[其他]连续碱解法加工硼矿

说明书

本发明属于硼矿加工的碱解工艺。

碱解法加工品位较低的硼矿，例如，加工品位为10～25%的硼镁矿，采用加压碱解法和碳碱法，分解反应时间极长，甚至超过20小时，因此均采用间歇式生产工艺，即配料、碱解工序是一罐一罐的分步间歇进行。碱解法由于受分解反应时间的限制，所以至今碱解法工艺中的配料、碱解工序还未能实现连续化操作。中国专利申请85102759，采取直接加热料浆和充分利用化学热、低液固比和高碱浓度等方法，极其显著地缩短了分解反应时间，将原来长达10小时的分解反应时间缩短为几十分钟乃至几分钟。但该专利申请仍未实现配料、碱解工序的连续化操作。因此，对目前加工低品位硼矿所采用的碱解法工艺，特别是其中的碱解工序需进一步改进。

本发明为改变碱解法加工低品位硼矿的间歇式生产工艺，提出一种连续加工硼矿的碱解方法，使配料、碱解工序在一连续过程中完成，并为此工艺特别选用了一种双螺杆螺旋连续反应器。

本发明是将焙烧后的硼矿熟矿粉与烧碱和水连续投入带有螺杆装置的反应器中，通过螺杆的旋转，混匀物料并推进物料，使物料从反应器入口向出口“流动”，调节螺杆转速控制物料在反应器中的停留时间，使分解反应后的物料连续“流出”反应器。

例如，将品位为10～25%的硼镁矿熟矿粉与烧碱和水按液固比0.4～1.2、过量碱20～140%的比例连续投入带有螺杆装置的反应器中，通过螺杆的旋转，混匀并推进物料，使物料从反应器入口向出口“流动”，调节螺杆转速控制物料在反应器中的停留时间最长不超过30分钟，分解率可达到85%以上，分解反应后的物料连续“流出”反应器。

物料在本发明所使用的反应器中混合应均匀，分解反应时，已反应的物料和未反应的物料之间，反应深度不同的物料之间层次应该清楚，尽可能避免出现相混现象。但在本发明所控制的液固比下，物料比较“粘稠”，要混匀这样的物料，并使进料、输料、分解反应、出料实现连续化，使用目前加工硼矿的设备，难以完成，因此本发明使用了一种单螺纹的双螺杆螺旋推进反应器。本发明吸收了练泥机、造粒机、输送机等装置的特点，选择适当的螺旋升角、旋叶高度和螺距，左旋与右旋两个螺杆相互配合，完成了物料混匀、推进、分解反应、出料等过程，从而实现了配料、碱解工序的连续化操作。

物料在本发明所使用的反应器中主要进行着纵横两个方向上的运动。横向运动，即物料在螺杆的周向分力和摩擦力的作用下，沿螺杆的螺旋沟槽作翻转运动。这种运动起到使物料受剪切和搅拌的作用。螺旋叶越高，螺旋叶的线速度及不同直径的螺旋升角差别越大，物料搅拌混合的程度越好。物料从加料口开始，在每个螺旋沟槽内得到搅拌混合，多级串联的沟槽使物料达到充分混合的程度。上述横向运动完成物料的混匀任务。纵向运动即正向运动，是物料沿轴毂、螺旋叶和反应器筒体围成的螺旋槽作螺旋式前进运动。促使这种运动的是螺旋叶面作定轴转动时作用于物料的轴向分力，其结果是使物料得到推进。采用左旋和右旋双螺杆配合，在两轴向分力的共同作用下，更易推进本发明的“粘稠”物料。正向运动是物料运动方向的主流，完成物料的推进输送任务。没有这一运动，反应器就不可能实现连续化操作。

本发明所使用的反应器，每个螺旋槽相当于一个小反应器。在这个小“反应器”内，进行着物料的混合和分解反应，而后又被“挤”到下一个小“反应器”内，继续混合和反应。数十个这样的螺旋槽串联为一个大反应器，使物料连续进行着混合和反应。选择适当的螺杆长度和螺旋转速，控制物料在整体反应器中适当的停留时间，可使分解率达到85%以上。本发明控制物料的停留时间最长不超过30分钟即可使分解率达到85%以上，而最好控制在10～20分钟。

从理论上计算，本发明在整个分解过程中是不需要额外补加热量的，所需热量完全依靠分解反应过程中释放的化学热维持反应。本发明能够实现这一点的主要原因在于本发明选用了适当的液固比和用碱量。一般情况下，本发明控制液固比为0.4～1.2，而最好在0.5～0.9范围内，过量碱控制在20～140%，而最好在60～100%范围内。当使用片碱时，片碱可事先与矿粉混匀，再与一定比例的水一起投入反应器，片碱的溶解热和矿粉的消化热可迅速把物料升温至分解反应所需温度，继之发生分解反应，反应热又会把物料升温并维持反应进行。使用片碱的优点在于可以充分利用烧碱的溶解热。当使用事先预热至100℃以上的碱液时，碱液与矿粉投入反应器后，矿粉的消化热加上碱液的热量，可使物料温度升至分解反应所需温度。使用碱液的优点在于操作方便。