專(zhuān)利名稱(chēng)：碳化硼冶煉煙氣硼矸回收方法及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種碳化硼生產(chǎn)技術(shù)，即一種碳化硼冶煉煙氣硼矸回收方法及設(shè)備。
背景技術(shù)：
碳化硼是一種非金屬難熔化合物，以B4C為常用品，是超硬的人造磨料之一，硬度僅次于金剛石。且具有適于磨削、理化性質(zhì)穩(wěn)定、質(zhì)量輕、研磨性能好等特點(diǎn)，與酸堿幾乎不起反應(yīng)，還具有半導(dǎo)體性和吸收中子的性能，是金剛石理想的代用材料。碳化硼微粉及碳化硼制品被廣泛應(yīng)用到航空、軍工、核工業(yè)、耐磨、耐火材料等領(lǐng)域。目前，生產(chǎn)碳化硼的主要原料是硼酸和碳素材料，這些原料混合后投入到大功率三相程控電弧精煉爐中進(jìn)行冶煉制得。碳化硼的冶煉過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生大量的煙塵，每生產(chǎn)一噸碳化硼，就會(huì)產(chǎn)生I. 3噸的粉塵，并且攜帶幾百度的高溫氣體，直接排放勢(shì)必造成環(huán)境污染。過(guò)去，本公司曾采用布袋過(guò)濾法對(duì)煙氣進(jìn)行過(guò)濾，同時(shí)對(duì)煙氣管道進(jìn)行風(fēng)冷或水冷，換取煙氣的熱量，顯著降低了環(huán)境影響。可是，過(guò)濾留下的固體粉塵只能集中堆放，既占用場(chǎng)地，也會(huì)影響場(chǎng)地附近的環(huán)境。特別是粉塵當(dāng)中含有70%左右的硼矸B2O3,吸水后就會(huì)成為硼酸，是制取碳化硼的優(yōu)質(zhì)原料，·目前還沒(méi)有得到很好的回收利用。據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，回收硼矸最簡(jiǎn)單的方法就是把粉塵回爐。可是，粉塵當(dāng)中還有大量的硅、炭雜質(zhì)，回爐后影響冶煉的效果，降低產(chǎn)品質(zhì)量，得不償失。而要去除粉塵當(dāng)中的雜質(zhì)，現(xiàn)有的方法雖然很多，但成本都比較高，還不能用于生產(chǎn)。因此，如何以較低的成本去除粉塵中的雜質(zhì)，提取高純度硼矸，是業(yè)內(nèi)技術(shù)人員追求的目標(biāo)，也是同行公認(rèn)的難題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能夠去除碳化硼冶煉煙氣中的雜質(zhì)，提純其中的硼矸，且成本低、效益高的方法及設(shè)備。上述目的是由以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的提供一種碳化硼冶煉煙氣硼矸回收方法，包括把碳化硼冶煉煙氣進(jìn)行過(guò)濾，留下固體粉塵，其特點(diǎn)是把所說(shuō)的粉塵放入水中加熱使硼矸溶解，得到含有固體雜質(zhì)的硼矸溶液，再對(duì)溶液進(jìn)行過(guò)濾，即可分離出雜質(zhì)，濾得硼矸溶液，再將硼矸溶液降溫結(jié)晶，去除水分，得到硼酸。所說(shuō)的硼矸溶解的水溫彡950C。所說(shuō)的濾得的硼矸溶液降溫結(jié)晶溫度低于彡350C。所說(shuō)的濾出的硼矸溶液，用硫酸調(diào)整達(dá)到硼酸的含酸濃度，再進(jìn)入結(jié)晶罐，冷卻到30— 35°C，按硼矸量的O. 01%加入精制硼矸顆粒為結(jié)晶促進(jìn)劑，經(jīng)兩次冷卻結(jié)晶，溶液中的硼酸結(jié)晶成固態(tài)，然后進(jìn)入離心機(jī)脫水，形成含水4%—7%的硼酸。所說(shuō)的碳化硼冶煉煙氣硼矸回收所采用的設(shè)備包括以電熱和/或蒸汽為熱源的反應(yīng)釜，反應(yīng)釜設(shè)有進(jìn)口和出口，進(jìn)口與粉塵上料器相配合，出口通過(guò)輸送管與壓濾機(jī)相連通，壓濾機(jī)下面設(shè)有接液槽，接液槽通過(guò)管路與結(jié)晶罐的入口相連，結(jié)晶罐設(shè)有循環(huán)水冷套，結(jié)晶罐的出料口通過(guò)管路與離心脫水機(jī)相連。
