸去除賤金屬，然后加堿焙燒，再經過水浸和鹽酸兩次分步浸出，從而得到鉭富集渣。將富集渣采用氫氟酸浸出獲得含鉭料液，最終獲得鉭產物。現有研究多從技術方法上尋找提升金屬回收率的突破點，多采用搖瓶體系開展研究，而對裝置設備的關注較少，其反應過程也與實際生產存在一定差異。因此，針對固體廢棄物中各種金屬的回收，開展對于反應器的設計研究是十分必要的。
技術實現思路
本技術針對現有技術多集中于搖瓶體系的現狀，設計了一種溫控耐酸攪拌式反應器，提出了其操作方法，能夠極大提高處理能力，實現固體廢棄物中金屬的快速完全浸出。本技術的技術方案如下：一種用于固體廢棄物中金屬浸出的反應器，包括筒體、攪拌裝置、加熱裝置、冷凝裝置和監測系統；監測系統包括控制器和探頭；所述冷凝裝置為一固定于筒體上方的冷凝水槽，水槽側壁上部、下部分別設置冷凝水出口和冷凝水進口；所述攪拌裝置的攪拌軸穿過水槽底部中心，攪拌槳設于筒體內；監測系統的探頭通過水槽底部設于筒體內；所述水槽底部設有密封件以阻止冷凝水進入筒體；所述筒體置于加熱裝置上。優選地，所述水槽底部還密封連接進料管、探頭伸入管和攪拌軸伸入管，各管自由端均高于冷凝水出口。優選地，所述探頭伸入管、攪拌軸伸入管內均設有密封圈；進料管的管口設有密封塞。優選地，所述冷凝裝置將筒體頂部密封。優選地，所述監測系統為數顯溫度計，溫度計探入位置距離筒式主體邊緣1-2厘米，在筒內液體靜止或被攪拌時其頭部能沒入液體中2厘米以上，同時不會被攪拌槳觸碰或接觸筒體內壁。優選地，所述監測系統采用具有同時監測pH、溫度的耐高溫在線pH監測計。優選地，所述加熱裝置為恒溫電熱板或恒溫電熱套；所述攪拌裝置為數顯式電動攪拌機。優選地，所述筒體用搪瓷或耐腐蝕不銹鋼制造。一種固體廢棄物中金屬浸出方法，包括以下步驟：(1)拆解固體廢棄物，收集金屬富集組件，清洗并干燥，將得到的金屬富集組件進行破碎，得到金屬富集體粉末；(2)將酸溶液加入上述反應器中，開始加熱，同時接通冷凝水，當酸溶液的溫度達到設定值并維持穩定時，加入金屬富集體粉末，開啟攪拌裝置進行攪拌；(3)浸出完成后，關閉加熱裝置、攪拌裝置及冷凝水，將浸出液與浸出渣分離，進行下一步處理。優選地，所述固體廢棄物包括尾礦渣、廢液晶顯示屏、廢鋰離子電池、廢線路板、廢電子零部件；所述金屬包括金、銦、鉑、鈀、銠、銦、銅、鋅、銻、錫、鉭、鉍、鎵、鈰、釹、鑭；所述酸采用鹽酸、硫酸、草酸、硝酸、檸檬酸或氫氟酸。優選地，當用于廢液晶顯示屏中銦的浸出時，步驟(2)中所述的酸為草酸，濃度為0.05～0.3mol/L；所述金屬富集體粉末的投加量為50～500g/L；草酸溶液溫度為70～100℃。優選地，所述草酸濃度為0.1～0.2mol/L，所述金屬富集體粉末的投加量為200～300g/L。優選地，步驟(2)中所述的草酸溶液溫度為80～90℃，所述攪拌的轉速為300～500rpm。優選地，步驟(2)中所述金屬富集體粉末的粒徑為≤74μm。由于采用上述技術方案，本技術產生的有益效果在于：(1)本技術所述的固體廢棄物中金屬的攪拌式浸出反應器，通過采用中空結構的冷凝系統與筒式主體連接，利用溫度計探頭自身對監測孔進行封堵，加以冷凝處理，將密封與冷凝集成于同一部件。既能避免液體的蒸發，由于冷凝系統的作用又能避免筒內壓力過高，使反應器能夠安全、平穩的運行。(2)本技術所述的固體廢棄物中金屬的攪拌式浸出反應器，進一步地，使用數顯式電動攪拌機進行物料混合，使反應物間充分接觸，相較于搖瓶體系，大大提高了處理量，減少了浸出劑用量，在優選條件下可以實現金屬的100％浸出。(3)本技術所述的固體廢棄物中金屬的攪拌式浸出反應器操作方法，當應用于廢舊液晶顯示屏中銦的浸出時，與搖瓶體系中的現有報道相比，在草酸用量減少60％的同時，ITO玻璃粉末投加量增大了6倍。銦完全浸出時間由45分鐘縮短到了10分鐘，同時相較于搖瓶體系中銦濃度達到峰值即出現下降相比，在本技術所述的固體廢棄物中金屬的攪拌式浸出反應器中，銦濃度穩定時間達到了20分鐘，有利于后續分離提純操作。與已有報道相比，本技術使用的浸出劑更為溫和，同時大大提高了浸出劑的處理能力，具有快速、高效、節能、低耗的優點，易于規模化生產和產業化推廣，促進固體廢棄物的資源化回收和可持續發展。附圖說明附圖用來提供對本技術的進一步理解，并且構成說明書的一部分，并不構成對本技術的限制。圖1是本技術反應器結構示意圖。圖2是本技術冷凝裝置的三視圖。圖3是本技術反應器筒體的三視圖。圖4a-圖4d是實施例1中銦浸出率隨時間變化圖。圖5是實施例2中銦浸出率隨時間變化圖。圖6是實施例3中銦浸出率隨時間變化圖。圖7是實施例4中銦浸出率隨時間變化圖。圖8是對比例中銦浸出率隨時間變化圖。具體實施方式下面結合實施例和附圖對本技術作進一步詳細的描述，以草酸為浸出劑代表，以由廢舊液晶顯示屏破碎得到的ITO玻璃粉末為固體廢棄物代表，但本技術的實施方式不限于此。一種用于固體廢棄物中金屬浸出的反應器，包括筒體10、攪拌裝置6、加熱裝置8、冷凝裝置9和監測系統；監測系統包括溫度計控制器1和溫度探頭2。所述冷凝裝置9為一固定于筒體上方的冷凝水槽，水槽側壁上部、下部分別設置冷凝水出口5和冷凝水進口4。水槽底部設有三個孔，其中一個為中心孔，密封連接攪拌軸伸入管，其余兩孔密封連接進料管和探頭伸入管，各管自由端均高于冷凝水出口5，以阻止冷凝區的水進入反應區。所述攪拌裝置6的攪拌軸通過水槽底部的攪拌軸伸入管，攪拌槳設于筒體10；溫度探頭2通過探頭伸入管設于筒體10；所述探頭伸入管、攪拌軸伸入管內均設有密封圈，防止反應區的液體蒸發；進料管的管口設有密封蓋。所本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種用于固體廢棄物中金屬浸出的反應器，其特征在于，包括筒體、攪拌裝置、加熱裝置、冷凝裝置和監測系統；監測系統包括控制器和探頭；/n所述冷凝裝置為一固定于筒體上方的冷凝水槽，水槽側壁上部、下部分別設置冷凝水出口和冷凝水進口；所述攪拌裝置的攪拌軸通過水槽底部的中心孔，攪拌槳設于筒體內，監測系統的探頭也設于筒體內；水槽底部設有密封件以阻止冷凝水進入筒體；/n所述筒體置于加熱裝置上。/n

