一种碳化硼冶炼烟气硼矸回收设备及其回收方法与流程

专利2025-06-26  19


本发明涉及碳化硼生产,尤其涉及一种碳化硼冶炼烟气硼矸回收设备及其回收方法。


背景技术:

1、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,还其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。

2、日前,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。

3、碳化硼的冶炼过程中,会产生大量的烟气,每生产一吨碳化硼,就会产生1.3吨的烟气,并且携带几百度的高温气体,直接排放势必造成环境污染。

4、目前,本领域通过布袋过滤法对烟气进行过滤,使烟气中大于布袋过滤精度的固体含硼研b2o3被分离出,并通入水中成为硼矸溶液,再对硼矸溶液进行过滤,即可分离出杂质,滤得纯度较高的硼矸溶液,再将硼矸溶液降温结晶,去除水分,得到纯度较高的硼酸。

5、然而,上述方法存在的问题是硼研b2o3的获取率低,具体约80%颗粒直径小于布袋过滤精度的固体硼研b2o3无法被布袋收集,进而被排放出造成环境污染。

6、有鉴于此,特提出本发明。


技术实现思路

1、为此,本发明提供一种碳化硼冶炼烟气硼矸回收设备及其回收方法,通过将未过滤的含硼矸的烟气通入回收设备的分离腔和溶解腔,依次进行烟气中杂质的沉降分离和压滤渗析,得到纯度较高的硼矸溶液,实现了对烟气中硼矸的高获取率,进而避免了硼矸排放造成的环境污染,提高了硼矸的回收利用效益。

2、本发明还通过压滤件的碾压片和卧式罐体的碾压筋配合碾碎小颗粒杂质,避免了杂质的体积较大、动力较小而粘附于渗析膜上,难以随水流与渗析膜分离,造成渗析膜的堵塞。

3、为实现上述目的,本发明提出一种碳化硼冶炼烟气硼矸回收设备,包括:

4、卧式罐体,其内部设有互相连通的分离腔和溶解腔;所述分离腔的顶部设有进烟气口、底部设有收集槽和隔离盖,所述分离腔进行烟气和大颗粒杂质的沉降分离后,隔离盖覆盖收集槽,以隔离收集槽中的大颗粒杂质;所述溶解腔设有出液口,所述出液口设有渗析膜;

5、离心泵,用于将所述分离腔中溶解烟气的硼矸溶液吸入所述溶解腔;

6、压滤件,设置于所述溶解腔中,所述压滤件的侧壁上倾斜设置碾压片,所述溶解腔的侧壁上具有至少两个呈螺旋状设置的碾压筋;

7、所述压滤件旋转时,所述碾压片的不同区域沿其倾斜方向依次接触碾压筋,用以将所述硼矸溶液中的、未在分离腔沉降分离的小颗粒杂质碾碎;

8、所述压滤件向渗析膜移动时,将所述硼矸溶液压滤渗析过渗析膜,用以进行硼矸溶液和小颗粒杂质的分离。

9、进一步地,所述分离腔、溶解腔和渗析膜均水平设置于一条直线上,所述渗析膜远离溶解腔的一侧设置所述离心泵的安装腔,所述离心泵的泵吸室的开口密封连接所述渗析膜;

10、所述进烟气口设有三通阀,通过切换所述三通阀的不同进口,以切换向所述分离腔通入烟气或水;

11、所述压滤件向渗析膜移动、进行硼矸溶液的压滤渗析时,所述三通阀关闭,所述分离腔和溶解腔形成密封腔室,所述离心泵的泵吸室产生负压,用以加快硼矸溶液的压滤渗析速率。

12、进一步地,所述泵吸室内设有用于产生负压的叶轮组件;

13、所述压滤件的中心设置驱动其旋转的转轴,其接触渗析膜的一侧为设有通孔的压滤板;

14、所述叶轮组件的驱动轴上设有控制其是否连接所述转轴的插接件,所述驱动轴连接所述转轴且转动时,所述压滤件至少被所述硼矸溶液推动。

15、进一步地,所述压滤件朝向分离腔的一侧设置进液板,所述进液板上设置口径沿其轴向逐渐缩小的进液口;

16、所述进液口用以加速所述硼矸溶液的通过速度,以对所述进液板产生推力。

17、尤其,所述压滤件加快了其将硼矸溶液压滤渗析过渗析膜的速率。

18、进一步地,所述分离腔内设有驱动组件,所述驱动组件与所述进液板连接、用以推动压滤件向渗析膜移动。

19、进一步地,所述驱动组件为磁性组件,包括互相接触和分离的可变磁通器和磁吸部;

20、所述可变磁通器设置于所述分离腔远离进液板的侧壁上,所述磁吸部与所述进液板固定连接。

21、尤其,所述分离腔既可实现烟气和大颗粒杂质的沉降分离,还可用于产生推动压滤件进行压滤渗析的动力,实现了一腔多用。

22、本发明还提供一种碳化硼冶炼烟气硼矸的回收方法,包括以下步骤:

