一种高温还原焙烧分解稀土矿物的方法及装置与流程

1.本发明涉及稀土冶金技术领域，具体涉一种高温还原焙烧分解稀土矿物的方法及装置。


背景技术：

2.目前世界上分解稀土矿物的主要方法有浓硫酸分解法、烧碱分解法、氧化焙烧分解法等。氧化焙烧分解法是利用高温充气的条件下，使包裹金的硫化矿物分解为多孔的氧化物而使浸染其中的金暴露出来；氧化焙烧分解产物用盐酸浸出渣还需要用烧碱转化后再经行第二次浸出，含氟矿物在回转窑内发生化学反应后会生成，易挥发气体进入到尾气处理系统中；同时在焙烧过程中；在焙烧过程中，稀土铈矿中的ce3+极易被氧化为ce4+。在后续应用中，需要使用大量的盐酸还原剂将ce4+还原为ce3+或金属铈；同时，ce4+将盐酸中的氯离子氧化为氯气，导致氯气溢出，造成空气污染；例如，申请公布号cn112074617a的氟碳铈矿的冶炼方法及炭粉的用途，其在稀土矿物还原焙烧时加入碳粉，碳粉在氧化焙烧的过程中与氧气反应，从而抑制ce3+被氧化为ce4+的过程；但是，回转焙烧前期抑制ce3+被氧化的效果较强，而反应后期随物料被消耗，越来越多的ce3+被氧化为ce4+；在焙烧的窑头与窑尾，抑制效果是不均衡的；基于此技术背景之下，发明人提出一种高温还原焙烧分解稀土矿物的方法及装置。


技术实现要素：

3.本发明提供了一种高温还原焙烧分解稀土矿物的方法及装置，旨在解决对ce3+被氧化为ce4+的抑制效果不均衡的技术问题。
4.本发明使用的技术方案如下：一种高温还原焙烧分解稀土矿物的方法，包括如下步骤：（1）将稀土精矿在回转窑中焙烧；（2）将co通入回转窑的窑头，将含氟焙烧尾气、co与co2，从回转窑的中部一次导出回转窑；（3）一次导出的含氟尾气、co与co2的混合气体，通入含naoh的反应池中；再将过滤后的co，与新补充的co，通入回转窑靠近窑尾一侧；（4）将含氟焙烧尾气、co与co2，从回转窑的窑尾二次导出回转窑；并将二次导出混合气体，引入冷凝器内完成自冷凝吸收含氟气体，产生氢氟酸。
5.进一步，包括如下步骤：（5）将经冷凝处理过的二次导出混合气体，通入含naoh的反应池中；去除其中的co2后，将剩余co通入回转窑靠近窑尾一侧本技术还提出一种高温还原焙烧分解稀土矿物的装置，包括第一回转窑与第二回转窑，第一回转窑的一端与窑头转动配合，第一回转窑的另一侧通过渡部与第二回转窑连通，第二回转窑的另一侧与窑尾转动配合；动力源设于过渡部的下侧，与第一回转窑、第二
回转窑联动配合；窑头上设有用于与外界的co气源连接的第一进气口；在过渡部上形成有第一排气口与第二进气口；其分别与尾气一次处理系统的进出气两侧连接；在窑尾上设有第二排气口，第二排气口与尾气二次处理系统。
6.进一步，过渡部内设置有倒t型的分流板，将过渡部的内腔，分隔成三个区间。
7.更进一步，尾气一次处理系统包括含naoh的第一反应池，第一排气口通过管路连通入第一反应池的下侧，第一反应池上侧通过管路接回第二进气口，第一反应池与第二进气口之间具有第一引风装置；同时在第一反应池与第二进气口之间管路上还设有用于与外界co气源连接的补气管。
8.具体的，第一引风装置与第二进气口之间的管路上设有主动切换单元，主动切换单元为箱体结构；在箱体内部设置有未贯通的隔挡板，隔挡板的左侧设有转换件，转换件通过驱动装置进行位置切换；主动切换单元位于上侧的腔室通过管路与从动切换单元的一侧连接，主动切换单元位于下侧的腔室连通第二反应池后与从动切换单元的另一侧连接；从动切换单元的第三侧与第二进气口连接；从动切换单元包括三通结构的换向外壳，换向外壳的中间接入第二进气口；换向外壳内滑动连接有换向块；换向外壳两侧竖直设有中空的挡环；换向块的直径小于换向筒体的内径。
