技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种碳化硼生产设备,即一种碳化硼冶炼烟气硼矸回收设备。 背景技术
[0002] 碳化硼是一种非金属难
熔化合物,以B4C为常用品,是超硬的人造
磨料之一,硬度仅次于金刚石。且具有适于磨削、理化性质稳定、
质量轻、
研磨性能好等特点,与酸
碱几乎不起反应,还具有
半导体性和吸收
中子的性能,是金刚石理想的代用材料。碳化硼微粉及碳化硼制品被广泛应用到航空、军工、核工业、耐磨、耐火材料等领域。目前,生产碳化硼的主要原料是硼酸和碳素材料,这些原料混合后投入到大功率三相程控
电弧精炼炉中进行冶炼制得。碳化硼的冶炼过程中,会产生大量的
烟尘,本公司曾采用布袋过滤法对烟气进行过滤,排放的气体对环境影响很小。可是,过滤留下的固体粉尘只能集中堆放,既占用场地,也会影响场地附近的环境,特别是粉尘当中含有70%左右的硼矸B2O3,吸
水后就会成为硼酸,是制取碳化硼的优质原料,目前还没有得到
回收利用。据现有资料,回收硼矸最简单的方法就是把粉尘回炉。可是,粉尘当中还有大量的
硅、炭杂质,回炉后影响冶炼的效果,降低产品质量,得不偿失。而要去除粉尘当中的杂质,现有的方法虽然很多,但成本都比较高,还不能用于生产。因此,如何以较低的成本去除粉尘中的杂质,提取高纯度硼矸,是业内技术人员追求的目标,也是同行公认的难题。
发明内容
[0003] 本实用新型的目的是提供一种能够去除碳化硼冶炼烟气中的杂质,提纯其中的硼矸,且成本低、效益高的设备。
[0004] 上述目的是由以下技术方案实现的:研制一种碳化硼冶炼烟气硼矸回收设 备,其特点是:所说的设备包括以电热和/或
蒸汽为热源的反应釜,反应釜设有进口和出口,进口与粉尘上料器相配合,出口通过输送管与
压滤机相连通,压滤机下面设有接液槽,接液槽通过管路与结晶罐的入口相连,结晶罐设有水套,结晶罐的出料口通过管路与离心脱水机相连。
[0005] 所说的结晶罐内设有螺旋管。
[0006] 所说的结晶罐设有一个或两个。
[0007] 所说的反应釜与压滤机之间设有初滤器。
[0008] 所说的离心脱水机的排水口通过管道与母液槽的进口相连,母液槽的出口通过管道与反应釜相连。
[0009] 所说的离心脱水机的卸料口与
烘干机相连。
[0010] 本实用新型的有益效果是:能够回收碳化硼冶炼烟气粉尘所含的90%以上的硼矸,避免了资源浪费和环境污染,工艺步骤简单,设备造价低廉,经济效益和环境效益显著双赢。
附图说明
[0012] 图2是第一种实施例的设备装配图;
[0013] 图3是第一种实施例的部件结晶罐剖视图;
[0014] 图4是第二种实施例的部件结晶罐剖视图;
[0015] 图5是第三种实施例的工艺流程图;
[0016] 图6是第三种实施例的设备装配图;
[0017] 图7是第四种实施例的工艺流程图。
[0018] 图中可见:反应釜1,压滤机2,接液槽3,结晶罐4,离心脱水机5,水套6,进水口7,出水口8,螺旋管9,烘干机10,储料仓11,母液槽12。
具体实施方式
[0019] 第一种实施例:如图1所示的工艺流程是把粉尘加入水中,加热至95℃以上,硼矸溶解,溶液过滤,滤液冷却结晶,再经脱水,即可得到硼酸。
[0020] 图2介绍了一套能够完成上述工艺的设备:用以盛装热水的容器是反应釜1,反应釜1以电热和/或蒸汽为热源,反应釜设有进口和出口,进口与粉尘上料器相配合,出口通过输送管与压滤机2相连通,压滤机2下面设有接液槽3,接液槽3通过管路与结晶罐4的入口相连。结合图3可见,结晶罐4罐体的四周设有双层壁板围成的水套6,水套6设有进水口7和出水口8的,进水管7和出水管8与冷水源构成循环回路,结晶罐4设有
循环水冷套,结晶罐的出料口通过管路与离心脱水机5相连。