【技術特征摘要】
1.一種用于固體廢棄物中金屬浸出的反應器，其特征在于，包括筒體、攪拌裝置、加熱裝置、冷凝裝置和監測系統；監測系統包括控制器和探頭；
所述冷凝裝置為一固定于筒體上方的冷凝水槽，水槽側壁上部、下部分別設置冷凝水出口和冷凝水進口；所述攪拌裝置的攪拌軸通過水槽底部的中心孔，攪拌槳設于筒體內，監測系統的探頭也設于筒體內；水槽底部設有密封件以阻止冷凝水進入筒體；
所述筒體置于加熱裝置上。


2.根據權利要求1所述的反應器，其特征在于，在水槽底部或者筒體側壁設有進料口和探頭孔；當設于筒體上時，進料口和探頭孔的位置高于筒體內液體被攪拌時達到的最高液面，且進料口設有密封蓋；當設于檔板上時，進料口和探頭孔分別密封連接進料管和探頭伸入管，兩管的自由端均高于冷凝水出口，且進料管的管口設有密封蓋。


3.根據權利要求2所述的反應器，其特征在于，所述水槽底部中...

【專利技術屬性】
技術研發人員：朱能武，李遙，羅德亮，吳平霄，
申請(專利權)人：華南理工大學，
類型：新型
國別省市：廣東;44