CN110025973A - 一种结晶器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种结晶器，其中，所述结晶器包括壳体、遮挡筒、循环筒、导流筒、以及引流筒，所述壳体、所述遮挡筒、所述循环筒、所述导流筒自外向内依次套装，所述循环筒的底部与所述引流筒连通，所述导流筒内设有负压装置，所述负压装置使得所述引流筒内产生负压，以控制进入所述结晶器的料液的过饱和度。本发明提供的结晶器在导流筒内设有负压装置，负压装置使得引流筒内产生负压，从而富集未溶解颗粒，一方面，将料液中的氯化钾小颗粒吸引至循环筒内，进行消晶，使得氯化钾的结晶颗粒大而均匀；另一方面，仍未溶解的杂质颗粒会富集在导流筒与循环筒之间，便于作为渣液排出，减少含渣量，降低后续淡水洗涤量，保证氯化钾收率。

Description

一种结晶器

技术领域

本发明涉及盐类加工技术领域，具体涉及一种结晶器。

背景技术

中国的钾资源广泛存在于青海等偏远地区，其中青海的储量占全国储量的50％以上，代表性资源为盐湖资源，而盐湖资源中主要有沉积资源和卤水资源，盐湖卤水属于液体氯化物矿产资源，富含多种组分，盐湖卤水利用含量丰富的光卤石矿，光卤石是含钾、镁的卤化物矿物(KCl·MgCl₂·6H₂O)，常与石盐、钾石盐共生，光卤石经过加工可制得氯化钾生产钾肥、或是作为提取金属镁的矿物原料。

利用盐湖卤水中的光卤石矿生产钾肥的工艺有很多，反浮选-冷结晶工艺是规模化生产中比较先进的一种工艺。生产钾肥时光卤石矿在饱和的浮选介质中加入浮选药剂，选择性地增加其中氯化钠表面的疏水性，而不增加光卤石的疏水性，氯化钠随泡沫被分离出，光卤石留在矿浆中，脱卤后为高品位的低钠光卤石，低钠光卤石再进入结晶器，加水或循环母液进行分解结晶，控制分解结晶使溶液中氯化钾过饱和，控制光卤石分解体系的过饱和度使氯化钾晶体颗粒长大，经过过滤、再浆洗涤等工序制得成品氯化钾，生产的氯化钾产品含量大、粒径高、水分低。

其中结晶器是该工艺的技术关键，水解结晶是提高产品收率和质量的关键工序。但实际生产过程中，由于原矿光卤石是由纯光卤石和一定的细粒盐组成，在反浮选-冷结晶工艺中，若低钠光卤石中细粒盐等未溶解颗粒超标，分解结晶时细粒盐较难去除，一方面氯化钾晶体容易颗粒不均匀，另一方面未分解的细粒盐会进入再桨洗涤工序，为保证氯化钾产品质量，就需要增加淡水洗涤量，致使一部分氯化钾溶解到洗涤液中，造成氯化钾收率降低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结晶器，用于解决分解结晶时未溶解颗粒较难去除导致氯化钾颗粒不均匀、增加洗涤用水量造成的氯化钾收率低的问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种结晶器，所述结晶器包括壳体、遮挡筒、循环筒、导流筒、以及引流筒，所述壳体、所述遮挡筒、所述循环筒、所述导流筒自外向内依次套装，所述循环筒的底部与所述引流筒连通，所述导流筒内设有负压装置，所述负压装置使得所述引流筒内产生负压，以控制进入所述结晶器的料液的过饱和度。