[0021] 工作时,把约含70%硼酐(B2O3)的回收粉尘投入反应釜1中,加水,加水量以能溶解全部硼矸为下限,通过电加热或蒸汽加热或两种热源的结合加热,把反应釜内的水加热至95℃以上,硼酐(B2O3)溶解为硼
酸溶液。而硅、
石墨等其它成分的化合物仍然为固态,反应釜1中形成了以硼酸溶液为主的固溶物。将固溶物通过初滤器,滤除较大颗粒杂质,然后再进入压滤机2过滤。压滤机2可采用市售的板框式压滤机,其
机体是由可折叠的多皱褶
滤布围成的容器,盛装
混合液体后,通过压缩使液体滤出,到下面的接液槽3里面,压滤机2内的杂质适时取出,再把接液槽3中的液体
泵入结晶罐4。通
过冷水冷却罐内溶液,当罐内液体
温度达到30—35℃,硼酸即可形成固态的晶体,然后把结晶液送入离心脱水机5脱水,得到含水4%--7%左右的硼酸,即可用于碳化硼结晶
块的生产。
[0022] 第二种实施例:如图4所示,结晶罐4除了周围的水套6、进水口7、出水口8以外,在罐内还设有至少一套螺旋管9,螺旋管9两端接入水套6,当然也可以单独接出罐体外,与冷水源相接。工作时,螺旋管9与水套6一起进行冷
水循环,其作用是增加罐内的换热面积,提高冷却的效率。
[0023] 第三种实施例:如图5所示的工艺流程,也是把硼酐(B2O3)占70%左右的回收粉尘投入水中,加热使硼矸溶解,再进行压滤,滤出的液体进行两次结晶,在分离去水,得到的湿晶体进行烘干,即得到可用作冶炼原料的硼酸。
[0024] 完成上述工艺的设备如图6所示:反应釜1以电热和/或蒸汽为热源,反应釜设有进口和出口,进口与粉尘上料器相配合,出口通过输送管与压滤机2相连通,压滤机2下面设有接液槽3,接液槽3通过管路与结晶罐4的入口相连。这里结晶罐有两个。结晶罐后面接离心脱水机5,离心脱水机5分别通过管道与烘干机10及母液槽12相连,烘干机与储料仓11相连,母液槽12通过管道与反应釜1相连。
[0025] 工作时,含70%硼酐(B2O3)的回收粉尘投入反应釜1中,加水,加热至95℃以上,硼酐(B2O3)溶解为硼酸溶液。而硅、石墨等其它成分的化合物仍然为固态,将反应釜1中的固溶物通过初滤器后再进入板框压滤机2过滤。滤出液体落到下面的接液槽3里面,压滤机2内的杂质适时取出,接液槽3中的液体泵入结晶罐4。滤液可同时进入两个结晶罐,也可以先进入第一个结晶罐4,再由第一个结晶罐进入第二个结晶罐。前者相当于增大了结晶罐的体积,后者相当于延长了结晶的过程,可视情况选用。罐内液体温度达到30—35℃,硼酸即可形成固态的晶体,然后把结晶液送入离心脱水机5脱水,得到含水4%--7%左右的硼酸,即可用于碳化硼结晶块的生产。分离的
废水里面还含有少量的硼酸,可集中到母液槽12,再送入到反应釜1中重复使用。这样即可实现完全的闭路循环,可认为硼酸得到了完全的利用,还可以节约部分用水。
[0026] 第四种实施例:如图7所示的工艺流程与前例基本一致,反应釜1中加入水和粉尘,加热至95℃后,硼酐(B2O3)溶解为硼酸溶液,而硅、石墨等成分的化合物仍为固态。再通过初滤去除大颗粒,在送入板框压滤机过滤,排出杂质,再将滤液进入结晶罐在30—35℃下经两次冷却结晶,使硼酸结晶成固态。然后进入离心机5脱水,得到含水4%--7%左右的硼酸,即可作为原料投入到碳 化硼结晶块的生产中。被甩出的液体进入地下回收槽用泵打入母液罐,以备下一次投入热水反应釜1中再次提取。所不同的有两点:
[0027] 一、经压滤机滤出的硼酸溶液经测试得到酸度指标,参照硼酸的含酸浓度标准,不足部分加入
硫酸补足。
[0028] 二、按事先测得硼矸量的0.01—0.02%加入结晶剂,结晶剂可采用精制硼矸微小颗粒,即硼矸精,可自制,也可以购买。结晶剂经搅拌均匀散布在溶液中,成为许多结晶的
内核,促使结晶快速进行。
[0029] 实验证明,补酸看显著提高硼酸的质量,加入结晶剂可使结晶时间缩短20%,得率提高3%以上。在硼酸质量较差,结晶时间较长的情况下,可选用。