一种对磷钇矿冶炼熔融装置和方法

技术领域

本发明属于磷钇矿冶炼技术领域，具体涉及一种对磷钇矿冶炼熔融装置和方法。

背景技术

磷钇矿冶炼工艺是采用加压碱分解或常压碱熔融等方法对磷钇矿进行处理。在常压碱熔融处理中需要将磷钇精矿与固体烧碱混合均匀后，在600-700℃下进行碱熔反应生成碱熔物，然后盐酸优溶制取氯化稀土。

现有技术中的碱熔锅内没有搅拌装置，只能通过交替加入磷钇精矿与固体烧碱来提高混匀程度。而一般的悬轴式搅拌装置不适用于对碱熔锅内固体物料的搅拌，因为搅拌过程中搅拌阻力大和工作负荷高。另外反应后的碱熔物粘稠卸料难度大，卸料操作人员劳动强度高。

发明内容

本发明针对的问题，提供了一种对磷钇矿冶炼熔融装置和方法。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种对磷钇矿冶炼熔融装置，包括碱熔锅主体、上平台、底座和搅拌装置；所述上平台开设有磷钇矿精矿进料口和粉状固体烧碱进料口；所述碱熔锅主体竖直安装在上平台和底座之间；所述磷钇矿精矿进料口和粉状固体烧碱进料口均与碱熔锅主体内部连通；

所述搅拌装置包括竖直的搅拌轴，所述搅拌轴的主体处于碱熔锅主体内；所述搅拌轴上端安装在上平台上表面的上轴承座，所述搅拌轴下端安装在底座内的下轴承座内；所述搅拌轴外周均衡固设有多个搅拌齿；所述碱熔锅主体包括内层、外层和中间的加热层，所述内层能够将加热层的热量传递给碱熔锅主体内的固体物料；所述碱熔锅主体的侧面下端开设有出料口，所述搅拌轴上至少一个搅拌齿的高度与出料口的高度对应；所述搅拌轴和多个搅拌齿均为耐热钢材质。

作为优选，所述碱熔锅主体的内层呈筒形且为耐热钢材质；所述碱熔锅主体的外层也为筒形且包括可拆卸连接的底板和围板，所述围板内开设有环形槽，所述环形槽内安装有耐火纤维板；所述碱熔锅主体外层的底板和碱熔锅主体内层之间也安装有耐火纤维板；所述加热层安装有电加热管，所述电加热管与外部电源电连接。

作为优选，所述围板和碱熔锅主体的内层之间的电加热管的数量为多个，且多个所述电加热管均衡布置在碱熔锅主体的内层侧面外周；多个所述电加热管并联；相邻的两个所述电加热管之间安装有热电偶。

作为优选，所述碱熔锅主体外层的底板和碱熔锅主体的内层之间的电加热管盘绕成多级圆环形。

作为优选，所述围板由两部分装配而成，所述围板的两部分铰接且两部分的横截面均为半圆环形。

作为优选，所述加热层还包括连接板，所述连接板呈圆环形，所述连接板内侧壁与碱熔锅主体的内层侧壁固定连接；所述连接板外侧壁与多个电加热管分别通过U形管卡可拆卸连接。

作为优选，所述下轴承座开设有冷却腔，所述冷却腔包括冷却液进口和冷却液出口，所述冷却腔通过冷却液进口和冷却液出口与外部冷却管路连通；所述上平台上安装有对上轴承座的冷却装置。

作为优选，所述搅拌轴的上端安装有被动链轮；所述搅拌装置还包括链条、电机和主动链轮，所述主动链轮安装在电机输出轴上，所述链条传动连接被动链轮和主动链轮。

作为优选，所述搅拌轴处于碱熔锅主体的内层和外层的底板之间的部分安装有软密封件，所述软密封件的纵向截面呈倒拱形结构且上端靠近碱熔锅主体的内层的下表面，所述碱熔锅主体的内层的下表面与软密封件上沿对应处固设有挡环。

