[發明專利]一種黑鈦液的連續真空結晶系統及其使用方法

有效

• 申請號: 201611046585.6
• 申請日: 2016-11-23
• 公開（公告）號: CN106390507B
• 公開（公告）日: 2018-04-10
• 發明（設計）人: 肖勇;韋異勇;徐征
• 申請（專利權）人: 重慶鵬越科技發展有限公司
• 主分類號: B01D9/02
• 分類號: B01D9/02
• 代理公司: 重慶弘旭專利代理有限責任公司50209
• 代理人: 李靖

技術領域

本發明涉及在硫酸法鈦白粉生產過程中以黑鈦液為結晶原料液的硫酸亞鐵鹽真空結晶，尤其涉及一種黑鈦液的連續真空結晶系統及其使用方法。

背景技術

在硫酸法鈦白粉生產過程中，使用硫酸對鈦鐵礦或者高鈦渣進行消解，所得消解液再進行一系列后處理，即得到主要含有硫酸氧鈦、硫酸亞鐵以及硫酸的黑鈦液。黑鈦液中的硫酸亞鐵作為一種可溶性雜質需要部分去除，其除去方法通常是利用硫酸亞鐵的溶解度受溫度影響比較大的特性，將黑鈦液降溫，使硫酸亞鐵以七水合硫酸亞鐵結晶的形式析出并得到分離。對此，行業內普遍采用間歇真空結晶工藝。

真空結晶又稱為絕熱蒸發，是使溶劑和外界隔絕熱量的傳遞，在極高的真空狀態下進行閃蒸，溶劑蒸發吸熱而使體系冷卻從而實現結晶的一個過程。其原理是同時依靠濃縮與冷卻兩種效應來產生過飽和度。

目前，常用的現有真空結晶系統主要由結晶器和真空設備等部分組成，其主要結構如附圖一所示，結晶器通常為帶有側向攪拌的容器，容器頂部設有二次蒸汽出口，底部設有物料進、出的共用接口，此外還配備有視鏡與溫度、壓力傳感器接口；并且常采用串連的蒸汽噴射泵、冷卻器和機械真空泵，作為提供系統內真空、實現二次蒸汽冷凝和氣體抽送的設備；其中，蒸汽噴射泵作為抽走結晶器內二次蒸汽的主動力，它的引流口端與結晶器頂部蒸汽出口通過管道直接連接。在生產操作中，50～60 ℃的結晶原液分批次進入結晶器，開啟真空設備，蒸汽噴射泵使用0.5～0.7MPa的飽和蒸汽或者微過熱蒸汽作為射流介質，出口側使用25～35 ℃的循環水進行噴淋，將射流蒸汽與引流蒸汽冷凝；隨著結晶器內負壓升高，物料達到沸點，水汽化帶走熱量，物料溫度持續降低。待結晶器內的鈦液溫度降至工藝所需的溫度，去除結晶器內真空，將物料放至下一工序。隨后再次向結晶器中泵送入結晶原液，進入下一批次物料的生產。由于該結晶過程為間歇式生產無法連續化，設備利用率低，自動化程度不高，生產效率低，而為了提高產能來達成設計需求，通常需要在同一裝置廠房中設置多套真空結晶裝備，如此則大大增加了人員使用量與人工操作量；而且該結晶過程使用的蒸汽噴射泵，需要消耗大量蒸汽，每噸產品需蒸汽約1.1～2 t，配套蒸汽噴射泵使用的冷凝循環水系統也需要消耗大量電能，每噸產品耗電約80 kWh以上，企業生產能耗大、成本高。

中國專利201510724436.X一種鈦白粉生產工藝中將硫酸亞鐵從鈦液中真空結晶的新方法，其公開的設備主要包括結晶釜、預冷卻系統、冷凝器和真空泵等裝置。雖然它具有免去使用高溫、高壓蒸汽，大幅減少了蒸汽能源的消耗，降低了鈦白粉的生產成本等有益效果，但是它仍存在：結晶過程為間歇式、無法連續化，設備利用率低，自動化程度不高，生產效率低；其生產過程中需在預冷卻系統和冷凝器之間進行切換，操作繁瑣；預冷卻系統需要使用循環水，能耗較高；冷凝器管程走二次蒸汽，殼程走低溫水總傳熱系數低，蒸汽冷凝效果有待提升；當其使用多臺真空泵時，需反復進行真空泵的啟、停及切換等操作，運行操作不便等問題。

發明內容

本發明的第一目的在于提供一種黑鈦液的連續真空結晶系統，其結構設計合理，并能使得結晶過程連續化，實現大幅節能的目標。

本發明的第二目的在于提供上述黑鈦液的連續真空結晶系統的使用方法。

本發明的以上目的分別通過以下技術方案實現：

一種黑鈦液的連續真空結晶系統，其特征在于：它包括依次相連的兩級結晶基本單元裝置；每一級結晶基本單元裝置均包括結晶器、冷凝器、真空機組和轉料泵；在同一級結晶基本單元裝置內，所述結晶器分別與所述冷凝器、所述轉料泵連通，所述冷凝器還與所述真空機組連通；在一級結晶基本單元裝置中，一級結晶器還與進料管線連通，一級轉料泵還與二級結晶基本單元裝置中的二級結晶器連通；二級結晶基本單元裝置中的二級轉料泵還與出料管線連通。

一種黑鈦液的連續真空結晶系統，其特征在于：它包括依次相連的三級結晶基本單元裝置；每一級結晶基本單元裝置均包括結晶器、冷凝器、真空機組和轉料泵；在同一級結晶基本單元裝置內，所述結晶器分別與所述冷凝器、所述轉料泵連通，所述冷凝器還與所述真空機組連通；在一級結晶基本單元裝置中，一級結晶器還與進料管線連通；一級結晶基本單元裝置中的一級轉料泵，還與二級結晶基本單元裝置中的二級結晶器連通；二級結晶基本單元裝置中的二級轉料泵，還與三級結晶基本單元裝置中的三級結晶器連通；三級結晶基本單元裝置中的三級轉料泵與出料管線連通。