CN105039748A - 用于稀土生产的新型碱解罐、新型加热装置及加热方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了用于稀土生产的新型碱解罐、新型加热装置及加热方法，其中，用于稀土生产的新型碱解罐，其包括碱解罐主体，所述碱解罐主体的外壁上包裹有陶瓷加热片组，所述陶瓷加热片组的内表面与所述碱解罐主体的外壁贴合。用于稀土生产的新型加热装置，其包括有碱解罐主体、温度控制装置、调压装置、电源和测温元件。用于稀土生产的新型加热方法，其包括如下步骤：(1)设备准备及连接；(2)设定温控程序加热。本发明的优点在于，节能降耗，达到了资源的综合利用，经济效益好，有很好的发展应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种新型碱解罐、新型加热装置及加热方法，特别是涉及一种用于稀土生产的新型碱解罐、新型加热装置及加热方法。
背景技术
稀土精矿碱法氯化稀土对分解率及产率要求较高，而传统的涡流电加热碱解罐一般直接将反应温度升至150度，高温下特别容易造成糊锅或溢锅，并且产物容易发生价位的转变，糊锅或溢锅后浆液对碱解罐的腐蚀十分严重。除此之外，传统的碱解罐一般是采用一层叶片的搅拌桨，随着反应温度的升高，水分的蒸发，浆液越来越稠，很容易造成糊锅。
发明内容
可控温陶瓷加热片镶附在稀土生产碱解工段的碱解罐外面，碱解工段的生产工艺是通过给碱解罐加热的方式，调节罐内反应所需温度，在可控的温度下用NaOH分解稀土矿。
本发明的第一个目的在于提供一种用于稀土生产的新型碱解罐。
本发明的第二个目的在于提供一种用于稀土生产的新型加热装置。
本发明的第三个目的在于提供一种用于稀土生产的新型加热方法。
本发明的第一个目的由如下技术方案实施，用于稀土生产的新型碱解罐，其包括碱解罐主体，所述碱解罐主体的外壁上包裹有陶瓷加热片组，所述陶瓷加热片组的内表面与所述碱解罐主体的外壁贴合。
具体的，所述陶瓷加热片组由若干块陶瓷加热片构成，若干块所述陶瓷加热片沿所述碱解罐主体径向排布成至少1层，每层的所述陶瓷加热片沿所述碱解罐主体圆周方向等间距排布。
优选的，所述陶瓷加热片组由12-18片所述陶瓷加热片，由下至上分三层排布，每层4-6片所述陶瓷加热片，每片所述陶瓷加热片的功率为4-6千瓦。
优选的，所述碱解罐主体内设有三层叶片的搅拌桨。
进一步，每片所述陶瓷加热片的外表面上均包覆有石膏模块。
本发明的第二个目的由如下技术方案实施，用于稀土生产的新型加热装置，其包括有碱解罐主体、温度控制装置、调压装置、电源和测温元件；所述碱解罐主体的外壁上包裹有陶瓷加热片组，所述陶瓷加热片组的内表面与所述碱解罐主体的外壁贴合；所述陶瓷加热片组、所述调压装置和所述电源串联连接构成回路；所述碱解罐主体内设有测温元件，所述测温元件的信号输出端与所述温度控制装置的信号输入端连接，所述温度控制装置的信号输出端与所述调压装置的信号输入端连接。
具体的，所述陶瓷加热片组由若干块陶瓷加热片构成，若干块所述陶瓷加热片沿所述碱解罐主体径向排布成至少1层，每层的所述陶瓷加热片沿所述碱解罐主体圆周方向等间距排布；每两块或三块所述陶瓷加热片为一组相互并联连接，再与一个所述调压装置串联连接，构成回路；每个所述调压装置的信号输入端均与所述温度控制装置的信号输出端连接。
优选的，所述陶瓷加热片组由12-18片所述陶瓷加热片，由下至上分三层排布，每层4-6片所述陶瓷加热片，每片所述陶瓷加热片的功率为4-6千瓦。
进一步，所述碱解罐主体内设有三层叶片的搅拌桨。
进一步，每片所述陶瓷加热片的外表面上均包覆有石膏模块。
优选的，所述温度控制装置为PID温度控制仪。
优选的，所述测温元件为热电偶。
优选的，所述调压装置为可控硅调压器。
本发明的第三个目的由如下技术方案实施，用于稀土生产的新型加热方法，其包括如下步骤：(1)设备准备及连接；(2)设定温控程序加热；其中，
