用于提高及稳定钛原料酸解质量的酸解系统的制作方法

本发明涉及一种酸解系统，尤其是涉及一种用于提高及稳定钛原料酸解质量的酸解系统，属于冶金生产反应器具设计制造技术领域。

背景技术：

目前国内主要有两种生产钛白粉的方法，其一是硫酸法，另一种为氯化法，随着国家环保政策越来越严，硫酸法生产的废气、废渣等处理越来越难，同时钛白行业竞争越来越大，生产成本的控制要求越来越高。酸解是硫酸法钛白粉生产的关键工序之一，酸解方法主要分为间歇酸解和连续酸解，由于连续酸解反应平稳，尾气瞬时量相对较少，处理起来相对容易，同时由于连续酸解占地面积小，自动化程度高，劳动强度低，酸解反应时传热传质效果，反应效果相对间歇酸解要好，酸解率高，综合成本低，因此目前越来越多国内硫酸法钛白采用连续酸解代替间歇酸解。

由于连续酸解是连续不间断反应，瞬时进料量较少，但是对瞬时物料量及温度等的正确性要求较高。连续酸解包括了酸与钛原料的预混、水/废酸引发反应、主反应及熟化，浸取共五个阶段，对钛原料酸解反应，反应酸浓度及酸量是酸解反应两个重要指标。

目前连续酸解预混时，酸和钛原料在预混槽中进行混合均匀，通过计量称对酸及钛原料进行称重。当称出现问题时，目前尚无有效手段及时发现，造成酸量及酸浓度发生改变，进而造成反应效果降低，钛液指标不合格，严重影响产品质量。通过研究发现，主反应的最高温度主要受到反应酸浓度影响，其次是酸量，温度对酸解反应效果具有至关重要的作用，反应过程中，温度较高，一般≥120℃，部分水及酸随着烟气跑掉，因此无法正确测量反应酸浓度。酸解效果影响酸解率，酸解率及酸量对钛液指标影响较大。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：提供一种能稳定计算，并对计算出现超标错误时进行显示的用于提高及稳定钛原料酸解质量的酸解系统。

为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种用于提高及稳定钛原料酸解质量的酸解系统，包括钛原料输入组件、浓硫酸输入组、连续酸解反应器和带有计量器具的预混罐，所述钛原料输入组件和所述浓硫酸输入组件的物料输出端分别与所述的预混罐连通，所述的计量器具布置在所述预混罐的底部外侧，所述预混罐的物料输出端与所述的连续酸解反应器连通，所述的酸解系统还包括超变量辅助显示装置，输入预混罐内的钛原料与浓硫酸的比例改变值超过规定值的状态通过所述的超变量辅助显示装置显示。

进一步的是，所述的超变量辅助显示装置至少包括一组液位显示计，所述的液体显示计沿高度方向安装在所述的预混罐内，其下端与所述预混罐的内部连通。

上述方案的优选方式是，所述的酸解系统还包括钛原料预计量装置，所述的钛原料输入组件包括钛原料粉仓和送料螺旋，所述的钛原料预计量装置布置在所述的钛原料粉仓与所述的送料螺旋之间，所述的钛原料输入组件通过所述的送料螺旋与所述的预混罐连通。

进一步的是，所述的钛原料预计量装置包括至少一组钛原料缓冲仓，所述钛原料缓冲仓的容积为一个预混批次钛原料用量的0.5～1倍。

上述方案的优选方式是，所述的酸解系统还包括酸解反应程度及进度计量器，所述的酸解反应程度及进度计量器设置在所述的连续酸解反应器上，预混合格的反应原料在连续酸解反应器中的反应进度状态通过所述的酸解反应程度及进度计量器显示。

进一步的是，所述的酸解反应程度及进度计量器包括至少三组温度计，各组所述的温度计沿反应物料流动方向顺序的布置在所述连续酸解反应器的侧壁上，连续酸解反应器内反应物料处于不同反应阶段反应的反应温度通过所述的温度计测定，

