一種稀土生產的浸取、鹼轉、優溶、除雜和沉澱用工藝的製作方法
2023-05-31 08:22:11 1
本發明屬於稀土生產領域，尤其涉及一種稀土生產的浸取、鹼轉、優溶、除雜和沉澱用工藝。
背景技術：
現有技術中，稀土生產的浸取、鹼轉、優溶、除雜和沉澱過程在玻璃鋼等材質的帶有攪拌器的反應釜中進行。
浸取、鹼轉、優溶、除雜和沉澱的每一個過程在反應釜中反應或洗滌，然後靜置一定時間使固體微粒沉澱，抽出上部清液，在下部渾濁液體和固體沉積物含有大量液體的情況下開始下一次反應或洗滌操作。由於上一次固液分離不徹底，造成反應或洗滌需要多次重複，耗用較多的反應液或洗滌液，反應或洗滌效果差。進一步將反應或洗滌並抽出上部清液後的底部濁液輸送到壓濾機中進行壓濾，實現固液分離。然後再將固液分離的固體輸送到另一臺裝置中，重複上述操作，進行下一道過程。浸取、鹼轉、優溶、除雜和沉澱全過程需要多臺裝置，多次反應或洗滌，多次清濁分離，最後用壓濾機壓濾。現有技術存在裝置數量多、操作複雜、反應液和洗滌液用量大、固液分離不徹底等問題。
技術實現要素：
針對上述技術中存在的問題，本發明的目的在於提供一種節約成本、操作便捷的稀土生產用工藝。
本發明所採用的技術方案是：一種稀土生產的浸取、鹼轉、優溶、除雜和沉澱用工藝，該工藝所用設備為一種具有反應、洗滌、過濾和排渣功能的裝置，所述裝置主要包括攪拌機、攪拌槳、上筒體、過濾底板，所述裝置含有物料口、洗滌液口、反應液口、濾液口和出料口，所述浸取、鹼轉、優溶、除雜和沉澱過程中的一個或多個過程在一臺裝置中完成，所述出料口位於上筒體側部，所述攪拌槳可以正反轉和升降，所述工藝包括以下操作：a.反應：至少加入反應液到裝置中，通過攪拌槳的作用，充分反應；b.過濾：對反應或洗滌後的懸濁液通過過濾底板進行壓濾或抽濾，攪拌槳反向轉動並升降到濾渣層表面，把濾渣層表面裂紋抹平，濾液從過濾介質下方的濾液口排出；c.洗滌：向濾渣層上方加入洗滌液，攪拌槳正向轉動並升降到濾渣層表面，逐漸下降攪拌槳把濾渣層刮入到洗滌液中，使固液充分接觸洗滌；d.出料：在攪拌槳的作用下，並打開出料口，物質從出料口排出。
作為上述技術方案的進一步改進，所述操作a包括操作a1或操作a2，所述操作a1為加入物料和反應液到裝置中，通過攪拌槳的作用，混合反應，所述操作a2為向濾渣層上方加入反應液，攪拌槳正向轉動並升降到濾渣層表面，逐漸下降攪拌槳把濾渣層刮入到反應液中，使固液充分接觸反應。
作為上述技術方案的進一步改進，所述操作d包括操作d1或操作d2，所述操作d1為攪拌槳正向轉動並升降到濾渣層表面，並打開出料口，逐漸下降攪拌槳把濾渣層颳起並推向外側，濾渣從出料口排出，所述操作d2為向濾渣層上方加入反應液或洗滌液，攪拌槳正向轉動並升降到濾渣層表面，逐漸下降攪拌槳把濾渣層刮入到反應液或洗滌液中，並打開出料口，將料漿排出裝置。
作為上述技術方案的進一步改進，所述攪拌槳的槳葉為二葉後掠式s型槳葉，所述攪拌槳沿槳葉凸面方向轉動為正向轉動，反之則為反向轉動，所述攪拌槳的槳葉底面沿槳葉凸面方向為斜向下。
作為上述技術方案的進一步改進，所述浸取、鹼轉、優溶、除雜和沉澱中每一個過程由操作a、操作b、操作c、操作d自由組合而成，所述浸取、鹼轉、優溶、除雜和沉澱中每一個過程至少出現一次操作a、操作b和操作c，至多出現一次操作d。
作為上述技術方案的進一步改進，所述裝置還包括plc，所述plc控制各操作時間、順序、加入物料量等工藝條件，實現自動化控制和操作。
作為上述技術方案的進一步改進，所述過濾底板包括過濾介質和底板，所述過濾介質為燒結網或濾布或陶瓷膜。
