一種節能型銅泥回收利用製備硫酸銅的裝置的製作方法

2023-05-25 18:15:31

本發明涉及硫酸銅的生產裝置，具體涉及一種節能型銅泥回收利用製備硫酸銅的裝置。

背景技術：

工業級硫酸銅的生產主要是大型冶煉廠在電解銅過程由含銅廢酸液經濃縮結晶而製得的一種副產物,小型企業均用廢銅屑、銅絲作原料來生產。目前,因銅資源的需求量越來越大，緊缺趨勢愈加嚴重,價格上漲，導致工業級硫酸銅生產成本不斷增加。因此繼續一種節能型的生產裝置。

如今「綠色化學」觀念越來越強，各工業流程都儘可能做到減少廢物的排放，.提高原子的利用率，力圖使所有作為原料的原子都被產品所消納，實現「零排放」。而在電解工業剩下的銅泥中還有大量的銅元素，如何將其重新利用以達到「環境友好」是目前一個較好的發展方向。

因此本發明利用銅泥製備工業級硫酸銅既解決了銅泥汙染環境又緩解了銅資源短缺的問題。而傳統的硫酸銅製備裝置有以下缺點：（1）耗能大，需要提供大量熱量。（2）反應熱利用率低，反應釜中為放熱反應，這部分的熱量利用效率不高。（3）自動化控制覆蓋率低。（4）焙燒爐中反應不充分，反應效率低。

技術實現要素：

本發明的目的在於克服以上現有技術存在的不足，提供了一種一體化、結構較為簡單、太陽能供能與、反應熱利用效率高、反應程度大且較穩定的節能型銅泥回收利用製備硫酸銅的裝置。

為了達到上述目的，本發明採用以下技術方案：

一種節能型銅泥回收利用製備硫酸銅的裝置，包括乾燥裝置、研磨機、緩衝反應裝置、焙燒爐、板式過濾器、濃縮釜、結晶釜、太陽能供能裝置和控制電路；所述緩衝反應裝置由緩衝罐和反應釜，所述緩衝反應裝置分為內外兩層，其中外層為反應釜，內層嵌套緩衝罐；所述乾燥裝置包括乾燥器、鼓風機和傳送帶；所述焙燒爐包括焙燒列管、氣體分布板、固體分布板、物料收集器和電加熱絲；所述太陽能供能裝置包括太陽能板、蓄電池；

所述乾燥器頂部進料口與銅泥進料管相連，刮落的銅泥通過底部的傳送帶與研磨機入口相連接；傳送帶與研磨機入口相連；所述鼓風機與乾燥器連接；研磨機頂部的通過管道與緩衝罐頂部相連；緩衝罐內設置質量傳感器，並從底部經固體泵與焙燒爐的固體進料端相連；所述反應釜底部出口端通過管道與板式過濾器相連，所述板式過濾器與濃縮釜、結晶釜、過濾器的出入口順次相連；所述太陽能板安裝於裝置上端，為裝置提供全部或部分電能；所述控制電路板一端與蓄電池連接，另外一端與乾燥器、緩衝罐連接；所述焙燒爐內頂部固體進料口下方安裝固體分布板，焙燒爐內底部富氧進料口上方安裝有氣體分布板，所述氣體分布板還與物料收集器連接，焙燒列管的兩端分別與氣體分布板和固體分布板上的孔相連接；焙燒列管是在長直管的基礎上等距製作的葫蘆串形，焙燒列管外圍繞著電加熱絲，電加熱絲由太陽能供能。