其中，至少在所述连续酸解反应器的物料输出口处设置有一组所述的温度计。

上述方案的优选方式是，在所述连续酸解反应器沿反应物料流动方向的中部以及该中部至物料输出二分之一处也分别设置有一组所述的温度计。

本发明的有益效果是：本申请通过在现有称重计量器具的基础上增加设置一个超变量辅助显示装置，并输入预混罐内的钛原料与浓硫酸的比例改变值超过规定值的状态通过所述的超变量辅助显示装置显示。这样，当称重计器具失灵或损坏出现较为严重的计量误差时，便可以通过所述的超变量辅助显示装置的超过规定值状态来显示，进而提到操作人员称重计量器具需要维修或更换，实现稳定计算，并对计算出现超标错误时进行显示的目的。本申请通过增加的由液位显示计组成的超变量辅助显示装置来显示计量的超标误差，进而确定称重计量器具的维修或更换，由于其原理为当设定预混酸和钛原料的比例是固定值后，则液位是固定的，酸量固定时，则称重显示一数值，同时液位计也显示一数值，由于酸或者预混后的浆料固定，预混槽或预混罐的横截面积是固定的，则液位计通过换算后的重量应该与称量的显示值一致，若不一致时，则说明计量系统有一个发生了问题，需要进行校验或者更换，从而保证预混时，酸和钛原料的计量的准确。这样，通过液位计显示的液位的不同来确定至少其中一个计量出现超标误差，不仅操作简单，容易实施，能快速对酸、钛原料的计量问题及反应酸浓度发生变化时，采取有效措施。

附图说明

图1为本发明用于提高及稳定钛原料酸解质量的酸解系统的结构示意图。

图中标记为：钛原料输入组件1、浓硫酸输入组件2、计量器具3、预混罐4、超变量辅助显示装置5、钛原料预计量装置6、钛原料粉仓7、送料螺旋8、连续酸解反应器9、酸解反应程度及进度计量器10。

具体实施方式

如图1所示是本发明提供的一种能稳定计算，并对计算出现超标错误时进行显示的用于提高及稳定钛原料酸解质量的酸解系统。所述的酸解系统，包括钛原料输入组件1、浓硫酸输入组件2、连续酸解反应器9和带有计量器具3的预混罐4，所述钛原料输入组件1和所述浓硫酸输入组件2的物料输出端分别与所述的预混罐4连通，所述的计量器具3布置在所述预混罐4的底部外侧，所述预混罐的物料输出端与所述的连续酸解反应器9连通，其特征在于：所述的酸解系统还包括超变量辅助显示装置5，输入预混罐4内的钛原料与浓硫酸的比例改变值超过规定值的状态通过所述的超变量辅助显示装置5显示。本申请通过在现有称重计量器具的基础上增加设置一个超变量辅助显示装置，并输入预混罐内的钛原料与浓硫酸的比例改变值超过规定值的状态通过所述的超变量辅助显示装置显示。这样，当称重计器具失灵或损坏出现较为严重的计量误差时，便可以通过所述的超变量辅助显示装置的超过规定值状态来显示，进而提到操作人员称重计量器具需要维修或更换，实现稳定计算，并对计算出现超标错误时进行显示的目的。本申请通过增加的由液位显示计组成的超变量辅助显示装置来显示计量的超标误差，进而确定称重计量器具的维修或更换，由于其原理为当设定预混酸和钛原料的比例是固定值后，则液位是固定的，酸量固定时，则称重显示一数值，同时液位计也显示一数值，由于酸或者预混后的浆料固定，预混槽或预混罐的横截面积是固定的，则液位计通过换算后的重量应该与称量的显示值一致，若不一致时，则说明计量系统有一个发生了问题，需要进行校验或者更换，从而保证预混时，酸和钛原料的计量的准确。这样，通过液位计显示的液位的不同来确定至少其中一个计量出现超标误差，不仅操作简单，容易实施，能快速对酸、钛原料的计量问题及反应酸浓度发生变化时，采取有效措施。对稳定和提高连续酸解反应效果提供技术支撑，同时对稳定钛液指标，提高最终产品质量，降低生产成本具有相当重要作用，为及时稳定及提高酸解反应效果及钛液指标合格率提供很好的技术支撑。该发明具有非常重要的推广意义。

上述实施方式中，依据所述的工作原理，本申请所述的超变量辅助显示装置5优选为至少包括一组液位显示计，所述的液体显示计沿高度方向安装在所述的预混罐4内，其下端与所述预混罐4的内部连通。当然，此时的液位显示计可以是多组，以及所述的超变量辅助显示装置5也可以不采用液位计，而采用称重计量器具通过固液量不同的固液比值在称重计量器具上显示。只是如果采用这种结构时，需要对称重计量器具进行改进，甚至更换，即增加智能显示部分的结构，如含有plc模块的智能称重计量器，这种改进不仅成本高，而且计算量较大，显示也不太准确。

进一步的，结合实际生产中，计量出现大的误差通常在固体原料钛原料上的特点，为了尽可能的提高计量的准确性，本申请所述的酸解系统还包括钛原料预计量装置6，再结合所述的钛原料输入组件1包括钛原料粉仓7和送料螺旋8的结构特点，本申请增加的所述钛原料预计量装置6布置在所述的钛原料粉仓7与所述的送料螺旋8之间，而连接关系仍然不变，即所述的钛原料输入组件1通过所述的送料螺旋8与所述的预混罐4连通。此时，优选择的方案为，所述的钛原料预计量装置6包括至少一组钛原料缓冲仓，所述钛原料缓冲仓的容积为一个预混批次钛原料用量的0.5～1倍。同是，为了避免下料时过大的冲击，钛原料粉仓7下的钛原料缓冲仓的形状为锥形，锥角应该小于钛原料的安息角，钛原料缓冲仓与钛原料粉仓7连接部位为软连接。

