CN1200874C - 一种回收金属氧化物的工艺和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种从溶解状态的含有金属的金属盐中回收金属氧化物并最好还可以提取或回收酸的工艺，该工艺包括对溶液进行喷射焙烧，其主要特征在于，喷射焙烧的进行分为至少两级，至少一个蒸发级和其后的至少一个转化级。另外，本发明还涉及进行此工艺的装置。
Description
技术领域
本发明涉及一种从溶解状态的含有金属的金属盐中回收金属氧化物并最好还可以提取或回收酸的工艺，所述工艺包括对溶液喷射焙烧，以及进行此工艺的装置，所述装置包括带有至少一个溶液入口的喷射焙烧反应器，一个燃烧器，酸的提取位置和所形成的氧化物的排出口。
背景技术
为了回收酸和同时提取金属氧化物，金属化合物和酸的水溶液通过喷射焙烧工艺或其它方法进行处理，即溶液输送到，最好是喷射入，反应器中，在反应器中进行化学转化。反应器的底部受到如一个或多个加热器的加热。施加的热量首先使液体蒸发，其后金属化合物开始分解和转化成氧化物。蒸汽状酸的排出气体接下来进行净化。例如，通过旋风除尘器进行清洗，在文丘里管中进行冷却，然后在塔中净化。氧化物则可通过旋转叶片从反应器的底部排出。由于停留时间短暂，不能接下来完全被清除而作为氧化物杂质留下来的一定量残余酸仍将附着在金属上。如果反应器选定的温度是如此之高，以至于在喷射锥内侧的较大液滴或物质可以被充分焙烧到更高温度，这将在其它位置形成过热，因此氧化物的质量特别地由于比表面积的减少而下降，比表面积标准值可能仅为2.7m2/g。这在高浓度铁和生产高纯度氧化铁的情况下特别容易出现。
欧洲专利EP 0 895 962 A1因此建议在喷射焙烧后进行氧化物(如氧化铁)的单独的二次焙烧。在停留时间短暂和较低的大约500到600℃的温度下并在一个构造体中进行喷射焙烧之后，进行单独的二次焙烧，二次焙烧具有较长的停留时间和最好也具有大约400到500℃的低温。通过这样的方式，应当同样能生产出具有较高比表面积的氧化物。然而。二次焙烧的较长的停留时间成为装置的生产量限制在较低水平的主要因素，装置也非常复杂，还要考虑到要将单独的二次焙烧面积包括在内。
发明内容
因此，本发明要求能够提供一种工艺和一种进行此工艺的装置，所述装置能够保持喷射焙烧工艺的高生产量，还能够生产高质量的氧化物。另外进行此工艺的装置应当尽可能的紧凑和结构设计简单。
为了实现这些要求，在开头段落提到的根据本发明的工艺具有的特征是喷射焙烧的进行可分为至少两级，至少一个蒸发级和后续的至少一个转化级。通过将液体蒸发和金属盐转化为适当的氧化物分开进行，可以减少转化的能量密度，因此可改善氧化物的质量。在蒸发级的能量消耗非常高，不会造成温度增加到很高，同时喷射入进行焙烧的溶液的蒸发可以通过使用具有很小液滴尺寸的喷嘴进一步得到提高。在后续的转化级，氧化物形成可以在低温下进行，特别地，这样可以产生大比表面积的氧化物，而无须耗时的二次焙烧，较长的保留时间会造成低生产量。
这种工艺改变具有至少一个蒸发级和一个转化级，对装置的小型化特别有利。
根据本发明的其它的特征，如果各级的能量输入位于喷射焙烧装置的沿溶液和反应产物通道上的不同位置，用于控制通过介质的保留时间和温度水平的控制装置和仪器可以免于设置在同一空间中。
根据本发明的另外的特征，蒸发级在最高温度为大约500℃下进行。这样可以保证该级中只有非常少的金属盐转化成氧化物，主要进行的是液体蒸发。
为了其后实现精细地转化成高质量的金属氧化物(如氧化铁)，尤其是具有大比表面积的氧化物，本发明的另外特征要求转化级的温度比蒸发级的温度高大约50-500℃。
为了实现这些目的，已在上面介绍了一些特征的装置所具有的主要特征是在唯一的反应腔沿溶液和反应产物通道设置至少两个能量输入位置。由于全部能量输入通过这种方式进行分开，适当的温度或适当的能量输入可以施加到工艺中任何确定的级，这样就避免了局部过热和造成所形成的氧化物的质量下降，还可以防止出现使氧化物污染的蒸发不完全和/或酸回收不完全。然而，如果能量输入集中于一个反应器腔，装置可以设计成紧凑的单元，转化可以快速发生，保证装置达到所要求的高生产量。
因此，如果各个能量输入位置由燃烧器或燃烧器面形成是很有利的，这样将允许对能量输入、过剩空气和温度以简单和可靠的方式进行控制。通过将单独的蒸发和转化为氧化物结合起来，装置可以用燃烧器以通常所用过量空气的30％运行，避免了使用传统工艺提高氧化物质量所需的50到60％的过量空气。其结果是，在后续的装置部分排出的灰尘数量得到减少。