進一步地，所述乾燥器包括內乾燥臺、外乾燥臺、內刮刀、外刮刀和中心軸；所述內乾燥臺由許多餅狀乾燥臺構成，乾燥臺內徑由下至上逐漸減小，層層疊加，整體呈圓錐形，每個內乾燥臺中心開設通風孔，通風孔處設有擋板，孔徑由上到下逐漸減小，呈圓錐形；外乾燥臺為許多環形乾燥臺組成，物料從頂部流下，接住物料的同時將物料引入內乾燥臺；內刮刀與內乾燥臺相契合，外刮刀與外乾燥臺相契合，將物料刮下，通過傳送帶送至研磨機，內乾燥臺和外乾燥臺通過中心軸旋轉，內刮刀和外刮刀為固定設置。

進一步地，所述研磨機為市場常見的研磨機，進口端與乾燥器相連，出口端與緩衝罐進口相連。

進一步地，所述反應器內設緩衝罐，外部為反應部分，充分利用反應的熱量為緩衝罐中的物料提供預熱，緩衝罐內設有重力傳感器，當物料收集滿時，停止進料，其出口與焙燒室入口相連。

進一步地，焙燒爐包括焙燒列管、氣體分布板、固體分布板、電加熱絲。焙燒爐通過底部收集裝置的出口與所述反應釜側面固體入口相連。來自所述緩衝罐的定量物料通過出口管道從焙燒爐頂部入口進入。焙燒爐內頂部安裝有固體分布板，將物料均勻分散進入焙燒列管，同時富氧通過焙燒爐內底部設置的氣體分布板均勻進入焙燒列管。焙燒列管是在長直管的基礎上等距製作球形室，在球形室中可增加物料與氣體的接觸與擾動，進一步增加生產效率。焙燒列管外圍繞著電加熱絲，電加熱絲由太陽能供能裝置提供部分能量，不足時外部電源供能。

進一步地，來自焙燒爐的物料通過反應釜固體物料入口進入反應釜，與硫酸反應，反應的同時放熱為反應釜內部的所述緩衝罐中的物料進行預熱，達到節能的目的。反應後溶液通過出口管道與板式過濾器的入口相連。

進一步地，所述板式過濾器為市面上常見的板式過濾器，所述板式過濾器的出口通過管道與濃縮釜入口相連。

進一步地，所述濃縮釜為市面上常見的濃縮釜，所述濃縮釜底部的出口通過管道與結晶釜的入口相連。

進一步地，所述結晶釜為市面上常見的結晶釜，所述結晶釜底部的出口通過管道與板式過濾器的入口相連。

進一步地，所述板式過濾器過濾器為市面上常見的過濾器，所述板式過濾器的固體物料出口與產品罐入口相連。

進一步地，所述太陽能供能裝置包括太陽能板、蓄電池，太陽能板安裝於裝置上端，為各裝置提供全部或部分電能。

進一步地，所述控制電路板一端與蓄電池相連，另外一端與乾燥器、緩衝罐內傳感器相連；控制電路包括常開開關s1、雙控開關s2（包括s21端和s22端）；s1一端與乾燥臺內的溼度傳感器，另一端與雙控開關s2的s21端相連；s2的s21端與旋轉軸r1相連，s22與與緩衝罐進口端的電動常開閥門r2、出口端的電動常閉閥門r3相連，其中s21常閉，s22常開。當物料達到一定幹度，此時s1、s21閉合，s22打開，此時r2打開，r3閉合，旋轉軸r1帶動內外乾燥臺旋轉，對緩衝罐進行填料。緩衝罐裝滿後，s21打開、s22閉合，r2閉合，r3打開，對焙燒室進行填料，進行焙燒，焙燒完成後，s21閉合、s22打開繼續填料焙燒，直至乾燥臺物料全部焙燒完成，則完成一次周期。

本發明相當於現有技術，具有如下優點以及效果：

1、本裝置採用太陽能供能，太陽能為清潔能源，節能環保。

2、本裝置採用新型乾燥器，設有內外乾燥臺，乾燥面積大大增加，乾燥速率和效率得到了極大提高。乾燥臺呈圓錐形，物料從頂部加入時自動分布在各層乾燥臺上，操作效率得到了一定程度上的提高。