(1)设备准备及连接：碱解罐主体的外壁上包裹有陶瓷加热片组，所述陶瓷加热片组的内表面与所述碱解罐主体的外壁贴合；所述陶瓷加热片组、调压装置和电源串联连接构成回路；碱解罐主体内设有测温元件，所述测温元件的信号输出端与温度控制装置的信号输入端连接，所述温度控制装置的信号输出端与所述调压装置的信号输入端连接；
(2)设定温控程序加热：所述温度控制装置的温控程序设置为：由25℃升温至95℃，升温时间控制在40min-50min；在95℃保持10min-20min；由95℃升温至135℃，升温时间控制在50min-70min；在135℃保温80-100min；再由135℃升温至141℃，升温时间控制在20min-30min；在141℃保温30min-60min。
具体的，所述陶瓷加热片组由若干块陶瓷加热片构成，若干块所述陶瓷加热片沿所述碱解罐主体径向排布成至少1层，每层的所述陶瓷加热片沿所述碱解罐主体圆周方向等间距排布；每两块或三块所述陶瓷加热片为一组相互并联连接，再与一个所述调压装置串联连接，构成回路；每个所述调压装置的信号输入端均与所述温度控制装置的信号输出端连接。
优选的，所述陶瓷加热片组由12-18片所述陶瓷加热片，由下至上分三层排布，每层4-6片所述陶瓷加热片，每片所述陶瓷加热片的功率为4-6千瓦。
进一步，所述碱解罐主体内设有三层叶片的搅拌桨。
进一步，每片所述陶瓷加热片的外表面上均包覆有石膏模块。
优选的，所述温度控制装置为PID温度控制仪。
优选的，所述测温元件为热电偶。
优选的，所述调压装置为可控硅调压器。
本发明的优点在于，(1)可控温陶瓷加热片采用可控硅调压器调节电压，实验人员根据多次罐内反应现象确定最佳程序升温条件，最终采用PID设置多段程序可控的调节碱解罐的罐内温度，控制罐内化学反应的活化能，从而更好的提高稀土的分解率和收率；(2)本发明采用可控温陶瓷加热片是独立安装的，并且陶瓷加热片外面是用石膏模块包覆的，如果其中一片陶瓷加热片漏上了浆液，可以随时更换这一片，不用把整个加热***都更换，降低了维修费用，节约了生产成本；(3)本发明采用了三层叶片的搅拌桨，从底部到上部不停的在搅拌，避免了糊锅的发生。(4)总体来说，这种用于稀土生产的新型加热方法节能降耗，达到了资源的综合利用，经济效益好，有很好的发展应用前景。
附图说明
图1为实施例1用于稀土生产的新型碱解罐结构示意图。
图2为实施例2用于稀土生产的新型加热装置电路连接图。
碱解罐主体1，陶瓷加热片2，搅拌桨3，石膏模块4，PID温度控制仪5，可控硅调压器6，电源7，热电偶8。
具体实施方式：
实施例1：用于稀土生产的新型碱解罐，其包括碱解罐主体1，碱解罐主体1的外壁上包裹有陶瓷加热片组，陶瓷加热片组的内表面与碱解罐主体1的外壁贴合。陶瓷加热片组由12片陶瓷加热片2，由下至上分三层排布，每层4片陶瓷加热片2，每片陶瓷加热片2的功率为6千瓦，每层的陶瓷加热片2沿碱解罐主体1圆周方向等间距排布。碱解罐主体1内设有三层叶片的搅拌桨3。每片陶瓷加热片2的外表面上均包覆有石膏模块4。陶瓷加热片2是独立安装的，并且陶瓷加热片2外面是用石膏模块4包覆的，如果其中一片陶瓷加热片2漏上了浆液，可以随时更换这一片，不用把整个加热***都更换，降低了维修费用，节约了生产成本。
实施例2：用于稀土生产的新型加热装置，其包括有碱解罐主体1、PID温度控制仪5、可控硅调压器6、电源7和热电偶8；碱解罐主体1的外壁上包裹有陶瓷加热片组，陶瓷加热片组的内表面与碱解罐主体1的外壁贴合。陶瓷加热片组由18片陶瓷加热片2，由下至上分三层排布，每层6片陶瓷加热片2，每片陶瓷加热片2的功率为4千瓦，每层的陶瓷加热片2沿碱解罐主体1圆周方向等间距排布。碱解罐主体1内设有三层叶片的搅拌桨3。每片陶瓷加热片2的外表面上均包覆有石膏模块4。每两块陶瓷加热片2为一组相互并联连接，再与电源7和一个可控硅调压器6串联连接，构成回路；碱解罐主体1内设有热电偶8，热电偶8的信号输出端与PID温度控制仪5的信号输入端连接，PID温度控制仪5的信号输出端分别与每个可控硅调压器6的信号输入端连接。