所說(shuō)的結(jié)晶罐內(nèi)設(shè)有螺旋管狀循環(huán)水管。所說(shuō)的結(jié)晶罐設(shè)有一個(gè)或兩個(gè)。所說(shuō)的反應(yīng)釜與壓濾機(jī)之間設(shè)有初濾器。所說(shuō)的離心脫水機(jī)的排水口通過(guò)管道與母液槽的進(jìn)口相連，母液槽的出口通過(guò)管道與反應(yīng)釜相連。所說(shuō)的離心脫水機(jī)的卸料口與烘干機(jī)相連。本發(fā)明的有益效果是能夠回收粉塵中90%以上的硼矸，避免了資源浪費(fèi)和環(huán)境污染，工藝步驟簡(jiǎn)單，設(shè)備造價(jià)低廉，經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益顯著雙贏。


圖I是第一種實(shí)施例的工藝流程圖；圖2是第一種實(shí)施例的設(shè)備裝配圖；圖3是第一種實(shí)施例的部件結(jié)晶罐剖視圖；圖4是第二種實(shí)施例的部件結(jié)晶罐剖視圖；圖5是第三種實(shí)施例的工藝流程圖；
圖6是第三種實(shí)施例的設(shè)備裝配圖；圖7是第四種實(shí)施例的工藝流程圖。圖中可見(jiàn)反應(yīng)釜1，壓濾機(jī)2，接液槽3，結(jié)晶罐4，離心脫水機(jī)5，水套6，進(jìn)水口 7，出水口 8，螺旋管9，烘干機(jī)10，儲(chǔ)料倉(cāng)11，母液槽12。
具體實(shí)施例方式第一種實(shí)施例如圖I所示的工藝流程是把粉塵加入水中，加熱至95°C以上，硼矸溶解，溶液過(guò)濾，濾液冷卻結(jié)晶，再經(jīng)脫水，即可得到硼酸。圖2介紹了一套能夠完成上述工藝的設(shè)備用以盛裝熱水的容器是反應(yīng)釜1，反應(yīng)釜I以電熱和/或蒸汽為熱源，反應(yīng)釜設(shè)有進(jìn)口和出口，進(jìn)口與粉塵上料器相配合，出口通過(guò)輸送管與壓濾機(jī)2相連通，壓濾機(jī)2下面設(shè)有接液槽3，接液槽3通過(guò)管路與結(jié)晶罐4的入口相連。結(jié)合圖3可見(jiàn)，結(jié)晶罐4罐體的四周設(shè)有雙層壁板圍成的水套6，水套6設(shè)有進(jìn)水口 7和出水口 8的，進(jìn)水管7和出水管8與冷水源構(gòu)成循環(huán)回路，結(jié)晶罐4設(shè)有循環(huán)水冷套，結(jié)晶罐的出料口通過(guò)管路與離心脫水機(jī)5相連。工作時(shí)，把約含70%硼酐(B2O3)的回收粉塵投入反應(yīng)釜I中，加水，加水量以能溶解全部硼矸為下限，通過(guò)電加熱或蒸汽加熱或兩種熱源的結(jié)合加熱，把反應(yīng)釜內(nèi)的水加熱至95°C以上，硼酐(B2O3)溶解為硼酸溶液。而硅、石墨等其它成分的化合物仍然為固態(tài)，反應(yīng)釜I中形成了以硼酸溶液為主的固溶物。將固溶物通過(guò)初濾器，濾除較大顆粒雜質(zhì)，然后再進(jìn)入壓濾機(jī)2過(guò)濾。壓濾機(jī)2可采用市售的板框式壓濾機(jī)，其機(jī)體是由可折疊的多皺褶濾布圍成的容器，盛裝混合液體后，通過(guò)壓縮使液體濾出，到下面的接液槽3里面，壓濾機(jī)2內(nèi)的雜質(zhì)適時(shí)取出，再把接液槽3中的液體泵入結(jié)晶罐4。通過(guò)冷水冷卻罐內(nèi)溶液，當(dāng)罐內(nèi)液體溫度達(dá)到30— 35°C，硼酸即可形成固態(tài)的晶體，然后把結(jié)晶液送入離心脫水機(jī)5脫水，得到含水4%—7%左右的硼酸，即可用于碳化硼結(jié)晶塊的生產(chǎn)。第二種實(shí)施例如圖4所示，結(jié)晶罐4除了周?chē)乃?、進(jìn)水口 7、出水口 8以外，在罐內(nèi)還設(shè)有至少一套螺旋管9，螺旋管9兩端接入水套6，當(dāng)然也可以單獨(dú)接出罐體外，與冷水源相接。工作時(shí)，螺旋管9與水套6 —起進(jìn)行冷水循環(huán)，其作用是增加罐內(nèi)的換熱面積，提高冷卻的效率。第三種實(shí)施例如圖5所示的工藝流程，也是把硼酐(B2O3)占70%左右的回收粉塵投入水中，加熱使硼矸溶解，再進(jìn)行壓濾，濾出的液體進(jìn)行兩次結(jié)晶，在分離去水，得到的濕晶體進(jìn)行烘干，即得到可用作冶煉原料的硼酸。