一种对磷钇矿冶炼熔融方法，利用所述的对磷钇矿冶炼熔融装置对磷钇矿冶炼熔融，包括以下步骤：

步骤一通过上平台上的磷钇矿精矿进料口和粉状固体烧碱进料口向碱熔锅主体的内层内加入设定配比的磷钇矿精矿和粉状固体烧碱；加入过程中搅拌轴旋转对固体物料进行搅拌；

步骤二加料完成后，启动加热层内的电加热管对碱熔锅主体的内层固体物料进行加热，加热过程中搅拌轴旋转对固体物料进行搅拌；同时冷却管路对下轴承座进行冷却以及上平台上的冷却装置对上轴承座进行冷却；

步骤三加热层的温度达到设定值并保持一定时间后，加热层内的电加热管停止工作；保持搅拌轴旋转，打开出料口，碱熔锅主体内层下端的碱熔物在离心力作用下从出料口排出；上方的碱熔物在重力作用下下移，碱熔锅主体内层的碱熔物不断地从出料口排出直至排空。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：

相比现有技术，利用本发明对磷钇矿冶炼熔融装置，(1)大大提高对磷钇矿精矿和粉状固体烧碱的混匀程度，且在碱熔反应中提高物料的温度均匀性，避免局部过热和部分磷钇矿精矿粉未参与反应的情况；

(2)碱熔锅主体内层下端的碱熔物在离心力作用下从出料口排出，大大降低了操作人员的劳动强度；

(3)围板由两部分装配而成，围板的两部分铰接且两部分的横截面均为半圆环形；当需要对竖直的电加热管进行检修时，打开围板即可，非常方便；

(4)加热层的加热温度将达到600-700℃，所以搅拌轴工作在高温环境中，对下轴承座和上轴承座的冷却确保搅拌装置保持良好的工作状态；

(5)搅拌轴通过链条链轮传动，而不采用电机直驱方式，避免较高的温度对电机的损坏；

(6)采用软密封件能够实现搅拌轴和碱熔锅主体的内层的密封，且密封效果不受高温的影响。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍：

图1为对磷钇矿冶炼熔融装置透视图；

图2为对磷钇矿冶炼熔融装置立体图；

图3为对磷钇矿冶炼熔融装置中搅拌轴和搅拌齿示意图；

图4为对磷钇矿冶炼熔融装置工作状态示意图；

图5为对磷钇矿冶炼熔融装置中围板内的电加热管和耐火纤维板示意图；

图6为对磷钇矿冶炼熔融装置中搅拌轴上安装软密封件的示意图。

附图标记说明：

1—底座，2—上平台；

3—碱熔锅主体，31—围板,32—电加热管，33—耐火纤维板；

4—出料口，5—搅拌轴，6—上轴承座，7—粉状固体烧碱上料管，8—磷钇矿精矿上料管，9—被动链轮，10—斗式升降机，11—下轴承座，12—软密封件。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开说明书的具体实施例的限制。

实施例1

下面结合附图1-图6对本发明作进一步的描述，如附图1和图2所示的对磷钇矿冶炼熔融装置，包括碱熔锅主体3、上平台2、底座1和搅拌装置；上平台2开设有磷钇矿精矿进料口和粉状固体烧碱进料口；碱熔锅主体3竖直安装在上平台2和底座1之间；磷钇矿精矿进料口和粉状固体烧碱进料口均与碱熔锅主体3内部连通。

如图1和图3所示，搅拌装置包括竖直的搅拌轴5，搅拌轴5的主体处于碱熔锅主体3内；搅拌轴5上端安装在上平台2上表面的上轴承座6，搅拌轴5下端安装在底座1内的下轴承座11内；搅拌轴5外周均衡固设有多个搅拌齿。搅拌轴5和多个搅拌齿均为耐热钢材质。搅拌齿远离搅拌轴5一端接近碱熔锅主体3内层内壁但不接触。

