一种石煤钒矿熟化生产设备及石煤钒矿熟化生产方法与流程

本发明涉及石煤钒矿熟化技术领域，尤其涉及一种石煤钒矿熟化生产设备及石煤钒矿熟化生产方法。

背景技术：

钒是一种战略金属，在钢铁、冶金、化工、新能源等领域应用广泛。石煤是一种黑色含碳页岩，由浅海低等菌藻类生物死亡后，在还原条件下堆积形成。石煤中除硅质外，常含有钒，石煤钒矿占我国钒制品总生产原料的30％，是我国一种重要的钒制品生产原料。

目前石煤钒矿提钒的方法主要包括两大类：焙烧法和酸浸法。石煤钒矿传统提钒方法为钠化焙烧法，该方法生产流程简单、工艺技术成熟，但存在着钒资源回收率低、三废产排量大等问题，难以满足国家现行环保排放标准。酸浸法主要包括直接酸浸法和硫酸熟化法，酸浸法具有节能清洁，避免传统焙烧法产生的大量废气等问题，具有较好的应用前景。采用直接酸浸法只适合于处理风化型石煤，对于钒主要赋存于云母类铝硅酸盐矿物的原生型石煤，钒提取难度大，而硫酸熟化法可以有效处理这类石煤，能够提高钒的浸出率。

中国专利cn105483398a提出了一种含钒矿物熟化提钒方法，首先将石煤破碎磨细至5mm，分别加入8％水、1％磷酸、16％浓硫酸，在105℃熟化24h，熟料液固比2:1浸出2h，钒的浸出率大于85％。中国专利cn102912123a提出一种硫酸熟化分解石煤钒矿的方法，首先石煤磨细至-74μm，然后加入3％-8％水、3％-8％硫酸钠、15％-30％浓硫酸，最后利用浓硫酸遇水放热，保温熟化12h-48h，熟料在85℃-100℃，液固比1.5:1-3:1，浸出2h-10h，钒的浸出率大于80％。

中国专利cn205368457u提出了一种浓硫酸熟化法提取矿物成分的移动式混料布料系统，包括干料输送部、移动式混料部和水、酸接入部，利用现有的设备、技术通过组合、加工、改造以提供一种在一定空间内进行物料的转移、配料、混合、并在混料的同时及时布料的移动式混料布料系统，缩短了拌合料暴露在大气中的时间，使浓硫酸的水化热得以充分利用，具有拌料均匀、保温输送等优点，没有解决熟化过程的控制问题。

目前硫酸熟化过程均为间歇操作，生产过程条件难以控制，生产效率较低。而且无法对石煤和硫酸熟化过程产生的酸雾进行有效的收集，不仅浪费硫酸，还容易污染环境。因此，目前亟需一种石煤熟化设备来解决上述问题。

技术实现要素：

基于以上所述，本发明的目的在于提供一种石煤钒矿熟化生产设备及石煤钒矿熟化生产方法，其中石煤钒矿熟化生产设备能够有效收集石煤和硫酸熟化过程产生的酸雾。

为达上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种石煤钒矿熟化生产设备，包括：

加热混合组件，其包括箱体和位于所述箱体内的搅拌单元，所述搅拌单元被配置为将石煤和浓硫酸或者石煤、浓硫酸和水进行混合、加热及破碎使其成为熟料并挤出所述熟料；

浆化组件，其包括料液槽和浆化搅拌单元，所述料液槽与所述箱体连接使所述熟料进入所述料液槽，所述料液槽上还设有用于加入液体的进液口，所述浆化搅拌单元被配置为搅拌所述料液槽内的所述熟料和液体；

负压收集组件，其包括至少两个集气罩，其中一个所述集气罩正对所述浆化组件设置，一个所述集气罩正对所述箱体设置，所述集气罩被配置为回收酸雾和/或粉尘。

作为一种石煤钒矿熟化生产设备的优选方案，所述箱体内设有互不连通的混合腔和加热腔，所述加热腔沿所述混合腔周向分布，所述箱体上设有与所述混合腔连通的第一加料口、第二加料口、第三加料口及排气口，所述箱体上还设有与所述加热腔连通的加入口和排出口，所述加入口和所述排出口分别被配置为加入和排出热媒介。

作为一种石煤钒矿熟化生产设备的优选方案，所述第一加料口、所述第二加料口、所述第三加料口及所述排气口均位于所述箱体的上表面，所述集气罩位于所述箱体的上方且正对所述第一加料口、所述第二加料口、所述第三加料口及所述排气口设置。