3、本裝置採用節新型反應器，反應器內設置緩衝罐，節省了裝置體積的同時，利用反應釜中反應放熱熱量，用於預熱緩物料，提高熱量的利用率。

4、本裝置採用新型焙燒室，焙燒室採用固氣逆流焙燒的形式，上下兩個分布板之間存在緊密排列的焙燒列管，每根焙燒列管都存在球形室，增加了物料和富氧相遇之後的擾動與反應，極大提高了焙燒速率和效率。

附圖說明

圖1是本發明的整體結構示意圖。

圖2是本發明的乾燥器示意圖。

圖3是本發明的內乾燥臺示意圖。

圖4是本發明的外乾燥臺示意圖。

圖5是本發明的內刮刀示意圖。

圖6是本發明的外刮刀示意圖。

圖7是本發明的反應器示意圖

圖8是本發明的焙燒室示意圖。

圖9是本發明的焙燒列管示意圖。

圖10是本發明的控制裝置的電路圖。

圖中各個部件如下：乾燥裝置1、研磨機2、緩衝反應裝置3、焙燒爐4、板式過濾器5、濃縮釜6、結晶釜7、太陽能供能裝置8、控制電路9、乾燥器101、鼓風機102、傳送帶103、內乾燥臺1011、內刮刀1012、外乾燥臺1013、外刮刀1014、緩衝罐301、反應釜302、焙燒列管401、氣體分布板402、固體分布板403、電加熱絲405、物料收集器404、太陽能板801、蓄電池802、常開開關s1、雙控開關s22和s21、旋轉軸r1、電動常開閥門r2、電動常閉閥門r3、

具體實施方式

為便於本領域技術人員理解，下面結合附圖及實施例對本發明作進一步的詳細說明。

如圖1~圖10所示，本節能型銅泥回收利用製備硫酸銅的裝置，包括乾燥裝置1、研磨機2、緩衝反應裝置3、焙燒爐4、板式過濾器5、濃縮釜6、結晶釜7、太陽能供能裝置8和控制電路9；所述緩衝反應裝置3由緩衝罐301和反應釜302，所述緩衝反應裝置3分為內外兩層，其中外層為反應釜302，內層嵌套緩衝罐301；所述乾燥裝置1包括乾燥器101、鼓風機102和傳送帶103；所述焙燒爐4包括焙燒列管401、氣體分布板402、固體分布板403、物料收集器404和電加熱絲405；所述太陽能供能裝置8包括太陽能板801、蓄電池802；

所述乾燥器1頂部進料口與銅泥進料管相連，刮落的銅泥通過底部的傳送帶與研磨機2入口相連接；傳送帶103與研磨機2入口相連；研磨機2頂部的通過管道與緩衝罐301頂部相連；所述鼓風機102與乾燥器101連接；緩衝罐301內設置質量傳感器，並從底部經固體泵與焙燒爐4的固體進料端相連；所述反應釜302底部出口端通過管道與板式過濾器5相連，所述板式過濾器5與濃縮釜6、結晶釜7、板式過濾器5的出入口順次相連；所述太陽能板801安裝於裝置上端，為裝置提供全部或部分電能；所述控制電路板9一端與蓄電池802連接，另外一端與乾燥器101、緩衝罐301連接；所述焙燒爐4內頂部固體進料口下方安裝固體分布板403，焙燒爐內底部富氧進料口上方安裝有氣體分布板402，所述氣體分布板402還與物料收集器404連接，焙燒列管401的兩端分別與氣體分布板402和固體分布板403上的孔相連接；焙燒列管401是在長直管的基礎上等距製作的葫蘆串形，焙燒列管401外圍繞著電加熱絲405，電加熱絲405由太陽能供能。所述乾燥器101包括內乾燥臺1011、外乾燥臺1013、內刮刀1012、外刮刀1014和中心軸；所述內乾燥臺1011由許多餅狀乾燥臺構成，乾燥臺內徑由下至上逐漸減小，層層疊加，整體呈圓錐形，每個內乾燥臺1011中心開設通風孔，通風孔處設有擋板，孔徑由上到下逐漸減小，呈圓錐形；外乾燥臺1013為許多環形乾燥臺組成，物料從頂部流下，接住物料的同時將物料引入內乾燥臺；內刮刀1012與內乾燥臺1011相契合，外刮刀1014與外乾燥臺1013相契合，將物料刮下，通過傳送帶103送至研磨機2，內乾燥臺1011和外乾燥臺1013通過中心軸旋轉，內刮刀1012和外刮刀1014為固定設置。所述板式過濾器5的出口通過管道與濃縮釜6入口相連。所述濃縮釜6底部的出口通過管道與結晶釜7的入口相連。所述結晶釜7底部的出口通過管道與板式過濾器5的入口相連；所述板式過濾器5的固體物料出口與產品罐入口相連。

