专利名称：碱熔法生产锆化学制品的碱分解反应器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及反应容器。
由于锆在元素周期表中所处的特殊位置而具有独特的性质。例如锆原子对氧具强的亲合力，锆化合物在水溶液中的活性、无色性和最终产品的无毒性等，使锆化合物在高科技领域(如电子材料、传感元件、固体电解质燃料电池、精细陶瓷、精细研磨材料、催化剂、树脂交联剂、高分子化合物硬化剂、织物定色剂和媒染剂、淀粉抗水化剂、合成人工肾脏和核燃料生成物处理剂等)中占有日益重要的地位，其年耗量正以12～15％的速度增长。
生产锆化学制品的初始原材料主要为锆英石(ZrSiO4)。以锆英石为原料生产锆化学制品主要以碱分解法为主。
锆英石碱分解法又可分为氢氧化钠熔合法和苏打烧结法。因后者存在能耗和化工原料消耗高等缺点，故目前国内外生产锆化学制品以锆英石与氢氧化钠熔合分解法为主。
碱熔法生产锆化学制品是以锆英石为原料，经碱熔合分解、水浸、酸转化、锆液浓缩结晶而获得氧氯化锆，再以氧氯化锆为母料制取氧化锆、碳酸锆、磷酸锆、醋酸锆和各种有机锆化合物等一系列锆化学制品。
锆英石与氢氧化钠熔合，使具有化学稳定性的锆英石(ZrSiO4)转化为酸可溶性物质Na2ZrO3和水溶性Na4SiO4，主要反应如下…………(1)…………(2)…………(3)…………(4)…………(5)从反应式(1)到(3)看出，随着NaOH与ZrSiO4克分子比的增大，反应朝生成Na2ZrO3和Na2SiO3、Na4SiO4方向进行，而从反应式(1)(4)(5)看出，在NaOH与ZrSiO4克分子比小于6的条件下，反应产物中除Na2SiO3外，将不可避免地含有难溶于酸的Na4Zr2Si3O12和ZrO2副产物，致使锆英石分解转化为酸可溶的Na2ZrO3减少，因此在矿碱克分子比为1∶6的条件下保持反应器中反应物的均匀分布是保证锆英石分解率的关键所在。
现有技术中，锆英石的碱分解在坩埚式反应器或盘式反应器中进行。
图1a是坩埚式反应器的主视图，
图1b是坩埚式反应器的俯视图。如图所示，坩埚式反应器呈圆底桶形，桶高H与桶直径D之比是H∶D≥2。这种结构的反应器易造成矿碱原料分层而使反应物之间比例失调，导致分解反应按上述反应(1)(2)(4)(5)式进行，不仅使锆英石分解率降低，且在出料时由于过剩碱固化而生成坚固块状产物，使出料难于进行。
图2a是盘式反应器的主视图，图2b是盘式反应器的俯视图，如图所示，盘式反应器呈平底长方形，反应器的高H与宽S之比为H∶S≤1/2。在开始反应前因矿碱原料的比重差而分层，在反应过程中，由于盘式反应器是平底形，使反应器内各部位颗粒所受静压力近乎相等，虽然反应过程形成的水气泡逸出能使矿粒上下跳动，但不能产生循环搅拌。此外，盘式反应器也不能解决坩埚式反应器存在的问题。
本实用新型的目的在于针对现有反应器存在的问题，设计一种碱熔法生产锆化学制品的碱分解反应器，使物料发生反应时分布均匀，提高锆英石分解率，降低出料的劳动强度，并使分解产物不需粉碎而进入水浸工序。
本实用新型的技术方案是碱分解反应器的底部呈弧形，反应器的高H与宽S之比为1.0≤H∶S≤1.5反应器长度L决定于加热炉的长度及机械装置。
图3是碱分解反应前后物料在本实用新型反应器内的状态示意图，其中图3a是反应前物料状态示意图，锆英石在底层，NaOH在上层；图3b是反应器内弧面上各点静压力示意图，可见各点所受压力不同，这样，当物料发生反应时，使反应过程中产生的气泡沿着压力较小的方向移动后逸出物料表面，故可形成循环搅拌，使反应物料分布均匀，提高了锆英石分解率，克服了现有反应器中反应物不均匀，锆英石分解率低的缺点；图3c是反应过程物料状态示意图，如图所示，物料被循环搅拌，使反应按反应式(3)进行，反应终点无过剩碱，反应产物为松散颗粒状，克服现有技术反应产物为硬块状的缺点，从而降低出料劳动强度。
本实用新型的碱分解反应器与现有技术相比，具有如下优点1、物料在反应器内发生反应时分布均匀，使反应按反应式(3)进行，从而使锆英石分解率提高8％以上。
2、由于反应的产物中无过剩碱，因此分解产物为松散颗粒状，从而降低出料劳动强度，有利于半机械化操作。
3、锆英石碱分解产物为松散颗粒状，可直接进入水浸工序，克服了坩埚或盘式反应器产出的块状物需经粉碎而造成人力和能耗的浪费。
4、延长了反应器寿命和减少粉碎设备投资，使本工序成本大大降低。
图4是本实用新型的碱分解反应器结构示意图。
以下结合附图和实施例进一步详述本实用新型。
锆英石粒度＜0.45mm，含锆45.45％；NaOH用量按反应式(3)。将锆英石和碱各分成六等分投入六个反应器内，在720～750℃下反应1.5小时。反应器型式、尺寸、原料用量及反应结果如表1所示。
表权利要求1.一种碱熔法生产锆化学制品的碱分解反应器，其特征在于反应器的底部是弧形，反应器的高H与宽S之比为1.0≤H∶S≤1.专利摘要一种碱熔法生产锆化学制品的碱分解反应器，其底部呈弧形，反应器的高H与宽S之比为1.0≤H∶S≤1.5，这种结构的反应器使物料发生反应时分布均匀，物料被循环搅拌，提高了锆英石分解率，降低了出料强度，并使分解产物不需粉碎而进入水浸工序，克服现有反应器产出的块状物需经粉碎而造成人力和能耗的浪费。
文档编号C01G25/02GK2218735SQ95208209
公开日1996年1月31日 申请日期1995年3月31日 优先权日1995年3月31日
发明者郑文裕, 邱清华, 赖远雄, 陈达美, 马晓国 申请人:广东工学院