实施例3：用于稀土生产的新型加热方法，其包括如下步骤：(1)设备准备及连接；(2)设定温控程序加热；其中，
(1)设备准备及连接：碱解罐主体1的外壁上包裹有陶瓷加热片组，陶瓷加热片组的内表面与碱解罐主体1的外壁贴合。陶瓷加热片组由15片陶瓷加热片2，由下至上分三层排布，每层5片陶瓷加热片2，每片陶瓷加热片2的功率为5千瓦，每层的陶瓷加热片2沿碱解罐主体1圆周方向等间距排布。碱解罐主体1内设有三层叶片的搅拌桨3。每片陶瓷加热片2的外表面上均包覆有石膏模块4。每三块陶瓷加热片2为一组相互并联连接，再与电源7和一个可控硅调压器6串联连接，构成回路；碱解罐主体1内设有热电偶8，热电偶8的信号输出端与PID温度控制仪5的信号输入端连接，PID温度控制仪5的信号输出端分别与每个可控硅调压器6的信号输入端连接；
(2)设定温控程序加热：PID温度控制仪5的温控程序设置为：由25℃升温至95℃，升温时间控制在40min-50min；在95℃保持10min-20min；由95℃升温至135℃，升温时间控制在50min-70min；在135℃保温80-100min；再由135℃升温至141℃，升温时间控制在20min-30min；在141℃保温30min-60min。
采用PID温度控制仪5设置温控程序可控的调节罐内温度，随着各个阶段反应温度不同，使稀土与NaOH的反应达到最佳反应状态。
改变了传统电涡流加热温度不能灵活调节的缺陷，根据稀土大生产实际摸索这种新型陶瓷加热片用于碱解罐的可控温度范围，绘制了陶瓷加热片的温度程序图，实际大生产中通过PID设置温控程序，可控的调节反应温度。
可控的温度，我们既保证给反应提供了足够的能量，同时避免了能量提供过头，避免了糊锅、溢锅、反应不够彻底的缺点，提高了稀土分解率及产物的收率。
若用于稀土大生产可通过可控硅调压器调节陶瓷加热片的电压，采用PID温度控制仪可控的调节罐内温度，控制化学反应的彻底进行。我们采用稀土精矿作为中试反应物，八批稀土精矿的分解率均在99％以上，而一般涡流加热碱解罐的分解率最高为96％，八批稀土精矿的收率均在93％以上，而一般涡流加热碱解罐的收率为87％，所以这种新型的可控温陶瓷加热片的加热方法对于稀土的碱解反应非常重要，这种加热方法是值得开发应用的，也会带来很好的经济效益。
实施例4：在稀土大生产中采用实施例3加热方法，既能保证给反应提供足够的能量，同时能量还不至于提供过多，避免了反应不够彻底、糊锅、溢锅、三价铈变成四价铈对稀土分解率和收率的影响。
表1和表2为利用实施例3方法，碱解八批稀土精矿的分解率和收率表。从表1和表2可以看出，八批稀土的分解率均在99％以上，稀土的收率均在93％以上，所以这种新型的可控电加热陶瓷片碱解罐是值得在稀土大生产中开发应用的，会带来很好的经济效益。
下面为第一批精矿采用实施例3方法加热碱解的收率数据：
a：优溶渣：9.37g，品位：27.8％(定铈)，稀土氧化物：2.60g
稀土损失：2.60g/295×100％＝0.88％
矿渣比：9.37/422×100％＝2.20％
湿优溶渣水份为：39.8％
b：回调渣：8.97g，品位：36％，稀土氧化物：3.23g
稀土损失：3.23/295×100％＝1.10％(洗涤)
未洗涤：15.21g×57.8％＝8.79g
稀土损失：8.79/295×100％＝2.98％(未洗涤)
拿到：279.2g合格液其余为各种损失如滤纸上等
溶液收率：279.2/295×100％＝94.64％
下面为第二批精矿采用实施例3方法加热碱解的收率数据：
a：优溶渣：11.43g，品位：36.42％(定铈)，稀土氧化物：4.16g
稀土损失：4.16g/390.7×100％＝1.06％
