專利名稱：氣動流化塔生產(chǎn)高錳酸鉀新工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明于無機(jī)化學(xué)中錳的化合物的生產(chǎn)方法，具體涉及高錳酸鉀的制各方法。
高錳酸鉀通常是以氫氧化鉀和錳礦粉進(jìn)行氧化反應(yīng)制得錳酸鉀，再進(jìn)一步氧化(采用電解等方法)而得到的產(chǎn)物。
在現(xiàn)有技術(shù)中，多采用平爐焙燒法、轉(zhuǎn)爐焙燒法(固相法)制備錳酸鉀，但其存在著能耗高、錳粉、煙塵危害大、噪音嚴(yán)重、操作環(huán)境惡劣、轉(zhuǎn)化率低、生產(chǎn)成本高等缺點(diǎn)。目前比較先進(jìn)的技術(shù)是用液相法制取錳酸鉀后經(jīng)凈化再電解制取高錳酸鉀。有日本特開昭55-85425，于1980年6月27日公開，采用高壓氧化釜來制取錳酸鉀。它的優(yōu)點(diǎn)是，物料在液相高壓條件下反應(yīng)，可以克服固相反應(yīng)的粉塵和噪音污染問題，反應(yīng)周期相應(yīng)縮短在6-8小時內(nèi)。二氧化錳的轉(zhuǎn)化率也較高。但因它所需壓力太高，設(shè)備適應(yīng)難度大，一般只能用較小的反應(yīng)釜，不能適應(yīng)大生產(chǎn)的需要；同時，它對錳礦粉原料的質(zhì)量要求嚴(yán)格，若礦粉質(zhì)量稍低則嚴(yán)重影響二氧化錳的轉(zhuǎn)化率；另外，它的物料配比超鉀量太高，氧的利用率低，能耗大，錳塵、堿霧等污染仍未得到徹底根治等缺點(diǎn)。在電解工藝的現(xiàn)有技術(shù)中，存在著容積小、電解時間長等缺點(diǎn)。中國專利ZL92108224.x雖然采用了三相加壓連續(xù)制備錳酸鉀工藝，但其多層流化床的雙錐塔盤和回流管在反應(yīng)過程中易堵塞，氧化反應(yīng)速度較慢并且反應(yīng)后的料漿需經(jīng)兩次壓濾分離，才能達(dá)到電解的要求，因而造成物料損失。
本發(fā)明的目的在于使用普通的低品位錳礦粉為原料，采用新的設(shè)備結(jié)構(gòu)和工藝過程，克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，在一定壓力下連續(xù)進(jìn)料反應(yīng)，進(jìn)一步提高二氧化錳的轉(zhuǎn)化率、降低電解工藝過程中的電耗提高電槽單槽產(chǎn)量和降低環(huán)境污染，生產(chǎn)出消耗低、品質(zhì)好的高錳酸鉀。
通過以下工藝過程來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。
一．物料混配、預(yù)熱；1．將濃度為47-49重量％的氫氧化鉀溶液，在濃縮鍋中濃縮預(yù)熱到230-330℃溫度(簡稱濃堿)；2．將錳礦粉(二氧化錳含量≥65重量％)與47-49重量％的氫氧化鉀溶液，以0.6-1.2∶1的重量比，在15-35℃溫度混配(簡稱混配料)，然后預(yù)熱到100-200℃溫度。
3．將壓縮、凈化除雜質(zhì)的空氣預(yù)熱到200-300℃溫度。
二．投料反應(yīng)錳礦粉(二氧化錳)的氧化法生產(chǎn)過程是在氣動流化塔中完成的。經(jīng)預(yù)熱的濃堿和混配料加入2-6％Mn+6氧化引發(fā)劑，然后投入帶有篩孔錐形塔盤的氣動流化塔，使進(jìn)入塔的混合料錳堿比為1∶12-30；經(jīng)預(yù)熱的壓縮空氣引入，使反應(yīng)塔保持在在0.1-0.5Mpa壓力范圍；從同一進(jìn)氣口適時補(bǔ)充水蒸氣，以保持反應(yīng)塔內(nèi)含水量在25-34％范圍為度；預(yù)熱物料熱源除塵的煙道氣，引入反應(yīng)塔加熱套作為反應(yīng)物料的加熱介質(zhì)，使反應(yīng)溫度控在220-300℃溫度條件下，逆流接觸連續(xù)氧化制成錳酸鉀，其后在深度電解工藝中將其錳酸鉀進(jìn)一步氧化成高錳酸鉀。二氧化錳的氧化反應(yīng)是在氣動流化塔中進(jìn)行，該塔內(nèi)具有多層帶有篩孔的錐型塔盤。