根据本发明的一个实施方式，所述负压装置为提供轴向流的循环叶轮。

根据本发明的一个实施方式，所述循环叶轮为一个或多个，所述循环叶轮为多个时，所述循环叶轮为多个串联或多个并联。

根据本发明的一个实施方式，所述循环筒的顶部设有第二扩大体，所述第二扩大体的两端连线与所述壳体的筒壁轴线的夹角为5°～70°。

根据本发明的一个实施方式，所述循环筒还包括设于所述循环筒内的分解装置，所述分解装置为提供径向流的分解叶轮。

根据本发明的一个实施方式，所述循环筒的底部为循环筒封头，所述循环筒封头与所述引流筒连接，所述导流筒与所述循环筒封头之间的间隙为5毫米～1000毫米。

根据本发明的一个实施方式，所述引流筒的直径小于等于所述导流筒的直径加500毫米。

根据本发明的一个实施方式，所述壳体设有分解液进口，所述分解液进口与所述引流筒连接。

根据本发明的一个实施方式，所述壳体设有含渣液出口，所述含渣液出口与所述循环筒连接。

根据本发明的一个实施方式，所述引流筒设有控流阀，所述控流阀控制所述引流筒内料液的流量。

相比于现有技术，本发明提供的结晶器具有以下优势：

本申请提供的结晶器在导流筒内设有负压装置，负压装置使得引流筒内产生负压，从而富集未溶解颗粒，控制进入结晶器的料液的过饱和度，一方面，将所述料液中的氯化钾小颗粒吸引至循环筒内，进行消晶，减少了分解区氯化钾的晶种，使得其结晶颗粒大而均匀；另一方面，仍未溶解的杂质颗粒如氯化钠会富集在循环筒与导流筒之间，便于作为渣液排出，减少氯化钾的结晶颗粒中的含渣量，降低后续淡水洗涤量，保证氯化钾收率。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明提供的一种优选实施方式的结晶器的结构示意图。

附图标记：

1-壳体， 11-筒壁，

12-壳体封头， 13-进料口，

14-分解液进口， 15-产品出口，

16-澄清液出口， 17-含渣液出口，

18-溢流槽， 19-挡料筒，

2-遮挡筒， 3-循环筒，

31-第二扩大体， 32-循环筒壁，

33-循环筒封头， 34-分解装置，

4-导流筒， 41-负压装置，

42-叶轮驱动， 5-引流筒，

51-控流阀， 10-澄清区，

20-外循环区， 30-内循环区，

40-分解区， 50-循环区，

60-颗粒分级区。

具体实施方式

本发明提供了许多可应用的创造性概念，该创造性概念可大量的体现于具体的上下文中。在下述本发明的实施方式中描述的具体的实施例仅作为本发明的具体实施方式的示例性说明，而不构成对本发明范围的限制。

下面结合附图和具体的实施方式对本发明作进一步的描述。

本实施例提供一种结晶器，用于反浮选-冷结晶工艺中的结晶工序，以盐湖卤水中的光卤石矿为原料生产钾肥，当然，所述结晶器还可以应用于其他工艺的结晶工序当中，并不限制于反浮选-冷结晶工艺。

如图1所示，图1为本发明提供的一种优选实施方式的结晶器的结构示意图。

本发明提供一种结晶器，所述结晶器包括壳体1、遮挡筒2、循环筒3、导流筒4、以及引流筒5，所述壳体1、所述遮挡筒2、所述循环筒3、所述导流筒4自外向内依次套装，所述循环筒3的底部与所述引流筒5连通，所述导流筒4内设有负压装置41，所述负压装置41使得所述引流筒5内产生负压，以控制进入所述结晶器的料液的过饱和度。

本申请以反浮选-冷结晶工艺为例，含有较大的杂质(如氯化钠)的光卤石进入所述结晶器，加水或循环母液作为分解液进行分解结晶，所述料液即为所述光卤石和所述分解液的混合液，所述料液在所述结晶器内分解结晶时，氯化钠溶解一部分，仍有部分较大的氯化钠颗粒难以溶解，所述光卤石中的氯化镁完全溶解，所述光卤石中的氯化钾不断溶解直至形成氯化钾过饱和溶液，氯化钾再从过饱和溶液中析出，选择在晶种上生长成较大的氯化钾结晶颗粒，部分较大的杂质氯化钠仍在所述结晶器内。

本申请提供的结晶器在所述导流筒4内设有负压装置41，所述负压装置41使得所述引流筒5内产生负压，从而富集未溶解颗粒，控制进入所述结晶器的料液的过饱和度，所述未溶解颗粒包括所述料液中未分解的光卤石颗粒、以及未溶解的杂质颗粒(如氯化钠)，一方面，将所述料液中的氯化钾小颗粒吸引至所述循环筒3内，进行消晶，减少了分解区氯化钾的晶种，使得其结晶颗粒大而均匀，易于脱水和干燥；另一方面，仍未溶解的杂质颗粒如氯化钠会富集在所述循环筒3与所述导流筒4之间，便于作为渣液排出，减少氯化钾的结晶颗粒中的含渣量，节省了洗涤用水量和干燥所需能量，保证氯化钾收率。

过饱和指的是一定温度、压力下，当溶液中溶质的浓度已超过该温度、压力下溶质的溶解度，而溶质仍不析出的现象。过饱和溶液处于不平衡的状态，是不稳定的，若受到外界干扰，则溶液里过量的溶质就会析出而成为饱和溶液，即转化为稳定状态，也就是过饱和溶液没有饱和溶液稳定，但还有一定的稳定性，因此，这种状态又叫介稳状态。