9.进一步，换向块两侧为柔性的空腔结构，中间为圆盘状的硬质结构，换向块端部空腔里填充有磁流变液；挡环的的内环镶嵌环形磁铁。
10.优选的，在第一反应池与主动切换单元之间的管路上设有co2传感器，co2传感器和驱动装置分别与控制单元电连接，co2传感器用于检测第一反应池处理后管路中的co2浓度值，并传递给控制单元，控制单元用于计算一段时间内的co2平均浓度照值浓度值，并控制驱动装置进行切换。
11.具体的，尾气二次处理系统包括冷凝器，冷凝器的一侧通过管路与第二排气口连接，冷凝器的另一侧通过管路通入含naoh的第三反应池的下侧，第三反应池上侧通过管路接回第二进气口，第三反应池与第二进气口之间具有第二引风装置。
12.本发明具备如下特点：通入的co进入第一回转窑内，与其中的氧气反应；从而抑制ce3+被氧化为ce4+的过程；然后将第一回转窑内经过处理和补充co后，通入第二回转窑内，从而解决窑头、窑尾效果是不均衡的问题。
13.本发明所达到的有益效果为：第一回转窑，co含量充足，第一回转窑内co与其中的氧气反应；通过第一排气口将第一回转窑内的尾气导出，一次导出的尾气，含氟尾气、co含量较小，co2含量较大；将一次导出的尾气，从回转窑的中部第一排气口导出回转窑，通入尾气一次处理系统，去除含氟尾气与co2，将经处理后的co通过第二进气口，通入过渡部内，进一步补充第二回转窑内co的含量，从而增加抑制效果；在窑尾上设有与内部连通的第二排气口，第二排气口用于与尾气二次处理系统；二次导出的尾气，含氟尾气、co2含量较大，co含量较小。
附图说明
14.图1是本发明的整体结构示意图。
15.图2是本发明的整体结构示意图。
16.图3是本发明的过渡部剖面结构示意图。
17.图4是本发明的尾气一次处理系统第一实施方式示意图。
18.图5是本发明的尾气一次处理系统第二实施方式意图。
19.图6是本发明的主动切换单元结构示意图。
20.图7是本发明的从动切换单元结构示意图。
21.图8本发明的尾气二次处理系统示意图。
22.图中，1、第一回转窑；2、第二回转窑；3、窑头；4、过渡部；5、窑尾；6、齿环；7、第一进气口；8、第一排气口；9、第二进气口；10、第二排气口；11、分流板；12、第一反应池；13、第一引风装置；14、主动切换单元；15、驱动装置；16、转换件；17、第二反应池；18、从动切换单元；19、co2传感器；20、挡环；21、换向块；22、磁流变液；23、磁铁；24、冷凝器；25、第三反应池；26、第二引风装置。
具体实施方式
23.为便于本领域的技术人员理解本发明，下面结合附图说明本发明的具体实施方式。
24.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，或一体地连接；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，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
25.实施例一回转焙烧前期抑制ce3+氧化的效果较强，而反应后期随物料被消耗，越来越多的ce3+被氧化为ce4+；在焙烧的窑头3与窑尾5，抑制效果是不均衡的；本发明提供了一种高温还原焙烧分解稀土矿物的气体处理方法，包括如下步骤：（1）将稀土精矿在回转窑中焙烧，焙烧温度为900℃～1500℃；（2）将co通入回转窑的窑头3，将含氟焙烧尾气、co与co2，从回转窑的中部一次导出回转窑；（3）一次导出的含氟尾气、co与co2的混合气体，通入含naoh的反应池中；去除混合气体的含氟尾气与co2后，再将过滤后的co，与新补充的co，通入回转窑靠近窑尾5一侧；（4）将含氟焙烧尾气、co与co2，从回转窑的窑尾5二次导出回转窑；并将二次导出混合气体，引入冷凝器24内完成自冷凝吸收含氟气体，产生氢氟酸。