作为一种石煤钒矿熟化生产设备的优选方案，所述搅拌单元包括搅拌驱动件、联轴器、搅拌轴承及搅拌件，所述搅拌轴承固定于所述箱体上且套设于所述搅拌件外部，所述搅拌驱动件通过所述联轴器与所述搅拌件连接且被配置为驱动所述搅拌件转动，所述搅拌件被配置为能够搅拌所述混合腔内的浆料和熟料。

作为一种石煤钒矿熟化生产设备的优选方案，所述搅拌件的个数为两个，两个所述搅拌件并列设置，所述浆化搅拌单元还包括搅拌齿轮，所述搅拌齿轮的个数为两个，两个所述搅拌齿轮互相啮合且每个所述搅拌齿轮均与一个搅拌件连接，其中一个所述搅拌齿轮的两端分别与所述搅拌件和所述联轴器连接。

作为一种石煤钒矿熟化生产设备的优选方案，所述搅拌件与所述箱体的连接处设有密封箱体，所述密封箱体设于所述箱体的两侧。

作为一种石煤钒矿熟化生产设备的优选方案，所述搅拌单元还包括驱动件、螺杆轴承、螺杆套筒和螺杆，所述螺杆轴承设于所述螺杆的一端且所述螺杆设在所述螺杆轴承内，所述轴承套筒套设于所述螺杆的另一端，所述驱动件被配置为驱动所述螺杆转动，所述螺杆套筒的一端与所述混合腔连通，另一端伸出所述箱体且与所述料液槽连通。

作为一种石煤钒矿熟化生产设备的优选方案，所述浆化搅拌单元包括浆化驱动件和浆化搅拌件，所述浆化驱动件被配置为驱动所述浆化搅拌件搅拌所述料液槽内的所述熟料和液体。

作为一种石煤钒矿熟化生产设备的优选方案，所述负压收集组件还包括吸收塔、引风机及循环泵，所述吸收塔从下至上依次设有第一分布板、第一填料、第一喷嘴、第二分布板、第二填料、第二喷嘴及除雾器，所述第一分布板与所述集气罩连通，所述吸收塔底部设有循环槽，所述第一喷嘴和所述第二喷嘴均与所述循环槽连通，所述引风机与所述除雾器连通，所述除雾器被配置为截留所述吸收塔内的液体并通过所述引风机排出，所述循环泵的一端与所述循环槽连通，另一端同时与所述第一喷嘴和所述第二喷嘴连通。

一种石煤钒矿熟化生产方法，采用如权利要求以上任一方案所述的石煤钒矿熟化生产设备，包括以下步骤：

步骤一、将石煤和浓硫酸加入所述箱体内，或者将石煤、浓硫酸和水加入所述箱体内，所述搅拌单元对其进行搅拌使其混合、反应并形成熟料，所述搅拌单元将所述熟料挤入所述料液槽内；

步骤二、在所述进液口处添加液体，所述浆化搅拌单元搅拌所述熟料和所述液体；

其中，在所述步骤一和所述步骤二中，正对所述箱体和所述浆化组件放置的所述集气罩实时收集酸雾和/或粉尘。

本发明的有益效果为：本发明提供的石煤钒矿熟化生产设备，通过加热混合组件和浆化组件实现了石煤和浓硫酸或者石煤、浓硫酸和水的混合、加热及破碎收集的连续生产过程，还能够通过负压收集组件实现对生产过程中所产生的酸雾和/或粉尘的收集，提高生产效率，减少环境污染。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1是本发明具体实施例提供的石煤钒矿熟化生产设备的示意图；

图2是本发明具体实施例提供的石煤钒矿熟化生产设备的加热混合组件的示意图。

图中：

1-箱体，11-混合腔，12-加热腔，13-第一加料口，14-第二加料口，15-第三加料口，16-排气口，17-加入口，18-排出口，19-热电偶，21-搅拌驱动件，211-搅拌电机，212-搅拌减速机，22-联轴器，23-搅拌轴承，24-搅拌件，25-搅拌齿轮，26-驱动件，261-电机，262-减速机，27-螺杆轴承，28-螺杆套筒，29-螺杆，291-螺旋片，31-料液槽，311-进液口，312-排浆口，321-浆化驱动件，3211-浆化电机，3212-浆化减速机，322-浆化搅拌件，41-集气罩，42-吸收塔，43-引风机，44-第一分布板，45-第一填料，46-第一喷嘴，47-第二分布板，48-第二填料，49-第二喷嘴，410-除雾器，411-循环槽，412-循环泵，5-密封箱体，6-底座。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本实施例提供一种石煤钒矿熟化生产设备，如图1和图2所示，该装置包括加热混合组件、浆化组件及负压收集组件，加热混合组件包括箱体1和位于箱体1内的搅拌单元，搅拌单元被配置为将石煤和浓硫酸或者石煤、浓硫酸和水进行混合形成浆料，浆料经搅拌单元加热、反应后成为熟料并挤出熟料。浆化组件包括料液槽31和浆化搅拌单元，料液槽31与箱体1连接使熟料进入料液槽31，料液槽31上还设有用于加入液体的进液口311和用于排出浆液的排浆口312，浆化搅拌单元被配置为搅拌料液槽31内的熟料和液体，使熟料和液体混合成浆液。负压收集组件包括至少两个集气罩41，其中一个集气罩41正对浆化组件设置，一个集气罩41正对箱体1设置，集气罩41被配置为回收酸雾和/或粉尘。