同时，为了在保证预混原料的比例没有出现大的问题的前提下，提高连续反应的反应质量，结合背景技术中所述的显示反应质量高的最直接参数为反应温度的特点，再结合本申请所述的酸解系统还包括连续酸解反应器9，所述连续酸解反应器9的物料输入端与所述预混罐4的物料输出端连接的现实状况，在所述的连续酸解反应器9上设置有酸解反应程度及进度计量器10，预混合格的反应原料在连续酸解反应器9中的反应进度状态通过所述的酸解反应程度及进度计量器10显示。正如上所述，本申请所述的酸解反应程度及进度计量器10优选为包括至少三组温度计的结构，各组所述的温度计沿反应物料流动方向顺序的布置在所述连续酸解反应器9的侧壁上，连续酸解反应器内反应物料处于不同反应阶段反应的反应温度通过所述的温度计测定，其中，至少在所述连续酸解反应器9的物料输出口处设置有一组所述的温度计。相应的，在所述连续酸解反应器9沿反应物料流动方向的中部以及该中部至物料输出二分之一处也分别设置有一组所述的温度计。当然，此时的温度计也可是6根、9根或12根，安装位置为横向即反应物料输送方向的位置为一侧的中间位置、一侧的1/2位置、一侧下料口位置，纵向位置为反应器搅拌轴的中线线位置，多根温度计对称安装。为了避免反应烟气从安装位置溢出，温度计与反应器壁接触部分，需做好密封及防腐蚀。当然，为了保证温度计的使用寿命，温度计通过套管安装在连续酸解反应器9的侧壁上。此时为了延长温度计套管的使用寿命，结合其使用环境的酸浓度较为通常过到80％～98％、温度通常≥250℃，以及还原性能较强和磨损严重的工况，温度计套管的材质为耐酸、耐高温、耐还原以及耐磨的材质。

当然，根据酸解反应后混合物的酸碱度的变化，也可以采用测量反应物的酸碱度的方式来显示物料在连续酸解反应器9的反应进度，进而确定是否可以顺利的排出连续酸碱反应器进入下一道工序。

综上所述，采用本申请提供的酸解系统来连续酸解钛还具有以下优点，主要通过对预混计量系统，采用液位计及电子称双计量系统代替电子称单独计量系统，在大料仓即钛原料粉仓下，增加小的缓冲料仓，保证匀速下料，保证预混的酸与钛原料均按照设定值进行添加，通过在反应器中设置温度计，来精确反映酸浓度变化情况，最终通过温度变化来调节反应酸浓度，提高及稳定钛原料连续酸解反应效果。该方法易于实施、操作简单，能快速对酸、钛原料的计量问题及反应酸浓度发生变化时，采取有效措施，稳定和提高连续酸解反应效果，提高及稳定产品质量，降低生产成本。

实施例1

在预混槽加入4836kg98％硫酸，然后通过调节缓冲料仓的下料螺旋的电机频率控制下矿速度，保证下矿3000kg，时间为5min，称的显示值与液位计转换后的重量相一致，预混15min后加入酸解反应供料槽中，当供料槽中液位达到60％时，开始进料，同时加入引发水，控制反应酸浓度为83％，总酸矿比为1.58，进料量为6m3/h，当反应较稳定后，记录温度计1、2和3的显示温度值，在反应器出口取固相物，测量其酸解率。

实施例2

在预混槽加入4836kg98％硫酸，然后通过调节缓冲料仓的下料螺旋的电机频率控制下矿速度，保证下矿3000kg，时间为5min，称的显示值与液位计转换后的重量相一致，预混15min后加入酸解反应供料槽中，当供料槽中液位达到60％时，开始进料，同时加入引发水，控制反应酸浓度为84％，总酸矿比为1.58，进料量为6m3/h，当反应较稳定后，记录温度计1、2和3的显示温度值，在反应器出口取固相物，测量其酸解率。

实施例3

在预混槽加入4836kg98％硫酸，然后通过调节缓冲料仓的下料螺旋的电机频率控制下矿速度，保证下矿3000kg，时间为5min，称的显示值与液位计转换后的重量相一致，预混15min后加入酸解反应供料槽中，当供料槽中液位达到60％时，开始进料，同时加入引发水，控制反应酸浓度为85％，总酸矿比为1.58，进料量为6m3/h，当反应较稳定后，记录温度计1、2和3的显示温度值，在反应器出口取固相物，测量其酸解率。

表1为实施例的结果。

由表1可见：在酸矿比一定的条件，调节反应酸浓度，反应温度逐渐提高，酸解率也逐渐增加。