在實際操作中，物料從乾燥臺1頂部口進料，通過底部鼓風機102進行乾燥。乾燥後的物料通過傳送帶103送入研磨機2中，研磨成粉末狀後通過鼓風機送入緩衝罐中。緩衝罐301設於反應器3內部，內設有重力傳感器，傳感器與控制電路相連，控制緩衝罐301的進料與出料。

焙燒爐4包括焙燒列管401、氣體分布板402、固體分布板403、電加熱絲405、物料收集器404。焙燒爐內頂部固體進料口下方安裝固體分布板，焙燒爐內底部富氧進料口上方安裝氣體分布板。如圖7所示，焙燒列管401的兩端分別與氣體分布板402和固體分布板403上的孔相連接。如圖8所示，焙燒列管401是在長直管的基礎上等距製作的葫蘆串形，焙燒列管401外圍繞著電加熱絲405，電加熱絲405由太陽能供能。實際操作中，固體物料和富氧在焙燒列管中逆流接觸，並且在球形室中劇烈擾動，充分反應，產物通過收集器、管道直接送入板式過濾器。

如圖1所示，依次相連接的板式過濾器5、濃縮釜6、結晶釜7、過濾器5均為市面上常見的設備。實際操作中，反應後的物料依次進入板式過濾器5、濃縮釜6、結晶釜7、過濾器5，直到得到產品硫酸銅，此過程無需人工、大大提高了生產效率。

如圖1所示，太陽能供能裝置8包括太陽能板801、蓄電池802，太陽能板安裝於裝置最上端，為各裝置供能。蓄電池一端與太陽能板相連接，另一端與控制電路板相連接。實際操作中，太陽能功能裝置所提供的清潔能源作為首選能源，當其不足時可採用直接電源加以輔助。

如圖9所示，控制電路9一端與蓄電池802相連，另外一端與乾燥器1、緩衝罐301內傳感器相連。控制電路9包括常開開關s1、雙控開關s2。s1一端與乾燥臺內的溼度傳感器，另一端與雙控開關s2的s21端相連；s2的s21端與旋轉軸r1相連，s22與與緩衝罐進口端的電動常開閥門r2、出口端的電動常閉閥門r3相連，其中s21常閉，s22常開。當物料達到一定幹度，此時s1、s21閉合，s22打開，此時r2打開，r3閉合，旋轉軸r1帶動內外乾燥臺旋轉，對緩衝罐進行填料。緩衝罐裝滿後，s21打開、s22閉合，r2閉合，r3打開，對焙燒室進行填料，進行焙燒，焙燒完成後，s21閉合、s22打開繼續填料焙燒，直至乾燥臺物料全部焙燒完成，則完成一次周期。

上述具體實施方式為本發明的優選實施例，並不能對本發明進行限定，其他的任何未背離本發明的技術方案而所做的改變或其它等效的置換方式，都包含在本發明的保護範圍之內。