完成上述工藝的設(shè)備如圖6所示反應(yīng)釜I以電熱和/或蒸汽為熱源，反應(yīng)釜設(shè)有進(jìn)口和出口，進(jìn)口與粉塵上料器相配合，出口通過(guò)輸送管與壓濾機(jī)2相連通，壓濾機(jī)2下面設(shè)有接液槽3，接液槽3通過(guò)管路與結(jié)晶罐4的入口相連。這里結(jié)晶罐有兩個(gè)。結(jié)晶罐后面接離心脫水機(jī)5，離心脫水機(jī)5分別通過(guò)管道與烘干機(jī)10及母液槽12相連，烘干機(jī)與儲(chǔ)料倉(cāng)11相連，母液槽12通過(guò)管道與反應(yīng)釜I相連。工作時(shí)，含70%硼酐(B2O3)的回收粉塵投入反應(yīng)釜I中，加水，加熱至95°C以上， 硼酐(B2O3)溶解為硼酸溶液。而硅、石墨等其它成分的化合物仍然為固態(tài)，將反應(yīng)釜I中的固溶物通過(guò)初濾器后再進(jìn)入板框壓濾機(jī)2過(guò)濾。濾出液體落到下面的接液槽3里面，壓濾機(jī)2內(nèi)的雜質(zhì)適時(shí)取出，接液槽3中的液體泵入結(jié)晶罐4。濾液可同時(shí)進(jìn)入兩個(gè)結(jié)晶罐，也可以先進(jìn)入第一個(gè)結(jié)晶罐4，再由第一個(gè)結(jié)晶罐進(jìn)入第二個(gè)結(jié)晶罐。前者相當(dāng)于增大了結(jié)晶罐的體積，后者相當(dāng)于延長(zhǎng)了結(jié)晶的過(guò)程，可視情況選用。罐內(nèi)液體溫度達(dá)到30— 35°C，硼酸即可形成固態(tài)的晶體，然后把結(jié)晶液送入離心脫水機(jī)5脫水，得到含水4%—7%左右的硼酸，即可用于碳化硼結(jié)晶塊的生產(chǎn)。分離的廢水里面還含有少量的硼酸，可集中到母液槽12，再送入到反應(yīng)釜I中重復(fù)使用。這樣即可實(shí)現(xiàn)完全的閉路循環(huán)，可認(rèn)為硼酸得到了完全的利用，還可以節(jié)約部分用水。第四種實(shí)施例如圖7所示的工藝流程與前例基本一致，反應(yīng)釜I中加入水和粉塵，加熱至95°C后，硼酐(B2O3)溶解為硼酸溶液，而硅、石墨等成分的化合物仍為固態(tài)。再通過(guò)初濾去除大顆粒，在送入板框壓濾機(jī)過(guò)濾，排出雜質(zhì)，再將濾液進(jìn)入結(jié)晶罐在30—35°C下經(jīng)兩次冷卻結(jié)晶，使硼酸結(jié)晶成固態(tài)。然后進(jìn)入離心機(jī)5脫水，得到含水4%—7%左右的硼酸，即可作為原料投入到碳化硼結(jié)晶塊的生產(chǎn)中。被甩出的液體進(jìn)入地下回收槽用泵打入母液罐，以備下一次投入熱水反應(yīng)釜I中再次提取。所不同的有兩點(diǎn)一、經(jīng)壓濾機(jī)濾出的硼酸溶液經(jīng)測(cè)試得到酸度指標(biāo)，參照硼酸的含酸濃度標(biāo)準(zhǔn)，不足部分加入硫酸補(bǔ)足。二、按事先測(cè)得硼矸量的O. 01-0. 02%加入結(jié)晶劑，結(jié)晶劑可采用精制硼矸微小顆粒，即硼矸精，可自制，也可以購(gòu)買(mǎi)。結(jié)晶劑經(jīng)攪拌均勻散布在溶液中，成為許多結(jié)晶的內(nèi)核，促使結(jié)晶快速進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)證明，補(bǔ)酸看顯著提高硼酸的質(zhì)量，加入結(jié)晶劑可使結(jié)晶時(shí)間縮短20%，得率提高3%以上。在硼酸質(zhì)量較差，結(jié)晶時(shí)間較長(zhǎng)的情況下，可選用。
權(quán)利要求
1.一種碳化硼冶煉煙氣硼矸回收方法，包括把碳化硼冶煉煙氣進(jìn)行過(guò)濾，留下固體粉塵，其特征在于把所說(shuō)的粉塵放入水中加熱使硼矸溶解，得到含有固體雜質(zhì)的硼矸溶液，再對(duì)溶液進(jìn)行過(guò)濾，即可分離出雜質(zhì)，濾得硼矸溶液，再將硼矸溶液降溫結(jié)晶，去除水分，得到硼酸。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的碳化硼冶煉煙氣硼矸回收方法，其特征在于所說(shuō)的硼矸溶解的水溫彡95 °C。