[发明专利]由硝酸盐溶液分解回收金属氧化物和硝酸的装置

说明书

本发明提供了一种由硝酸盐溶液分解回收金属氧化物和硝酸的装置及方法。包括：分解装置、收尘装置、制酸装置和燃烧装置，分解装置设置有含氮烟尘排出口；收尘装置设置有烟尘入口、含氮烟气排出口和粉尘出口，烟尘入口与含氮烟尘排出口通过烟尘输送管路连通；制酸装置设置有含氮烟气入口和循环气出口，含氮烟气入口与含氮烟气排出口通过含氮烟气输送管路连通，循环气出口与燃料气入口通过循环气输送管路连通；燃烧装置设置有燃料入口、助燃气入口和燃料气出口，助燃气入口与循环气出口通过循环气输送管路连通，且燃料气出口与燃料气入口通过燃烧气输送管路连通。可以很好地解决烟气腐蚀设备和输送管路材料选择受限的问题，降低投资和碳回收成本。

技术领域

本发明涉及红土镍矿的冶炼领域，具体而言，涉及一种由硝酸盐溶液分解回收金属氧化物和硝酸的装置。

背景技术

湿法冶炼技术是处理红土镍矿的主流工艺之一，其通常采用无机酸酸对矿物进行浸出，使金属离子进入酸性溶液中，再利用碱性中和剂对酸性溶液进行中和沉淀，分别得到铁精粉、MHP(氢氧化镍钴锰沉淀)等产品，最后MHP可以再经过酸性浸出、中和沉淀、萃取、结晶等操作进一步地深入加工。当使用氧化镁作为中和剂时，镁元素会进入溶液中替换出其中的有价金属，同时红土镍矿中本身含有的较高比例的镁元素也会在浸出时进入溶液中，因此冶炼过程会产生大量的含镁盐溶液。可见，浸出过程需要消耗大量的无机酸，中和沉淀过程又需要消耗大量的氧化镁，导致酸碱辅料的消耗较大，酸碱辅料成本较高，而产出的含镁盐溶液主要是通过蒸发结晶产出镁盐等副产品出售，经济价值不高。

通过镁盐的分解可以实现硝酸和氧化镁的回收再利用，大幅降低酸碱辅料的成本，同时也减少低品质盐类副产物的产量，减少废水和固体废物的产生量，提高经济效益和环境效益。但是现有硝酸镁分解技术的工艺理念还停留在被动处理含CO₂尾气的阶段，其尾气中的CO₂浓度较低，使CO₂的回收难度较大，回收成本较高。

现有文献(CN112744792A)提供了一种分解硝酸盐制备金属氧化物粉体及硝酸的方法，该方法将硝酸盐溶液加入到热解炉内分解生成高温尘气，尘气通过高温收尘器进行气固分离得到金属氧化物粉体和高温烟气，高温烟气通过热风机一部分送去硝酸制备装置，一部分与富氧空气混合后作为助燃气体，助燃气体与燃料混合燃烧得到高温烟气，送回热解炉内使用。该技术通过直接燃烧加热的方式提高了热量利用效率，但存在如下问题：(1)其将含高浓度NO_X的收尘后烟气与燃料直接混合后燃烧，导致在燃烧的高温下，NO_X与燃料中的CH₄、CO或H₂等成分发生不利副反应生成N₂、NO等，影响烟气成分的稳定，影响硝酸制备系统的稳定操作，一定程度降低了硝酸产量。并且NO为毒性气体，其浓度的增加导致系统安全风险增大。(2)其采用收尘后烟气进行循环，且循环风机后的设备和管道在正压下运行，存在烟气泄漏的风险很大，而该烟气含有较高浓度的NO_X酸性有毒气体，同时含有大量H₂O，当出现泄漏时，酸性气体冷凝会腐蚀设备，有毒的NO_X气体扩散则会危害周围环境与人员。(3)其采用收尘后烟气进行循环，该烟气含有较高浓度的NO_X和H₂O，烟气温度通常约300～350℃以确保酸性气体不发生冷凝。这种高温、高酸、高湿的烟气使循环风机、换热器、燃烧器等设备及相关管道的材料选择比较困难，材料成本较高。(4)其采用富氧燃烧，一定程度提高了CO₂的浓度，并且也考虑了CO₂的回收，但是其采用含NO_X的收尘后烟气进行循环和浓度控制，使CO₂得不到有效富集，因此其二氧化碳的回收难度较大，回收成本较高。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种由硝酸盐溶液分解回收金属氧化物和硝酸的装置，以解决采用现有方法由硝酸盐溶液分解回收金属氧化物时存在循环烟气含有高温、高湿度、高浓度NO_x酸性气体而导致设备和传输管道腐蚀严重、有毒气体泄漏风险高及尾气中碳回收成本高等问题。