矿渣比：11.43/558×100％＝2.05％
b：回调渣：21.99g，品位：34.21％，稀土氧化物：7.52g
稀土损失：7.52/390.7×100％＝1.92％(洗涤)
矿渣比：21.99/558×100％＝3.94％
溶液收率：365.69/390.7×100％＝93.60％
差额为：机械损失，滤纸，烧杯残留等
表1：利用实施例3方法，碱解八批稀土精矿的分解率表
| 精矿名称 | 分解率 | 精矿名称 | 分解率 | 平均分解率 |
| 1-A | 99.46％ | 1-B | 99.50％ | 99.48％ |
| 2-A | 99.13％ | 2-B | 99.30％ | 99.22％ |
| 3-A | 99.06％ | 3-B | 98.94％ | 99.00％ |
| 4-A | 99.00％ | 4-B | 99.12％ | 99.06％ |
| 5-A | 99.35％ | 5-B | 99.26％ | 99.30％ |
| 6-A | 99.12％ | 6-B | 99.21％ | 99.16％ |
| 7-A | 99.48％ | 7-B | 99.34％ | 99.41％ |
| 8-A | 99.16％ | 8-B | 99.50％ | 99.33％ |
表2：利用实施例3方法，碱解八批稀土精矿的收率表
| 精矿名称 | 收率 | 精矿名称 | 收率 | 平均收率 |
| 1-A | 94.12％ | 1-B | 94.01％ | 94.06％ |
| 2-A | 93.99％ | 2-B | 94.56％ | 94.27％ |
| 3-A | 94.34％ | 3-B | 94.12％ | 94.23％ |
| 4-A | 94.11％ | 4-B | 94.78％ | 94.45％ |
| 5-A | 94.22％ | 5-B | 93.59％ | 93.90％ |
| 6-A | 93.61％ | 6-B | 93.90％ | 93.76％ |
| 7-A | 94.11％ | 7-B | 93.88％ | 93.99％ |
| 8-A | 94.50％ | 8-B | 93.11％ | 93.31％ |
Claims (24)
1.用于稀土生产的新型碱解罐，其特征在于，其包括碱解罐主体，所述碱解罐主体的外壁上包裹有陶瓷加热片组，所述陶瓷加热片组的内表面与所述碱解罐主体的外壁贴合。
2.根据权利要求1所述的用于稀土生产的新型碱解罐，其特征在于，所述陶瓷加热片组由若干块陶瓷加热片构成，若干块所述陶瓷加热片沿所述碱解罐主体径向排布成至少1层，每层的所述陶瓷加热片沿所述碱解罐主体圆周方向等间距排布。
3.根据权利要求2所述的用于稀土生产的新型碱解罐，其特征在于，所述陶瓷加热片组由12-18片所述陶瓷加热片，由下至上分三层排布，每层4-6片所述陶瓷加热片，每片所述陶瓷加热片的功率为4-6千瓦。
4.根据权利要求2或3所述的用于稀土生产的新型碱解罐，其特征在于，所述碱解罐主体内设有三层叶片的搅拌桨。
5.根据权利要求2或3所述的用于稀土生产的新型碱解罐，其特征在于，每片所述陶瓷加热片的外表面上均包覆有石膏模块。
6.根据权利要求4所述的用于稀土生产的新型碱解罐，其特征在于，每片所述陶瓷加热片的外表面上均包覆有石膏模块。
7.用于稀土生产的新型加热装置，其特征在于，其包括有碱解罐主体、温度控制装置、调压装置、电源和测温元件；所述碱解罐主体的外壁上包裹有陶瓷加热片组，所述陶瓷加热片组的内表面与所述碱解罐主体的外壁贴合；所述陶瓷加热片组、所述调压装置和所述电源串联连接构成回路；所述碱解罐主体内设有测温元件，所述测温元件的信号输出端与所述温度控制装置的信号输入端连接，所述温度控制装置的信号输出端与所述调压装置的信号输入端连接。
