[发明专利]流态化床－移动床混合反应器焙烧系统及工艺

说明书

本发明是一种高温流态化床-移动床混合型气固反应器，属于颗粒状物料氧化焙烧或在惰性气氛中焙烧制备微粉物料的技术领域，其中优先属于由草酸稀土或碳酸稀土制取氧化稀土的技术领域。

稀土工业对草酸稀土焙烧成氧化稀土的技术要求很高：要求焙烧反应器的效率很高，反应率≥99％；要求系统的回收率≥99％；要求将沾污程度降至最低。为此到目前为止稀土工业主要采取固定床式反应器一坩埚法，其中包括箱式电炉和隧道窑。也有用回转窑。这些方法的能耗高，一般在5～15kwh/kg。生产费用高，其中包括坩埚损耗率高以及电热元件寿命低下。近年来在采用流态化床反应器方面有了一些进展，如CN 86106355，采用烘干后的草酸稀土用气流输送法由反应器底侧面切向送入，旋转上升至顶部扩大段，由放在中心的溢流管导出反应器。由于需要烘干的草酸稀土，以及吸热段在放热段的下面，后者放出的热量无法利用，使电耗无明显优势，在工业条件下难于与隧道窑竞争。其后由本以明者发明的稀土草酸盐氧化焙烧工艺和装置(CN 88100388.3)，能直接使用有吸附水的划酸稀土，无需预先烘干。鉴于其结构特征的缺陷造成此系统对原料草酸稀土的氯根含量(Cl^-)敏感，易产生高温粘结引起失流。空气进气口附近的无水草酸稀土的氧化(燃烧)区有局部高温带，易于造成该段电热元件的过热烧毁。此外，圆盘排料器的主轴轴承防尘能力差易造成“抱轴”现象。上述缺陷影响该专利的实施。本发明的目的在于形成一个在工业条件下可长期运行的流态化床-移动床混合型管式竖炉反应器氧化焙烧系统。这个系统可以忍受稀土的吸附水和氯根含量，加热器具有正常工业电炉的寿命，而排料器也符合一般化工机械的无故障操作周期。在这个前提下，系统的总能耗水平应优于现在已经存在的装置。收率，反应率及附加的沾污度符合上述稀土工业的要求。

草酸稀土的氧化过程分二步：结晶水的分解及无水草酸稀土的氧化，以草酸稀土为例有下列反应：

        (1)

                     (2)下面是主要的几种草酸稀土的Q₁，Q₂值(kJ/mol)(Proceedings of the second Chinese-Soviet Seminor on Chemistry and Applications of Rere Earths，pp88-91.^*X-(C₂O₄)^2-)。

    La₂X₃·10H₂OCe₂X₃·10H₂OPr₂X₃·10H₂ONd₂X₃·10H₂OY₂X₃·10H₂OQ₁，kJ/mol   -58.177    -923.714    -198.174    -189.631    -153.298Q₂，kJ/mol   -21.388    1633.137    192.092     284.182     1110.082∑Q，kJ/mol   -79.565    709.423     -6.082      94.551      -43.216∑Q，kJ/mol   -0.0221    0.1971      -0.0017     0.0263      0.0120