作為上述技術方案的進一步改進，所述過濾介質位於底板上面，所述物料口、洗滌液口和反應液口位於上筒體頂部，所述濾液口位於過濾介質與底板之間的濾液室的底部，過濾介質上表面與出料口在上筒體的開孔的底部位於同一平面上。
本發明的有益效果為：一種稀土生產的浸取、鹼轉、優溶、除雜和沉澱用工藝，該工藝所用裝置為一種具有反應、洗滌、過濾和出料功能的裝置，解決了現有技術中需要額外增加壓濾機進行壓濾的問題，減少了設備成本。由於本發明工藝採用了過濾操作，使反應或洗滌後的固液充分分離，大大減少了反應液或洗滌液的用量和反應或洗滌次數，並且節省了現有技術靜置沉澱所用的時間。同時，浸取、鹼轉、優溶、除雜和沉澱所有過程在同一個裝置中完成，僅需一臺該裝置即可完成本發明工藝，設備投資少，工藝過程簡單，操作運行方便。另外，本發明還增加了plc，控制各操作時間、順序、加入物料量等工藝條件，進一步實現自動化控制和操作。
附圖說明
圖1是本發明工藝所用裝置示意圖。
圖中：101.攪拌機，102.物料口，103.洗滌液口，104.反應液口，105.上筒體，106.過濾介質，107.攪拌槳，108.底板，109.濾液口，110.出料口。
圖2是本發明工藝所用裝置的攪拌槳示意圖。
圖3是現有技術工藝所用裝置示意圖。
圖中：201.攪拌電機，202.攪拌器，203.抽吸管，204.壓濾泵，205.壓濾機。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明一種稀土生產的浸取、鹼轉、優溶、除雜和沉澱用工藝作進一步詳細說明。
如圖1所示，為本發明一種稀土生產的浸取、鹼轉、優溶、除雜和沉澱用工藝的所用設備，為一種具有反應、洗滌、過濾和出料功能的裝置，包括攪拌機101、攪拌槳107、上筒體105、過濾底板和plc，該裝置含有物料口102、洗滌液口103、反應液口104、濾液口109和出料口110。其中，過濾底板包括過濾介質106和底板108，過濾介質106位於底板108上面，兩者之間具有一定空間，作為濾液室，過濾介質106為燒結網或濾布或陶瓷膜。plc控制各操作時間、順序、加入物料量等工藝條件，實現自動化控制和操作。
物料口102、洗滌液口103和反應液口104位於上筒體頂部，濾液口109則位於過濾介質106與底板108之間的濾液室的底部，出料口110位於上筒體105側部，其中，過濾介質106上表面與出料口110在上筒體105的開孔的底部位於同一平面上。
如圖2所示，為本發明的攪拌槳107，該攪拌槳107可以實現自由升降和正反轉，該攪拌槳107的槳葉為二葉後掠式s型槳葉，其中，攪拌槳107沿槳葉凸面方向轉動為正向轉動，反之則為反向轉動，攪拌槳107的槳葉底面沿正向轉動方向為斜向下。
以下為本發明的實施例1。
稀土生產優先進行浸取過程，以下即為浸取過程。
反應：稀土物料和反應液（通常為鹽酸）分別從物料口102和反應液口104進入到裝置中，通過攪拌槳107的作用，混合反應，完成稀土物料的浸取。
過濾：對反應後的懸濁液進行壓濾或抽濾，攪拌槳107反向轉動並升降到濾渣層表面，由於攪拌槳107反向轉動時，對濾渣層有下壓作用，因此攪拌槳107能把濾渣層表面裂紋抹平，消除濾餅裂縫，使濾餅分布均勻，厚度一致，避免壓濾或抽濾的壓力洩露，以保證過濾的正常進行。濾液從過濾介質106下方的濾液口109排出，濾液的主要成分為氯化稀土。
若浸取不徹底時，再加入反應液進一步反應。向濾渣層上方加入反應液，攪拌槳107正向轉動並升降到濾渣層表面，由於攪拌槳107正向轉動時，對濾渣層有上推作用，因此逐漸下降攪拌槳107能把濾渣層刮入到反應液中，逐層將濾餅和反應液充分混合，後形成漿狀懸濁液，進一步反應浸取。對反應後的物料重複上述壓濾或抽濾操作，濾液的主要成分為氯化稀土。