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的碳化硼冶煉煙氣硼矸回收方法，其特征在于所說(shuō)的濾得的硼矸溶液降溫結(jié)晶溫度低于彡35°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的碳化硼冶煉煙氣硼矸回收方法，其特征在于所說(shuō)的濾得的硼矸溶液，用硫酸調(diào)整達(dá)到硼酸的標(biāo)準(zhǔn)含酸濃度，再進(jìn)入結(jié)晶罐，冷卻到30— 35°C，按硼矸量的O. 01-0. 02%加入精制硼矸顆粒為結(jié)晶促進(jìn)劑，經(jīng)兩次冷卻結(jié)晶，溶液中的硼酸結(jié)晶成固態(tài)，然后進(jìn)入離心機(jī)脫水，形成含水4%—7%的硼酸。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的碳化硼冶煉煙氣硼矸回收方法，其特征在于這種方法所采用的設(shè)備包括以電熱和/或蒸汽為熱源的反應(yīng)釜(1)，反應(yīng)釜(I)的進(jìn)口與粉塵上料器相配合，反應(yīng)釜的出口通過(guò)輸送管與壓濾機(jī)(2)相連通，壓濾機(jī)(2)下面設(shè)有接液槽(3)，接液槽(3)通過(guò)管路與結(jié)晶罐(4)的入口相連，結(jié)晶罐(4)設(shè)有循環(huán)水冷套(6)，結(jié)晶罐(4)的出料口通過(guò)管路與離心脫水機(jī)(5)相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的碳化硼冶煉煙氣硼矸回收方法，其特征在于所說(shuō)的結(jié)晶罐(4)內(nèi)設(shè)有螺旋管狀循環(huán)水管(9)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的碳化硼冶煉煙氣硼矸回收方法，其特征在于所說(shuō)的結(jié)晶罐(4)設(shè)有一個(gè)或兩個(gè)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的碳化硼冶煉煙氣硼矸回收方法，其特征在于所說(shuō)的反應(yīng)釜(O與壓濾機(jī)(I)之間設(shè)有初濾器。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的碳化硼冶煉煙氣硼矸回收方法，其特征在于所說(shuō)的離心脫水機(jī)(5)的排水口通過(guò)管道與母液槽(12)的進(jìn)口相連，母液槽(12)的出口通過(guò)管道與反應(yīng)釜(I)相連。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的碳化硼冶煉煙氣硼矸回收方法，其特征在于所說(shuō)的離心脫水機(jī)(5)的卸料口與烘干機(jī)(10)相連。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種碳化硼冶煉煙氣硼矸回收方法，其特征在于把碳化硼冶煉煙氣過(guò)濾留下固體粉塵放入水中加熱使其中的硼矸溶解，再對(duì)溶液進(jìn)行過(guò)濾，即可分離出雜質(zhì)，濾得硼矸溶液，再將硼矸溶液降溫結(jié)晶，去除水分，得到硼酸。這種方法所采用的設(shè)備包括以電熱和/或蒸汽為熱源的反應(yīng)釜(1)，反應(yīng)釜(1)的進(jìn)口與粉塵上料器相配合，反應(yīng)釜的出口通過(guò)輸送管與壓濾機(jī)(2)相連通，壓濾機(jī)(2)下面設(shè)有接液槽(3)，接液槽(3)通過(guò)管路與結(jié)晶罐(4)的入口相連，結(jié)晶罐(4)設(shè)有循環(huán)水冷套(6)，結(jié)晶罐(4)的出料口通過(guò)管路與離心脫水機(jī)(5)相連。有益效果是能夠回收粉塵中90%以上的硼矸，避免了資源浪費(fèi)和環(huán)境污染，工藝步驟簡(jiǎn)單，設(shè)備造價(jià)低廉，經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益顯著雙贏。
文檔編號(hào)C01B31/36GK102874808SQ20121039569
公開(kāi)日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2012年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月18日
發(fā)明者王顯義, 李海利, 孫維學(xué) 申請(qǐng)人:潤(rùn)鳴新素材(通遼)有限公司