8.根据权利要求7所述的用于稀土生产的新型加热装置，其特征在于，所述陶瓷加热片组由若干块陶瓷加热片构成，若干块所述陶瓷加热片沿所述碱解罐主体径向排布成至少1层，每层的所述陶瓷加热片沿所述碱解罐主体圆周方向等间距排布；每两块或三块所述陶瓷加热片为一组相互并联连接，再与一个所述调压装置串联连接，构成回路；每个所述调压装置的信号输入端均与所述温度控制装置的信号输出端连接。
9.根据权利要求8所述的用于稀土生产的新型加热装置，其特征在于，所述陶瓷加热片组由12-18片所述陶瓷加热片，由下至上分三层排布，每层4-6片所述陶瓷加热片，每片所述陶瓷加热片的功率为4-6千瓦。
10.根据权利要求8或9所述的用于稀土生产的新型加热装置，其特征在于，所述碱解罐主体内设有三层叶片的搅拌桨。
11.根据权利要求8或9所述的用于稀土生产的新型加热装置，其特征在于，每片所述陶瓷加热片的外表面上均包覆有石膏模块。
12.根据权利要求10所述的用于稀土生产的新型加热装置，其特征在于，每片所述陶瓷加热片的外表面上均包覆有石膏模块。
13.根据权利要求7-9任意一项所述的用于稀土生产的新型加热装置，其特征在于，所述温度控制装置为PID温度控制仪。
14.根据权利要求7-9任意一项所述的用于稀土生产的新型加热装置，其特征在于，所述测温元件为热电偶。
15.根据权利要求7-9任意一项所述的用于稀土生产的新型加热装置，其特征在于，所述调压装置为可控硅调压器。
16.用于稀土生产的新型加热方法，其特征在于，其包括如下步骤：(1)设备准备及连接；(2)设定温控程序加热；其中，
(1)设备准备及连接：碱解罐主体的外壁上包裹有陶瓷加热片组，所述陶瓷加热片组的内表面与所述碱解罐主体的外壁贴合；所述陶瓷加热片组、调压装置和电源串联连接构成回路；碱解罐主体内设有测温元件，所述测温元件的信号输出端与温度控制装置的信号输入端连接，所述温度控制装置的信号输出端与所述调压装置的信号输入端连接；
(2)设定温控程序加热：所述温度控制装置的温控程序设置为：由25℃升温至95℃，升温时间控制在40min-50min；在95℃保持10min-20min；由95℃升温至135℃，升温时间控制在50min-70min；在135℃保温80-100min；再由135℃升温至141℃，升温时间控制在20min-30min；在141℃保温30min-60min。
17.根据权利要求16所述的用于稀土生产的新型加热方法，其特征在于，所述陶瓷加热片组由若干块陶瓷加热片构成，若干块所述陶瓷加热片沿所述碱解罐主体径向排布成至少1层，每层的所述陶瓷加热片沿所述碱解罐主体圆周方向等间距排布；每两块或三块所述陶瓷加热片为一组相互并联连接，再与一个所述调压装置串联连接，构成回路；每个所述调压装置的信号输入端均与所述温度控制装置的信号输出端连接。
18.根据权利要求17所述的用于稀土生产的新型加热方法，其特征在于，所述陶瓷加热片组由12-18片所述陶瓷加热片，由下至上分三层排布，每层4-6片所述陶瓷加热片，每片所述陶瓷加热片的功率为4-6千瓦。
19.根据权利要求17或18所述的用于稀土生产的新型加热方法，其特征在于，所述碱解罐主体内设有三层叶片的搅拌桨。
20.根据权利要求17或18所述的用于稀土生产的新型加热方法，其特征在于，每片所述陶瓷加热片的外表面上均包覆有石膏模块。
21.根据权利要求19所述的用于稀土生产的新型加热方法，其特征在于，每片所述陶瓷加热片的外表面上均包覆有石膏模块。
22.根据权利要求16-18任意一项所述的用于稀土生产的新型加热方法，其特征在于，所述温度控制装置为PID温度控制仪。
23.根据权利要求16-18任意一项所述的用于稀土生产的新型加热方法，其特征在于，所述测温元件为热电偶。
24.根据权利要求16-18任意一项所述的用于稀土生产的新型加热方法，其特征在于，所述调压装置为可控硅调压器。
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