由於進行了過濾操作，遠遠降低了反應液的殘留量，為下一步的洗滌過程提供便利，節省了洗滌液用量和洗滌時間，減少了洗滌次數。
洗滌：對反應過濾後的濾渣進行洗滌。向濾渣層上方的洗滌液口103加入洗滌液（通常為水），攪拌槳107正向轉動並升降到濾渣層表面，逐漸下降攪拌槳107把濾渣層刮入到洗滌液中，使固液充分接觸洗滌，根據洗滌效果確定洗滌次數。
對洗滌後的物料重複上述壓濾或抽濾操作。由於每一次洗滌後都進行過濾，因此節省了大量的洗滌液和洗滌時間，減少了洗滌次數。
出料：對洗滌後的濾渣進行出料。攪拌槳107正向轉動並升降到濾渣層表面，並打開出料口110，逐漸下降攪拌槳107把濾渣層颳起，由於攪拌槳107槳葉的弧形設計和攪拌時產生的離心力，能把濾渣推向外側，從位於上筒體外側的出料口110排出。若濾渣層很難被颳起時，向濾渣層上方加入少量下一過程（鹼轉）的反應液或洗滌液，攪拌槳107正向轉動並升降到濾渣層表面，逐漸下降攪拌槳107把濾渣層刮入到反應液或洗滌液中，並打開出料口110，將料漿排出裝置。
浸取過程到此結束。
進一步地，進行下一步的鹼轉過程，該過程將浸取後排出的物料轉化為氫氧化稀土。
排出的物料進入到另外一個基本相同的裝置中。對於鹼轉過程，採用的反應液通常為氫氧化鈉。鹼轉過程中，根據實際物料情況調整反應、過濾和洗滌的次數，其餘操作與上述本實施例的浸取過程相同。
鹼轉過程到此結束。
進一步地，進行下一步的優溶過程，該過程將鹼轉後排出的物料中的氫氧化稀土固體溶解為氯化稀土溶液。優溶過程中，根據實際物料情況調整反應、過濾和洗滌的次數，其餘操作與上述本實施例的浸取過程相同。優溶過程結束後，依序進行後續的除雜過程和沉澱過程，操作與上述本實施例的浸取過程基本相同。
在本實施例1中，浸取、鹼轉、優溶、除雜和沉澱每一個過程，分別在不同的本發明所用裝置中完成。
以下為本發明的實施例2。
稀土生產優先進行浸取過程，以下即為浸取過程。
反應：稀土物料和反應液（通常為鹽酸）分別從物料口102和反應液口104進入到裝置中，通過攪拌槳107的作用，混合反應，完成稀土物料的浸取。
過濾：對反應後的懸濁液進行壓濾或抽濾。攪拌槳107反向轉動並升降到濾渣層表面，由於攪拌槳107反向轉動時，對濾渣層有下壓作用，因此攪拌槳107能把濾渣層表面裂紋抹平，消除濾餅裂縫，使濾餅分布均勻，厚度一致，避免壓濾或抽濾的壓力洩露，以保證過濾的正常進行。濾液從過濾介質106下方的濾液口109排出，濾液的主要成分為氯化稀土。
若浸取不徹底時，再加入反應液進一步反應。向濾渣層上方加入反應液，攪拌槳107正向轉動並升降到濾渣層表面，由於攪拌槳107正向轉動時，對濾渣層有上推作用，因此逐漸下降攪拌槳107能把濾渣層刮入到反應液中，逐層將濾餅和反應液充分混合，後形成漿狀懸濁液，進一步反應浸取。對反應後的物料重複上述壓濾或抽濾操作，濾液的主要成分為氯化稀土。
由於進行了過濾操作，遠遠降低了反應液的殘留量，為下一步的洗滌過程提供便利，節省了洗滌液用量和洗滌時間，減少了洗滌次數。
洗滌：對反應過濾後的濾渣進行洗滌。向濾渣層上方的洗滌液口103加入洗滌液（通常為水），攪拌槳107正向轉動並升降到濾渣層表面，逐漸下降攪拌槳107把濾渣層刮入到洗滌液中，使固液充分接觸洗滌，根據洗滌效果確定洗滌次數。
對洗滌後的物料重複上述壓濾或抽濾操作。由於每一次洗滌後都進行過濾，因此節省了大量的洗滌液和洗滌時間，減少了洗滌次數。洗滌後的濾渣留在裝置內，不出料。
浸取過程到此結束。
進一步地，進行下一步的鹼轉過程，該過程將浸取後留在裝置內的濾渣的有效部分轉化為氫氧化稀土。