如图5所示，碱熔锅主体3包括内层、外层和中间的加热层，内层能够将加热层的热量传递给碱熔锅主体3内的固体物料。

如图1所示，碱熔锅主体3的侧面下端开设有出料口4，搅拌轴5上至少一个搅拌齿的高度与出料口4的高度对应。

碱熔锅主体3的内层呈筒形且为耐热钢材质；如图5所示，碱熔锅主体3的外层也为筒形且包括可拆卸连接的底板和围板31，围板31内开设有环形槽，环形槽内安装有耐火纤维板33；碱熔锅主体3外层的底板和碱熔锅主体3内层之间也安装有耐火纤维板33；加热层安装有电加热管32，电加热管与外部电源电连接。

如图5所示，围板31和碱熔锅主体3的内层之间的电加热管32的数量为多个(如果单个电加热管32损坏或老化，只更换对应的电加热管32即可，维护成本低)，且多个电加热管32均衡布置在碱熔锅主体3的内层侧面外周；多个电加热管32并联；相邻的两个电加热管32之间安装有热电偶。

碱熔锅主体3外层的底板和碱熔锅主体3的内层之间的电加热管32盘绕成多级圆环形。

围板31由两部分装配而成，围板31的两部分铰接且两部分的横截面均为半圆环形。当需要对竖直的电加热管32进行检修时，打开围板31即可，非常方便。

如图5所示，加热层还包括连接板，连接板呈圆环形，连接板内侧壁与碱熔锅主体3的内层侧壁固定连接；连接板外侧壁与多个电加热管32分别通过U形管卡可拆卸连接。

下轴承座11开设有冷却腔，冷却腔包括冷却液进口和冷却液出口，冷却腔通过冷却液进口和冷却液出口与外部冷却管路连通；上平台2上安装有对上轴承座6的冷却装置。加热层的加热温度将达到600-700℃，所以搅拌轴5工作在高温环境中，对下轴承座11和上轴承座6的冷却非常必要。

搅拌轴5的上端安装有被动链轮9；搅拌装置还包括链条、电机和主动链轮，主动链轮安装在电机输出轴上，链条传动连接被动链轮9和主动链轮。搅拌轴5通过链条链轮传动，而不采用电机直驱方式，避免较高的温度对电机的损坏。

搅拌轴5处于碱熔锅主体3的内层和外层的底板之间的部分安装有软密封件12，软密封件12的纵向截面呈倒拱形结构且上端靠近碱熔锅主体3的内层的下表面，碱熔锅主体3的内层的下表面与软密封件12上沿对应处固设有挡环。采用软密封件12能够实现搅拌轴5和碱熔锅主体3的内层的密封，且密封效果不受高温的影响。

一种对磷钇矿冶炼熔融方法，利用对磷钇矿冶炼熔融装置对磷钇矿冶炼熔融，包括以下步骤：

步骤一通过上平台2上的磷钇矿精矿进料口和粉状固体烧碱进料口向碱熔锅主体3的内层内加入设定配比(例如份数比10:9)的磷钇矿精矿和粉状固体烧碱；加入过程中搅拌轴5旋转对固体物料进行搅拌；

步骤二加料完成后，启动加热层内的电加热管32对碱熔锅主体3的内层固体物料进行加热，加热过程中搅拌轴5旋转对固体物料进行搅拌；同时冷却管路对下轴承座11进行冷却以及上平台2上的冷却装置对上轴承座6进行冷却；

步骤三加热层的温度达到设定值(例如650℃)并保持一定时间(例如20分钟)后，加热层内的电加热管32停止工作；保持搅拌轴5旋转，打开出料口4，碱熔锅主体3内层下端的碱熔物在离心力作用下从出料口4(出料口4外接的排出通路呈曲线形并与排出的碱熔物运动轨迹契合)排出；上方的碱熔物在重力作用下下移，碱熔锅主体3内层的碱熔物不断地从出料口4排出直至排空。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其他形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其他领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，仍属于本发明技术方案的保护范围。