因此本申请控制过饱和度，在介稳状态下，将所述料液中未溶解的氯化钾小颗粒通过负压吸引到分解区生长，使得氯化钾结晶颗粒不断长大，逐渐趋向均匀。

所述壳体1为所述结晶器的外壳，所述壳体1包括筒壁11、以及与所述筒壁11连接的壳体封头12，所述壳体封头12为锥形、蝶形、椭圆形、半球形、球冠形中的一种或多种的组合；所述壳体封头12的形状与所述结晶器的直径相关，根据不同大小的直径，选用不同的形状，在本实施例中，所述壳体封头12为倒锥形和球冠形组合，适用于直径较大的结晶器，倒锥形和球冠形组合便于结晶颗粒沿锥面自流到底，减少结晶颗粒在内壁上的残留，而且也易于加工。

进一步地，所述筒壁11与所述壳体封头12的夹角为30～45°。低于30°时，不够经济，成本较高；高于45°时，结晶颗粒很难沿锥面自流到底，需设计犁耙等附加结构，结构更复杂。

所述遮挡筒2、所述循环筒3、所述导流筒4在所述壳体1中自外向内依次套装，横向上，所述壳体1、所述遮挡筒2、所述循环筒3、所述导流筒4之间形成三个区域：所述壳体1与所述遮挡筒2之间形成澄清区10，为了控制排出所述结晶器的料液浓度，一部分料液需要排出所述壳体1，所述澄清区10用于对这部分排出液澄清，以减少损失；所述遮挡筒2与所述循环筒3之间形成外循环区20，所述负压装置41使得所述引流筒5内产生负压时，所述料液中未溶解的氯化钾小颗粒会被吸引，经所述导流筒4进入所述循环筒3消晶成长，再经所述外循环区20循环至所述引流筒5，未长大或新生的小颗粒氯化钾会不断的吸入所述引流筒5，循环直至结晶为较大的氯化钾结晶颗粒；所述循环筒3与所述导流筒4之间形成内循环区30，所述负压装置41设于所述导流筒4内，在所述负压装置41使得所述引流筒5内产生负压时，在所述导流筒4与所述循环筒3之间形成一个循环流场，即所述内循环区30，未溶解的杂质颗粒如氯化钠大颗粒会因负压富集于所述内循环区30。

进一步地，所述壳体1、所述遮挡筒2、所述循环筒3、所述导流筒4中，至少两个同轴设置。同轴设置使得各筒体的中心轴线统一，效果最好，也便于安装；在本实施例中，所述壳体1、所述遮挡筒2、所述循环筒3、所述导流筒4均同轴设置，效率最高。

进一步地，所述壳体1设有多个物料进出口，所述壳体1设有位于所述壳体1的顶部的进料口13、与所述引流筒5连接的分解液进口14、位于所述壳体1的壳体封头12的产品出口15、位于所述壳体1的侧壁的澄清液出口16、以及位于所述壳体1的侧壁的含渣液出口17。

带有杂质的光卤石从所述进料口13进入所述壳体1，水或循环母液或其他溶液作为分解液经所述分解液进口14进入所述壳体1内，所述光卤石与所述分解液混合，在所述循环筒3内分解结晶，形成氯化钾结晶颗粒和母液，所述氯化钾结晶颗粒及所述母液从所述产品出口15排出所述壳体1，以进行后续过滤洗涤工序。

进一步地，所述分解液进口14与所述引流筒5连接，便于所述分解液与所述结晶器内的母液预先混合，有效控制了所述料液的过饱和度；同时，所述分解液会先与所述引流筒5内的未溶解小颗粒接触，预先溶解一部分未溶解小颗粒，延长了所述分解液与颗粒的接触时间，提高分解结晶的效率。

所述澄清液出口16设于所述澄清区10，用于排出澄清液，以控制排出所述结晶器的料液浓度；同时，所述壳体1在所述澄清区10内设有溢流槽18，所述澄清液自所述溢流槽18经所述澄清液出口16排出所述壳体1，由于所述澄清液内杂质较少，所以所述澄清液既可以作为所述循环母液循环至所述分解液进口14在所述结晶器内循环，也可以作为其他用途进行再利用；当然，所述溢流槽18也可以设于所述壳体1的外部或所述壳体1的其他位置，能够排出所述澄清液即可。

进一步地，所述含渣液出口17与所述循环筒3连接，所述含渣液出口17用于排出富集于所述循环筒3与所述导流筒4之间的杂质大颗粒，减少所述产品出口15处氯化钾颗粒中的杂质，降低后续洗涤水用量。