23、步骤s1、向所述分离腔通入烟气后,所述分离腔和溶解腔保持第一设定时长的静止状态,用以在分离腔中进行烟气和大颗粒杂质的沉降分离;

24、步骤s2、所述隔离盖覆盖收集槽后,向所述分离腔通入液体,形成溶解烟气的硼矸溶液,所述压滤件旋转以将所述硼矸溶液中的、未在分离腔沉降分离的小颗粒杂质碾碎;

25、步骤s3、所述压滤件向渗析膜移动将所述硼矸溶液压滤渗析过渗析膜。

26、进一步地,在所述步骤s2中,以第一离心速率开启所述离心泵,所述离心泵将大部分的硼矸溶液吸入所述溶解腔;

27、在所述步骤s3中,以大于第一离心速率的第二离心速率开启所述离心泵,所述离心泵将硼矸溶液完全吸过所述渗析膜。

28、进一步地,所述离心泵的驱动轴上设有控制其是否连接压滤件的插接件;

29、所述步骤s2包括:

30、步骤s21、在第二设定时长中,插接件不连接压滤件,所述离心泵以第一离心速率保持开启,以将大部分的硼矸溶液吸入所述溶解腔;

31、步骤s22、在第三设定时长中,插接件连接压滤件,所述离心泵以第一离心速率保持开启,以将所述小颗粒杂质碾碎。

32、进一步地,所述分离腔内设有驱动组件,所述驱动组件为磁性组件,包括互相接触和分离的可变磁通器和磁吸部;

33、在所述步骤s3中,所述可变磁通器循环保持第一磁性和第二磁性,所述第一磁性与所述磁吸部相斥、推远所述压滤件,所述第二磁性与所述磁吸部相吸、吸近所述压滤件。

34、与现有技术相比,本发明的有益效果在于,

35、1、通过将未过滤的含硼矸的烟气通入回收设备的分离腔和溶解腔,依次进行烟气中杂质的沉降分离和压滤渗析,得到纯度较高的硼矸溶液,实现了对烟气中硼矸的高获取率,进而避免了硼矸排放造成的环境污染,提高了硼矸的回收利用效益。

36、2、还通过压滤件的碾压片和卧式罐体的碾压筋配合碾碎小颗粒杂质,避免了杂质的体积较大、动力较小而粘附于渗析膜上,难以随水流与渗析膜分离,造成渗析膜的堵塞。

37、3、还通过压滤件,加快了其将硼矸溶液压滤渗析过渗析膜的速率。

38、4、通过分离腔中设置驱动组件,使所述分离腔既可用于烟气和大颗粒杂质的沉降分离,还可用于产生推动压滤件进行压滤渗析的动力,实现了一腔多用。


技术特征:

1.一种碳化硼冶炼烟气硼矸回收设备,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的碳化硼冶炼烟气硼矸回收设备,其特征在于,

3.根据权利要求2所述的碳化硼冶炼烟气硼矸回收设备,其特征在于,

4.根据权利要求3所述的碳化硼冶炼烟气硼矸回收设备,其特征在于,

5.根据权利要求4所述的碳化硼冶炼烟气硼矸回收设备,其特征在于,

6.根据权利要求5所述的碳化硼冶炼烟气硼矸回收设备,其特征在于,

7.一种碳化硼冶炼烟气硼矸回收设备的回收方法,其特征在于,所述回收方法采用如权利要求1至6任一项所述的碳化硼冶炼烟气硼矸回收设备,所述回收方法包括以下步骤:

8.根据权利要求7所述的碳化硼冶炼烟气硼矸的回收方法,其特征在于,

9.根据权利要求8所述的碳化硼冶炼烟气硼矸的回收方法,其特征在于,所述离心泵(3)的驱动轴上设有控制其是否连接压滤件(2)的插接件(31);

10.根据权利要求7至9中任一项所述的碳化硼冶炼烟气硼矸的回收方法,其特征在于,所述分离腔(12)内设有驱动组件(4),所述驱动组件(4)为磁性组件,包括互相接触和分离的可变磁通器(42)和磁吸部(43);


技术总结
本发明涉及碳化硼生产技术领域,尤其涉及一种碳化硼冶炼烟气硼矸回收设备及其回收方法,包括:卧式罐体,其内部设有分离腔和溶解腔;分离腔的顶部设有进烟气口、底部设有收集槽和隔离盖,在分离腔中进行烟气和大颗粒杂质的沉降分离后,隔离盖覆盖收集槽;溶解腔的出液口设有渗析膜;离心泵,用于将分离腔中溶解烟气的硼矸溶液吸入溶解腔;压滤件,设置于溶解腔中,向渗析膜移动时,将硼矸溶液压滤渗析过渗析膜,以进行硼矸溶液和小颗粒杂质的分离。本发明通过在分离腔和溶解腔中依次进行烟气中杂质的沉降分离和压滤渗析,得到纯度较高的硼矸溶液,实现了硼矸的高获取率,避免了硼矸排放的环境污染,提高了硼矸的回收利用效益。

技术研发人员:董世昌
受保护的技术使用者:武汉美琪林新材料有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/12/17
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