混配預(yù)熱是將47-49重量％的氫氧化鉀溶液，濃縮預(yù)熱到230-330℃；將錳礦粉(二氧化錳≥65重量％)與47-49重量％的氫氧化鉀溶液以0.6-1.2∶1的重量比，在15-35℃溫度混配，預(yù)熱到100-200℃，將凈化空氣預(yù)熱到200-300℃。反應(yīng)溫度220-300℃是將除塵后的煙道氣引入流化塔加熱夾套做加熱介質(zhì)來實(shí)現(xiàn)的。
沉降工藝，采用分離裝置一次分離便直接達(dá)到配制電解液的要求。
電解工藝調(diào)整了陽陰極面積比，其陽極和陰極的比例為1∶8-11、電流為5000A-8500A、陽極電流密度為93A/M2-150A/M2。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于采用了專門設(shè)計(jì)的氣動流化塔，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)連續(xù)化；并且可以使在流化塔的反應(yīng)溫度有明顯提高，氧化反應(yīng)速度加快；反應(yīng)時間縮短，生產(chǎn)能力得以提高，產(chǎn)能提高5倍；由于砍掉了雙錐塔盤和回流管，采用了氣動沉降分離帶有篩孔的錐形塔盤，解決了反應(yīng)分離過程中的堵塞問題，提高了反應(yīng)質(zhì)量；由于反應(yīng)速度加快，出氧化塔的料漿容易分離，所以只采用一次分離便可達(dá)到配制電解液的要求，簡化了工藝，提高錳酸鉀的利用率5％；在電解工藝中，由于從氧化塔來的電解始液質(zhì)量提高，同時適當(dāng)調(diào)整了陽陰極面積比和提高電流，單槽電壓下降0.15伏，使電解終點(diǎn)時殘存錳酸鉀含量從30下降至15，提高了電槽單槽產(chǎn)量，使電解電耗顯著降低，每噸產(chǎn)品電耗下降100-200度。生產(chǎn)成本由原來6400元/噸下降到5200元/噸。
圖1是本發(fā)明工藝的方塊示意流程圖。
將二氧化錳與部分氫氧化鉀按一定比例混配、預(yù)熱，再與預(yù)熱后經(jīng)計(jì)量的另一部分氫氧化鉀一起從氣動流化塔頂部進(jìn)入塔內(nèi)；將壓縮空氣除塵預(yù)熱后從氣動流化塔底部進(jìn)入氣動流化塔，在氣動流化塔內(nèi)液、氣相逆向接觸，在帶有篩孔的錐形塔盤上進(jìn)行氧化反應(yīng)，得到錳酸鉀；反應(yīng)后的物料從塔的底部排出后經(jīng)一次沉降分離即可達(dá)到配制電解液的要求，將配制好的電解液，在電解槽中電解，得到質(zhì)量合格的高錳酸鉀產(chǎn)品。
本發(fā)明氣動流化塔的結(jié)構(gòu)，結(jié)合


如下圖2是工藝中進(jìn)行連續(xù)氧化反應(yīng)的氣動流化塔結(jié)構(gòu)圖。
圖2中1．為氧化氣體進(jìn)口；2．反應(yīng)后氣體的排氣口；3．維持氧化反應(yīng)所需熱量的加熱用煙道氣進(jìn)口；4．為煙道氣出口；5．為配制好的參加反應(yīng)物料進(jìn)料口；6．為反應(yīng)后物料出料口；7．煙道氣夾套；8．錐形塔盤；9．將錐形塔盤固定在塔壁上的窄邊掛板；10．錐形塔盤上的篩孔；11．錐形塔盤中心的固體物料流道。
圖3是錐形塔盤的放大圖在氣動流化塔中進(jìn)行的氧化反應(yīng)過程如下，物料從氧化塔上部進(jìn)入氧化塔，與從氧化塔底部的空氣逆向接觸，在帶有篩孔的錐形塔盤上進(jìn)行氧化反應(yīng)，本氧化反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，所以采用煙道氣通過夾套維持反應(yīng)熱。