进一步地，为了防止所述光卤石进入所述壳体1时被所述料液或循环液带出所述壳体1，所述壳体1在所述进料口13处设有挡料筒19，所述挡料筒19设于所述循环筒3的上方，所述挡料筒19保证光卤石经过所述进料口13全部进入所述循环筒3内，避免其直接溢流到所述循环筒3外。

进一步地，所述遮挡筒2的上部设有体积较大的第一扩大体，所述第一扩大体为锥形直线、渐开线或其他曲线，所述第一扩大体既扩大了设备口径，也增加了设备容量，可以处理更多的所述料液；同时所述遮挡筒2的上边缘高于所述溢流槽18的槽口，便于将所述外循环区20内的液体与所述澄清区10内的澄清液分离，避免相互影响。

进一步地，所述循环筒3包括设于顶部的体积较大的第二扩大体31、体积小于所述第二扩大体31的循环筒壁32、以及设于底部的循环筒封头33。

进一步地，所述循环筒3的第二扩大体31的两端连线与所述壳体1的筒壁11轴线的夹角优选为5°～70°，根据实际生产能力和处理量选择不同的角度。

所述第二扩大体31为直线锥形、渐开线或其他曲线，既扩大了设备口径，也增加了设备容量，也相应延长了所述光卤石分解结晶的时间；所述导流筒4设于所述循环筒壁32内；所述循环筒封头33为锥形、蝶形、椭圆形、半球形或球冠形，所述循环筒封头33为所述循环筒3的底部，所述循环筒封头33与所述引流筒5连接。

进一地，所述导流筒4设于所述循环筒3内，所述导流筒4内的所述负压装置41为提供轴向流的循环叶轮，所述循环叶轮为轴流型搅拌器，进行轴向流搅拌，使其流体的流向平行于搅拌轴，以所述循环叶轮作为所述负压装置41，采用机械能输入，利用率更高；所述循环叶轮的转速不同，提供不同强度的负压，进而控制所述导流筒4内液体的流量。当然，所述负压装置41也可以为其他形式的结构，只要能产生负压即可，并不限制于所述循环叶轮。

为驱动所述循环叶轮，所述结晶器在所述壳体1上设有叶轮驱动42，转速控制采用变频调速和/或减速机调速，所述循环叶轮的数量可为一个或多个，当所述循环叶轮的数量为多个时，既可以采用多个所述叶轮驱动42，也可以采用一个所述叶轮驱动42，根据生产能力进行相应设计；所述循环叶轮为多个时，所述循环叶轮为上下多个串联或平面多个并联。

带有杂质的光卤石在所述循环筒3内分解结晶，氯化钾结晶颗粒会富集于所述产品出口15；所述导流筒4内的所述负压装置41工作，即所述循环叶轮在所述叶轮驱动42的带动下转动，在所述导流筒4处产生一个循环流场，形成了所述内循环区30，未分解的杂质颗粒富集于所述内循环区30；同时使所述引流筒5内产生负压，受所述负压的吸引力影响，所述料液中的氯化钾小颗粒会被吸引，经所述导流筒4进入所述循环筒3进行消晶，再经所述外循环区20循环至所述引流筒5，未长大或新生的氯化钾小颗粒会不断的被吸引入所述引流筒5，循环直至结晶为较大的氯化钾结晶颗粒，富集于所述产品出口15。

进一步地，纵向上，所述循环筒3与所述壳体封头12之间的空间被所述导流筒4分为三个区域：分别为用于所述料液混合进行分解结晶的分解区40、用于所述料液内未溶解颗粒富集的循环区50、以及用于所述料液内颗粒遴选的颗粒分级区60，所述导流筒4设于所述循环区50内。

所述分解区40为分解结晶的主要区域，被负压吸引上来的氯化钾小颗粒在所述分解区40内继续成长，形成合格的氯化钾结晶颗粒，延长了成长结晶时间，能够产出更多更大的氯化钾结晶颗粒；

所述循环区50为未分解的杂质颗粒的富集区域，由于杂质颗粒较大，负压产生的涡流难以带动杂质颗粒随同氯化钾小颗粒一起向上运动，在所述分解区40内循环，同时受负压影响，氯化钾小颗粒和所述料液不断的从所述引流筒5处被向上吸引，所以杂质颗粒也无法下沉，即也不会富集于所述产品出口15，从而减少了所述产品出口15处氯化钾结晶颗粒的含渣量，提高了所述氯化钾结晶颗粒的纯度，所述循环区50内杂质颗粒从所述含渣液出口17排出即可；所述循环区50在实现内循环的同时，为所述分解区40调制了分解液，也是所述颗粒分级区60的流场动力提供者；