向浸取過程後的濾渣層上方加入反應液（通常為氫氧化鈉），攪拌槳107正向轉動並升降到濾渣層表面，逐漸下降攪拌槳107把濾渣層刮入到反應液中，逐層將濾餅和反應液充分混合，後形成漿狀懸濁液，使固液充分接觸反應。鹼轉過程首次反應結束後，後續工藝操作與上述本實施例的浸取過程基本相同，僅調整反應、過濾和洗滌次數。
鹼轉過程到此結束。
進一步地，進行下一步的優溶過程，該過程將鹼轉後留在裝置內的濾渣中的氫氧化稀土固體溶解為氯化稀土溶液。優溶過程中，根據實際物料情況調整反應、過濾和洗滌的次數，其餘操作與上述本實施例的鹼轉過程相同。優溶過程結束後，依序進行後續的除雜過程和沉澱過程，操作與上述本實施例的鹼轉過程基本相同。
在完成最後一道工序後，進行出料操作。
出料：攪拌槳107正向轉動並升降到濾渣層表面，並打開出料口110，逐漸下降攪拌槳107把濾渣層颳起，由於攪拌槳107槳葉的弧形設計和攪拌時產生的離心力，能把濾渣推向外側，從位於上筒體105外側的出料口110排出。若濾渣層很難被颳起時，向濾渣層上方加入少量洗滌液，攪拌槳107正向轉動並升降到濾渣層表面，逐漸下降攪拌槳107把濾渣層刮入到洗滌液中，並打開出料口110，將料漿排出裝置。
在本實施例2中，浸取、鹼轉、優溶、除雜和沉澱所有工序結束後，才進行出料，整個過程僅在最後進行一次出料操作。浸取、鹼轉、優溶、除雜和沉澱所有過程在同一個本發明所用裝置中完成，僅需一臺該裝置完成本發明工藝。
為了使本技術領域的技術人員更好地理解本發明具有突出的實質性特點和顯著的進步，現以本發明現有技術的具體實施例說明。
以下為本發明的對比實施例1。
如圖3所示，為現有技術中稀土生產的浸取、鹼轉、優溶、除雜和沉澱用工藝的所用裝置，其實質為反應釜與壓濾機的組合。該裝置包括攪拌電機201、攪拌器202、抽吸管203、壓濾泵204和壓濾機205。
稀土生產優先進行浸取過程，以下即為浸取過程。
稀土物料和反應液（通常為鹽酸）加入到反應釜中，通過攪拌槳的作用，混合反應，完成稀土物料的浸取。
第一次反應結束後，反應後的物料靜置一定時間使固體微粒沉澱，從抽吸管203抽出上部清液，在下部渾濁液體和固體沉積物含有大量液體的情況下開始下一次反應。由於固液分離不徹底，造成多次重複反應操作，耗費大量反應液，並且靜置沉澱耗費了大量時間。
反應結束後，需要對物料進行洗滌。由於反應操作採取的是清濁分離，反應後底部濁液殘留有較多的反應液，給洗滌操作帶來了麻煩，需要大量洗滌液和多次洗滌次數。
把洗滌液進入到反應釜中，通過攪拌器202的作用，混合洗滌。洗滌操作與反應操作類似，同樣採用靜置沉澱後，抽取上清液，清濁分離的方法，則進一步增加了洗滌液用量和洗滌次數，洗滌效果差，另外靜置沉澱耗費了大量時間。
洗滌結束後，由於反應釜不具有抽濾或壓濾功能，需要額外增加一臺壓濾機205對洗滌後的濁液進行壓濾。將洗滌後的濁液從反應釜底部排出，通過壓濾泵204的作用，將濁液輸送到壓濾機205進行壓濾。
壓濾結束後，壓濾乾燥後的物料輸送到另一臺裝置中，重複上述工藝，依次進行後續稀土生產的鹼轉、優溶、除雜和沉澱過程。浸取、鹼轉、優溶、除雜和沉澱每個過程均需要一臺現有技術的裝置，多次反應或洗滌，多次清濁分離，最後用壓濾機205壓濾。
以上實施例僅用於說明本發明的技術方案而非限制，儘管參照較佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的宗旨和範圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求範圍當中。