根据本发明的优越的构造，至少有两个燃烧器面设置在一个反应腔上，燃烧器最好沿垂直线间隔设置。结果是，无须采取任何其它措施就有至少两个能量输入位置可以用来传送沿同一通道连续地通过装置喷射入的溶液和所形成的产物。
根据本发明的另外特征，如果蒸发区设置至少一个第一能量输入位置，转化区设置至少一个其后的能量输入位置，可以改善能量密度的分布。并使转化区减少和使蒸发区有预计的增加。
附图说明
下面的介绍将利用优选结构的示例和参考附图对本发明进行详细的说明，图1中显示的是反应器的示意性视图，反应器带有两个沿垂直线间隔设置的燃烧器面，其适用于根据本发明的工艺。
具体实施方式
在所示示例中，氯化铁和盐酸的水溶液通过最好设置了用于小液滴的喷嘴插件的喷杆1喷射到喷射焙烧反应器2的反应腔。水溶液的雾化锥3首先到达位于反应器顶部的第一燃烧器4的能量输入部分，该能量输入部分形成蒸发区。在这里带有非常高进口能的液体大概全部蒸发，但是温度不会增高很多。并因此基本上不会有氧化物形成。此燃烧器面的温度最高大约为500℃。
接下来，剩余的溶液进入由主燃烧器5形成的转化区，其温度在大约550到650℃并位于第一燃烧器4之下。由于喷射焙烧分为至少两级，在反应区底部的转化区，氯化铁转变为具有质量很高的氧化铁，特别是具有高达20m2/g的比表面积。不同于传统的单级喷射焙烧工艺，离开主燃烧器5的能量可回到由另一燃烧器4形成的顶部蒸发区。两个燃烧器4和5以通常大约为30％的过量空气来操作，并由于空气流的减少，可减少在后续装置部分要清除的灰尘量。
温度大约为480到600℃的氧化铁利用普通的装置6，如星形送料器，从反应器的底部排出。同时温度大约为380到450℃的包含蒸汽状酸的排出气体通过管道7输送到旋风除尘器进行二次清洗，输送到文丘里管进行冷却，然后送到适当的塔中将酸冲洗掉。由于所提到的排出气体的温度，升华温度为305℃和开始分解温度为324℃的氯化铁(FeCl3)气体分解，形成了氧化铁(Fe2O3)浮质。由于氯化铁对反应器中形成氯有催化作用，文丘里管中氯化铁减少的同时导致反应器中较少氯形成。然后，氯保留在反应器中，同样是由于较少的灰尘传递到文丘里循环，如上面所解释的。
具有与带有单级喷射焙烧反应器的传统装置相同的性能和生产量，根据本发明的反应器允许文丘里管，洗酸塔，排气洗涤器和排气风扇的尺寸减少达20％以上。
对于氯化铁以外的金属化合物，温度范围和所得到的比表面积可在非常大的范围变化。蒸发和转化区选择的操作参数因此必须进行相应地选择。
Claims (10)
1.一种从溶解状态的含有金属的金属盐中回收金属氧化物的工艺，所述工艺包括对溶液进行喷射焙烧，从而所述喷射焙烧的进行分为至少两级，至少一个蒸发级和其后的至少一个转化级，其特征在于，在同一个反应器中至少存在一个所述蒸发级和一个所述转化级，各个所述级的能量输入位于喷射焙烧装置的溶液和反应产物通道上的不同位置。
2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，还提取或回收酸。
3.根据权利要求1或2所述的工艺，其特征在于，所述蒸发级的最高温度为500℃。
4.根据权利要求1或2所述的工艺，其特征在于，所述转化级的温度比所述蒸发级的温度高50到500℃。
5.一种从溶解状态的含有金属的金属盐中回收金属氧化物的装置，所述装置包括带有至少一个溶液入口的至少一个喷射焙烧反应器，一个燃烧器，酸的提取位置和所形成的氧化物的排出口，其特征在于，在唯一反应腔中位于所述溶液和反应物的通道上设置了至少两个能量输入位置。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置还提取或回收酸。
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述各个能量输入位置在燃烧器或燃烧器面上形成。
8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，在一个反应腔设置至少两个燃烧器面。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，燃烧器面沿垂直线间隔设置。
10.根据权利要求5到8中任一项所述的装置，其特征在于，蒸发区设置至少一个第一能量输入位置，转化区设置至少一个其后的能量输入位置。
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