所述颗粒分级区60为颗粒遴选区域，颗粒较大的氯化钾结晶颗粒富集于所述产品出口15，不会受负压影响进入所述循环区50，未溶解的氯化钾小颗粒在负压的带动下经所述循环区50进入所述分解区40继续成长。

进一步地，所述循环筒3还包括设于所述循环筒3内的分解装置34，所述分解装置34使得进入所述结晶器的料液充分分解结晶，在本实施例中，所述分解装置34为提供径向流的分解叶轮，所述分解叶轮为混流型搅拌器，进行剪切流搅拌，使其流体的流向垂直于搅拌轴，采用机械能输入，利用率高。所述分解叶轮设于所述分解区40内，便于辅助分解结晶，充分进行混合分解，加快结晶速度。所述分解叶轮为一个或多个，当所述分解叶轮为多个时，可以采用一个叶轮驱动或者多个叶轮驱动；所述分解叶轮为多个时，所述分解叶轮为上下多个串联或平面多个并联，对此并不限制；所述分解叶轮可以与所述循环叶轮共用一个所述叶轮驱动42，当然，所述分解叶轮也可以单独设有叶轮驱动，即所述分解叶轮和所述循环叶轮各自使用单独的叶轮驱动。

进一步地，所述导流筒4与所述循环筒封头33之间具有一定间隙，所述间隙优选为5毫米～1000毫米，进一步优选为5毫米～500毫米，超出这个范围，内、外循环则难以形成，所述间隙根据所述结晶器的整体结构大小、以及负压的要求确定。进一步地，所述引流筒5的直径小于等于所述导流筒4的直径加500毫米，超出这个范围，所述引流筒5的负吸难以形成。

进一步地，所述导流筒4也可以设有体积增大的第三扩大体，所述第三扩大体为直线锥形、渐开线或其他曲线。

进一步地，所述引流筒5设有控流阀51，所述控流阀51控制所述引流筒5内料液的流量，进而控制所述循环筒3内料液的流量。当所述负压装置41工作时，若需要改变所述引流筒5内的流量，既可以通过改变所述循环叶轮的转速，当然，也可以通过所述控流阀51控制，更灵活更机动，便于实际操作。

根据本申请提供的结晶器、以及与现有的结晶器同步进行分解结晶，低钠光卤石的处理量为300t/h，所述产品出口15的流量为200t/h，根据本申请提供的所述结晶器，氯化钾产出率为95％，氯化钾颗粒的粒径可以达到0.25mm；而现有的结晶器，氯化钾产出率仅为80％，氯化钾颗粒的粒径也只有0.16mm。

应该注意的是，上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。

Claims (10)

1.一种结晶器，其中，所述结晶器包括壳体(1)、遮挡筒(2)、循环筒(3)、导流筒(4)、以及引流筒(5)，所述壳体(1)、所述遮挡筒(2)、所述循环筒(3)、所述导流筒(4)自外向内依次套装，所述循环筒(3)的底部与所述引流筒(5)连通，所述导流筒(4)内设有负压装置(41)，所述负压装置(41)使得所述引流筒(5)内产生负压，以控制进入所述结晶器的料液的过饱和度。

2.根据权利要求1所述的结晶器，其中，所述负压装置(41)为提供轴向流的循环叶轮。

3.根据权利要求2所述的结晶器，其中，所述循环叶轮为一个或多个，所述循环叶轮为多个时，所述循环叶轮为多个串联或多个并联。

4.根据权利要求1所述的结晶器，其中，所述循环筒(3)的顶部设有第二扩大体(31)，所述第二扩大体(31)的两端连线与所述壳体(1)的筒壁轴线的夹角为5°～70°。

5.根据权利要求1所述的结晶器，其中，所述循环筒(3)还包括设于所述循环筒(3)内的分解装置(34)，所述分解装置(34)为提供径向流的分解叶轮。

6.根据权利要求1所述的结晶器，其中，所述循环筒(3)的底部为循环筒封头(33)，所述循环筒封头(33)与所述引流筒(5)连接，所述导流筒(4)与所述循环筒封头(33)之间的间隙为5毫米～1000毫米。

7.根据权利要求6所述的结晶器，其中，所述引流筒(5)的直径小于等于所述导流筒(4)的直径加500毫米。

8.根据权利要求1所述的结晶器，其中，所述壳体(1)设有分解液进口(14)，所述分解液进口(14)与所述引流筒(5)连接。

9.根据权利要求1所述的结晶器，其中，所述壳体(1)设有含渣液出口(17)，所述含渣液出口(17)与所述循环筒(3)连接。

10.根据权利要求1所述的结晶器，其中，所述引流筒(5)设有控流阀(51)，所述控流阀(51)控制所述引流筒(5)内料液的流量。