本实施例提供的石煤钒矿熟化生产设备，通过加热混合组件和浆化组件实现了石煤和浓硫酸或者石煤、浓硫酸和水的混合、加热及破碎收集的连续生产过程，还能够通过负压收集组件实现对生产过程中所产生的酸雾和/或粉尘的收集，提高生产效率，减少环境污染。

本实施例的箱体1内设有互不连通的混合腔11和加热腔12，如图2所示，加热腔12沿混合腔11周向分布，箱体1上设有与混合腔11连通的第一加料口13、第二加料口14、第三加料口15及排气口16，如图1所示，箱体1上还设有与加热腔12连通的加入口17和排出口18，加入口17和排出口18分别被配置为加入和排出热媒介。热媒介质由加入口17加入，进入加热腔12，并可由排出口18排出。热媒介质可以是蒸汽或导热油，本实施方式对此不进行具体限定。若采用导热油作为热媒介质时，通过电加热的方式加热导热油。此外，第一箱体1上还设有热电偶19，该热电偶19的一端伸入混合腔11内且被配置为检测混合腔11的温度。

进一步地，如图1所示，本实施例的第一加料口13用于加入石煤，第二加料口14用于加入浓硫酸，第三加料口15用于加水，排气口16用于排出混合腔11内的气体，且第一加料口13、第二加料口14、第三加料口15及排气口16均位于箱体1的上表面，集气罩41位于箱体1的上方且正对第一加料口13、第二加料口14、第三加料口15及排气口16设置。

本实施例的搅拌单元包括搅拌驱动件21、联轴器22、搅拌轴承23及搅拌件24，如图2所示，搅拌轴承23固定于箱体1上且套设于搅拌件24外部，本实施例的搅拌驱动件21为搅拌电机211和搅拌减速机212，搅拌驱动件21通过联轴器22与搅拌件24连接且被配置为驱动搅拌件24转动，搅拌件24被配置为能够搅拌混合腔11内的浆料和熟料。

具体地，本实施例的搅拌件24为z形搅拌件，且搅拌件24的个数为两个，两个搅拌件24并列设置。当然，在本发明的其他实施例中，搅拌件24还可以为σ形搅拌件或者其他形状的搅拌件24，搅拌件24的个数也并不限于本实施例的两个，还可以为其他个数，搅拌件24的形状具体根据实际需要设置。

进一步地，如图1和图2所示，本实施例的浆化搅拌单元还包括搅拌齿轮25，搅拌齿轮25的个数为两个，两个搅拌齿轮25互相啮合且每个搅拌齿轮25均与一个搅拌件24连接，其中一个搅拌齿轮25的两端分别与搅拌件24和联轴器22连接，本实施例的两个搅拌齿25的大小不同，这种设置能够使个搅拌件24的转动速度和转动方向均不相同，能够将粘稠的浆料混合物进行充分捏合、揉搓、混合均匀，加快熟化反应的进行，使其成为熟料。当然，在本发明的其他实施例中，若是搅拌件24的个数为至少两个，此时还可以不设置搅拌齿轮25，而是将搅拌驱动件21的个数设置为至少两个，每个搅拌驱动件21均与一个搅拌件24相连，即一个搅拌驱动件21驱动一个搅拌件24转动，至少两个搅拌件24的转动速度和/或转动方向可以不同，在搅拌件24的搅拌作用下，能够将粘稠的浆料混合物进行充分捏合、揉搓、混合均匀，加快熟化反应的进行，使其成为熟料。

为了避免箱体1内酸雾、粉尘、石煤、水及硫酸的溢出，在搅拌件24与箱体1的连接处设有密封箱体5，如图2所示，本实施例的密封箱体5设于箱体1的两侧，本实施例密封箱体5的个数为四个，其中两个密封箱体5位于箱体1的一端，另外两个密封箱体5设于箱体1的另一端。