實(shí)施例1首次從反應(yīng)塔頂進(jìn)料口投入預(yù)熱到225℃的濃堿13.6噸和預(yù)熱到170℃的混配料3.8噸(其中含普通錳礦粉1.6噸)，同時加入3％Mn2氧化引發(fā)劑；從氣動流化塔底進(jìn)料口引入預(yù)熱到220℃的干凈空氣。使塔內(nèi)壓力達(dá)到0.2Mpa；將除塵的煙道氣通入氣動流化塔加熱夾套，使反應(yīng)段保持在220℃溫度。反應(yīng)4小時后開始從塔底放料口連續(xù)出料，同時按平均每小時連續(xù)向投入經(jīng)預(yù)熱的4.2噸濃堿和0.6噸混配料，不斷引入預(yù)熱壓縮空氣，保持氣動流化塔壓力和溫度，實(shí)現(xiàn)連續(xù)穩(wěn)定操作。將從塔底放出料漿經(jīng)沉降分離后引入電解槽中，在陽極、陰極面積比為1∶8、控制電流5500A和陽極電流密度100A/M2的條件下電解即得到高錳酸鉀。
權(quán)利要求
1．一種連續(xù)生產(chǎn)高錳酸鉀的方法，其特征在于，生產(chǎn)工藝包括物料的混配預(yù)熱、氧化反應(yīng)過程、沉降分離、電解，氧化反應(yīng)過程在氣動流化塔中進(jìn)行。
2．如權(quán)利要求1中所述的生產(chǎn)高錳酸鉀的方法，其特征在于，氧化反應(yīng)過程是先將預(yù)熱后的錳堿比為1∶12-30的錳礦粉(二氧化錳含量≥65重量％)和氫氧化鉀混合料加入2-6％Mn+6氧化引發(fā)劑，然后投入到氣動流化塔中，與壓縮空氣在0.1-0.5Mpa、220-300℃溫度條件下，逆流接觸連續(xù)氧化制成錳酸鉀，反應(yīng)生成的料漿經(jīng)一次分離后，在深度電解工藝中將其氧化成高錳酸鉀。
3．按照權(quán)利要求1中所述的制備高錳酸鉀的方法，其特征是所述的氣動流化塔中的塔盤是帶有篩孔的錐型塔盤。
4．按照權(quán)利要求2所述的制備高錳酸鉀的方法，其特征在于所說的混配預(yù)熱是將47-49重量％的氫氧化鉀溶液，濃縮預(yù)熱到230-330℃；將錳礦粉(二氧化錳≥65重量％)與47-49重量％的氫氧化鉀溶液以0.6-1.2∶1的重量比，在15-35℃溫度下混配，并預(yù)熱到100-200℃，將凈化空氣預(yù)熱到200-300℃。
5．按照權(quán)利要求2所述的制各高錳酸鉀的方法，其特征在于氧化反應(yīng)過程中將除塵后的煙道氣引入流化塔加熱夾套做加熱介質(zhì)。
6．按照權(quán)利要求2所述的制備高錳酸鉀的方法，其特征在于沉降分離在分離裝置中一次分離。
7．按照權(quán)利要求1所述的制備高錳酸鉀的方法，其特征在于電解工藝采用了深度電解工藝，陽陰極面積比為1∶8-11；控制電流為5000A-8500A；陽極電流密度為93A/M2-150A/M2。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種生產(chǎn)高錳酸鉀新工藝及其氣動流化塔裝置。本發(fā)明由混配預(yù)熱、氧化反應(yīng)過程、沉降分離、電解工藝步驟來實(shí)現(xiàn)。其中氧化反應(yīng)過程是在帶有篩孔錐形塔盤的氣動流化塔中完成。采用本發(fā)明的新生產(chǎn)工藝和新型氣動流化塔可使高錳酸鉀的生產(chǎn)比現(xiàn)有的工藝不僅降低了生產(chǎn)成本，并可以使生產(chǎn)連續(xù)化，而且大大減少了生產(chǎn)過程對環(huán)境的污染。同時在生產(chǎn)中采用了本發(fā)明的帶有篩孔的錐形塔盤的氣動流化塔，可以降低在氧化反應(yīng)過程中，固體物料在塔盤上的堵塞，提高傳質(zhì)效果，增加設(shè)備的生產(chǎn)能力。
文檔編號C01G45/00GK1316384SQ0110227
公開日2001年10月10日 申請日期2001年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月21日
發(fā)明者李守昌, 李正國 申請人:重慶嘉陵化學(xué)制品有限公司