26.二次导出的混合气体通过冷凝吸与冷却水的热交换达到冷却降温的目的，同时含冷却降温产生的冷却液即生氢氟酸，可以通过自动溢流或定期排放的方式从循环废酸池回收冷却液。
27.（5）将经冷凝处理过的二次导出混合气体，通入含naoh的反应池中；去除其中的co2后，将剩余co通入回转窑靠近窑尾5一侧。
28.实施例二本技术提出一种高温还原焙烧分解稀土矿物的装置，包括第一回转窑1与第二回转窑2，第一回转窑1的一端与窑头3转动配合，第一回转窑1的另一侧通过渡部4与第二回转窑2连通，第二回转窑2的另一侧与窑尾5转动配合；在第一回转窑1与第二回转窑2下侧分别
设有支撑滚轮组，以对第一回转窑1与第二回转窑2在转动时提供支撑，在过渡部4下侧设有双头电机，双头电机的两侧键连接有齿轮，在第一回转窑1与第二回转窑2上设有与齿轮相对应的齿环6，齿轮与齿环6传动配合，从而通个双头电机带动第一回转窑1与第二回转窑2转动，当然也可以设置两个电机，分别与齿环6传动，两个电机保持同步转动即可；窑头3上设有与内部连通的第一进气口7，第一进气口7用于与外界的co气源连接；第一进气口7通入的co进入第一回转窑1内，与其中的氧气反应；从而抑制ce3+被氧化为ce4+的过程；过渡部4为圆柱形空腔结构，其两侧通过旋转管接头分别与第一回转窑1、第二回转窑2转动配合，当然也可以在过渡部4的两侧，开始设有缩口槽结构，第一回转窑1、第二回转窑2与过渡部4的配合处具有与缩口槽相对应的突出部；在过渡部4上形成有第一排气口8与第二进气口9；尾气一次处理系统的进出气两侧，分别与第一排气口8、第二进气口9连接；在第一回转窑1，co含量充足，第一回转窑1内co与其中的氧气反应；通过第一排气口8将第一回转窑1内的尾气导出，一次导出的尾气，含氟尾气、co含量较小，co2含量较大；将一次导出的尾气，从回转窑的中部第一排气口8导出回转窑，通入尾气一次处理系统，去除含氟尾气与co2，将经处理后的co通过第二进气口9，通入过渡部4内，进一步补充第二回转窑2内co的含量，从而增加抑制效果；在窑尾5上设有与内部连通的第二排气口10，第二排气口10用于与尾气二次处理系统；二次导出的尾气，含氟尾气、co2含量较大，co含量较小。
29.如图2所示，过渡部4内设置有倒t型的分流板11，将过渡部4的内腔，分隔成三个区间，焙烧的物料从下侧通过，一次导出的尾气从右上侧排出，经尾气一次处理系统处理后的co从左上侧引入，通过分流板11实现介质的分流效果。
30.如图4所示，尾气一次处理系统，用于去除少量的含氟尾气与大量co2，保留的co再通入第二回转窑2内，进一步补充第二回转窑2内co的含量；尾气一次处理系统包括含naoh的第一反应池12，第一排气口8通过管路连通入第一反应池12的下侧，第一反应池12上侧通过管路接回第二进气口9，第一反应池12与第二进气口9之间具有第一引风装置13；同时在第一反应池12与第二进气口9之间管路上还设有补气管，补气管用于与外界co气源连接，向系统内部补充co；混合气体通入含naoh的第一反应池12中；以去除混合气体的含氟尾气与co2。