本实施例的搅拌单元还包括驱动件26、螺杆轴承27、螺杆套筒28和螺杆29，如图1和图2所示，螺杆轴承27设于螺杆29的一端且螺杆29设在螺杆轴承27内，轴承套筒套设于螺杆29的另一端，螺杆29上还设有螺旋片291，驱动件26被配置为驱动螺杆29转动，螺杆套筒28的一端与混合腔连通，另一端伸出箱体1且与料液槽31连通。本实施例的驱动件26包括电机261和减速机262，螺杆29可以为一个螺杆29、两个螺杆29或者三个螺杆29，本实施方式对此不进行具体限定，优选为两个螺杆29和三个螺杆29。螺杆29数目增多，螺杆29与浆料和熟料的接触面积越大，挤压效果好，能够快速将块料挤碎、挤出。不需要挤出熟料时，控制螺杆29反向转动，浆料和熟料在混合腔11内转动，可以增强混捏效果。需要挤出熟料时，控制螺杆29正向转动，螺杆29和螺旋片291将熟料挤出。

本实施例的石煤钒矿熟化生产设备还包括底座6，如图1所示，上述箱体1和驱动件26均设在底座6上，增设的底座6使整个石煤钒矿熟化生产设备在运行过程中更加稳定和安全。

本实施例的浆化搅拌单元包括浆化驱动件321和浆化搅拌件322，如图1所示，浆化驱动件321被配置为驱动浆化搅拌件322搅拌料液槽31内的熟料和液体。本实施例的浆化驱动件321包括浆化电机3211和浆化减速机3212，经过加热混合组件出料的熟料，在料液槽31中加水打浆，可以充分利用熟料余热，提高浆化过程温度，实现部分钒的浸出。加热混合组件螺旋出料的熟料大部分为细粉，通过打浆过程还能够对部分粗料进行溶解。浆化物料通过管道和泵可以直接输送，避免了粉料输送过程产生的粉尘问题，实现了连续化操作。

需要说明的是，本实施例的箱体1和料液槽31均为密闭装置，运行时仅留有加热混合组件上的排气口16，在投料操作过程以及运行过程中均可能会产生酸雾和/或粉尘，因此对这部分酸雾和/或粉尘进行收集，实现清洁生产。

如图1所示，本实施例的负压收集组件还包括吸收塔42、引风机43及循环泵412，吸收塔42从下至上依次设有第一分布板44、第一填料45、第一喷嘴46、第二分布板47、第二填料48、第二喷嘴49及除雾器410，第一分布板44与集气罩41连通，吸收塔42底部设有循环槽411，第一喷嘴46和第二喷嘴49均与循环槽411连通，引风机43与除雾器410连通，除雾器410被配置为截留吸收塔42内的液体并通过引风机43排出。循环泵412的一端与循环槽411连接，另一端同时与第一喷嘴46和第二喷嘴49连通。

进一步地，上述第一填料45和第二填料48为散装填料，如拉西环、鲍尔环、弧鞍环等，本实施方式对此不进行具体限定。循环泵412将来自吸收循环槽411的喷淋液经第一喷嘴46和第二喷嘴49均匀喷淋到第一填料45和第二填料48上，并沿着第一填料45和第二填料48向下流动，与酸雾及大部分粉尘逆流通过第一填料45的空隙和第二填料48的空隙，在第一填料45的表面和第二填料48的表面喷淋液与酸雾及大部分粉尘充分接触，酸雾与喷淋液发生吸收或中和反应，粉尘与液滴发生凝聚，因此酸雾及大部分粉尘随着喷淋液进入循环槽411，实现喷淋液循环使用。尾气由除雾器410截留喷淋液后通过引风机43从排气管道排出。其中设置第一填料45、第二填料48以及第一分布板44的目的是将喷淋液再分布，降低喷淋液向下流动的壁流效应的影响，实现酸雾、粉尘与喷淋液的充分接触并进行反应。

本实施例还提供一种石煤钒矿熟化生产方法，采用本实施例所述的石煤钒矿熟化生产设备，包括以下步骤：

步骤一、将石煤和浓硫酸加入箱体1内，或者将石煤、浓硫酸和水加入箱体1内，搅拌单元对其进行搅拌使其混合、加热并形成熟料，搅拌单元将熟料挤入料液槽31内；

步骤二、在进液口311处添加液体，浆化搅拌单元搅拌熟料和液体，搅拌好的熟化浆料从排浆口312排出；

其中，在步骤一和步骤二中，正对箱体1和浆化组件放置的集气罩41实时收集酸雾和/或粉尘。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。