31.一次导出的尾气中，由于co含量与co2含量不是一个恒定值，因此当co2含量较高时，不能反应完全，因此在第一引风装置13与第二进气口9之间的管路上设有主动切换单元14，如图5-6所示，主动切换单元14为方形的箱体结构；在箱体内部设置有左侧未贯通的隔挡板，隔挡板的左侧设有转换件16，转换件16通过驱动装置15进行位置切换，一种实施方式为，转换件16为l型的板状结构，其转动配合于隔挡板的对应端部；驱动装置15为步进电机，其电机轴与转换件16的转动位置配合联动，通过步进电机带动隔挡板的转动，实现上下两个腔室的切换；另一种实施方式为，转换件16为板状结构，滑动配合于隔挡板的对应端部，驱动装置15为推杆，推杆的推头与转换件16的转动位置固定，推杆设于主动切换单元14外侧，通过推杆滑动，带动隔挡板上下位置改变，实现上下两个腔室的切换；主动切换单元14位于上侧的腔室通过管路与从动切换单元18的一侧连接，主动切换单元14位于下侧的腔室通过管路连通入第二反应池17的下侧，第二反应池17上侧通过管路与从动切换单元18的另一侧连接；从动切换单元18的第三侧与第二进气口9连接；在第一反应池12与主动切换单元14之间的管路上设有co2传感器19，co2传感器19和驱动装置15分别与控制单元电连接（可
为单片机、plc等），co2传感器19用于检测第一反应池12处理后管路中的co2浓度值，并传递给控制单元，控制单元用于计算一段时间内的co2平均浓度照值浓度值，并控制驱动装置15进行切换；当一段时间的内平均浓度值小于预设的阈值时，驱动装置15控制第一反应池12与主动切换单元14上侧的腔室导通，经过第一反应池12处理后的一次导出的尾气从动切换单元18的左侧通入从动切换单元18，换向块21右移，与位于挡环20接触，对右侧进行封堵；若一段时间的内平均浓度值大于预设的阈值时，控制驱动装置15进行切换，使第一反应池12与主动切换单元14下侧的腔室导通；经过第一反应池12处理后的一次导出的尾气，进入第二反应池17进行二次处理，然后从动切换单元18的右侧通入从动切换单元18，换向块21左移，与位于挡环20接触，对左侧进行封堵；通过主动切换单元14与从动切换单元18的联动配合方式，在气路中进行切换防止回流，保持大流量的气流传递。
32.如图7所示，从动切换单元18包括三通结构的换向外壳，换向外壳的中间接入第二进气口9；换向外壳内滑动连接有换向块21；换向外壳两侧竖直设有中空的挡环20；换向块21的直径小于换向筒体的内径；进一步在，换向块21两侧为柔性的空腔结构，中间为圆盘状的硬质结构，空腔结构以便于受到挤压后产生形变，其为tpu柔性材料，可以适应换向块21与挡环20，换向块21端部空腔变形后紧贴挡环20；换向块21端部空腔里填充有磁流变液22；磁流变液22是由微米级可磁化颗粒均匀分散在特定载体母液和添加剂中所形成的特殊悬浮体系；在外加磁场作用下,表现出非牛顿流体的特性,在毫秒级时间内从自由流动的液体转变为半固体甚至固体,呈现出强烈的可控流变特性；挡环20的的内环镶嵌环形磁铁23，换向块21端部空腔变形后紧贴挡环20，具有缓冲功能，同时在磁铁23的作用下，固化密封。
33.尾气二次处理系统的主要目的是处理二次导出的混合气体，二次导出的混合气体含有大量的含氟尾气；尾气二次处理系统包括冷凝器24，冷凝器24的一侧通过管路与第二排气口10连接，冷凝器24的另一侧通过管路通入含naoh的第三反应池25的下侧，第三反应池25上侧通过管路接回第二进气口9，第三反应池25与第二进气口9之间具有第二引风装置26，二次导出的混合气体通过冷凝吸与冷却水的热交换达到冷却降温的目的，同时含冷却降温产生的冷却液即生氢氟酸，可以通过自动溢流或定期排放的方式从循环废酸池回收冷却液；含naoh的第三反应池25的主要目的是去除二次导出的混合气体中的co2从而保留co，并将co再通过第二进气口9循环通入，持续利用。
34.上述中如未单独介绍其固定方式，皆使用业内技术人员通用技术手段，焊接，嵌套，或螺纹固定等方式。
35.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
36.以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。