(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体の頂部に配置された材料入口、２つの液体入口および２つの排気ガス出口、前記本体の底部に配置された２つの材料出口、ならびに前記本体の側壁の内側に設けられた保温チャンバを有する本体であって、
前記材料入口は前記本体の前記頂部の中央に位置し、
前記２つの液体入口の一方は前記材料入口の第１の側にあり、前記２つの液体入口の他方は前記材料入口の第２の側にあり、
前記２つの排気ガス出口の一方は前記材料入口の前記第１の側にあり、前記２つの排気ガス出口の他方は前記材料入口の前記第２の側にあり、
前記２つの材料出口の一方は前記本体の第１の端部に隣接し、前記２つの材料出口の他方は前記本体の第２の端部に隣接し、そして
前記保温チャンバは保温液体入口および保温液体出口を有する、本体と、
前記本体内に設けられ、前記本体の長さ方向に沿って延びる双方向プロペラであって、
第１の軸部および第２の軸部を含む回転軸、
前記回転軸の前記第１の軸部に配置された第１の螺旋羽根、ならびに
前記回転軸の前記第２の軸部に配置された第２の螺旋羽根を含み、前記第１の螺旋羽根の螺旋方向は前記第２の螺旋羽根の螺旋方向と反対であり、前記第１の螺旋羽根は材料を前記回転軸の第１の端部に向けて排出し、前記第２の螺旋羽根は材料を前記回転軸の第２の端部に向けて排出する、双方向プロペラと、
前記回転軸に接続された駆動アセンブリと
を含む、希土類濃縮鉱石を連続的に分解するための装置。
【請求項２】
前記材料入口に関して、前記２つの液体入口は、前記本体の該長さ方向に沿って互いに対向して配置され、前記２つの排気ガス出口は、前記本体の該長さ方向に沿って互いに対向して配置される、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記液体入口は、前記材料入口と前記排気ガス出口との間に配置され、前記排気ガス出口よりも前記材料入口に近い、請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
それぞれが前記本体の上部に水平に配置され、前記液体入口に接続され、複数の液体噴霧孔が設けられた２つの液体噴霧管をさらに含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５】
前記液体噴霧管は、前記本体の幅方向に沿って配置されている、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記複数の液体噴霧孔は、前記液体噴霧管の下部に分布している、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記双方向プロペラが平行に２つ配置されている、請求項１〜６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項８】
前記駆動アセンブリは、２つの前記双方向プロペラの回転軸に接続されたギアと、カップリングを介して前記ギアに接続された減速機と、前記減速機に接続されたモータとを含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項９】
前記本体の該側壁に配置された複数の温度測定部材をさらに含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１０】
前記複数の温度測定部材は、前記本体の該長さ方向に沿って２つの側壁で等間隔に配置されている、請求項９に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
［背景技術］
本開示は、金属加工学の分野に関し、特に、希土類濃縮鉱石を連続的に分解するための装置に関する。
【０００２】
包頭混合鉱石（バストナサイトとモナザイトの混合鉱石）とバストナサイト鉱石は、中国の希土類鉱石の重要な資源である。包頭混合鉱石の特性を考慮すると、そのような鉱石を処理するための既存の工業的方法は、濃硫酸による焼成工程である。この工程は連続的で制御可能であり、大規模生産に適用できる。しかし、工程中、混合鉱石は高温で分解され、鉱石中のトリウムはスラグ中でピロリン酸トリウムに変換され、放射能汚染およびトリウムの浪費をもたらす。さらに、この工程のフッ素および硫黄を含む排気ガスをリサイクルすることは難しい。バストナサイト鉱石の特性を考慮すると、既存の工業的方法は、酸化焼成−塩酸溶解工程などの酸分解工程である。このような工程は安価であるが、継続的に実行することはできない。さらに、スラグおよび廃水中のトリウムおよびフッ素は、それぞれリサイクルが困難であり、環境への汚染をもたらす。
【０００３】
したがって、希土類濃縮鉱石を処理するための既存の手段をさらに改善する必要がある。
［発明の概要］
本開示は、発明者らによる以下の問題点および事実の発見に基づいてなされたものである。
【０００４】
発明者らは、希土類濃縮鉱石の処理方法について研究し、希土類鉱石を分解するために濃硫酸を用いた低温焼成技術を使用することを研究機関が提案していることを発見した。希土類濃縮鉱石は、低温（１５０〜３００℃）で焼成でき、希土類の分解率は９５％以上である。同時に、トリウムの９０％以上が浸出水中に存在するため、希土類濃縮鉱石からトリウム元素を効果的に回収できる。しかし、希土類濃縮鉱石は濃硫酸と反応するため、材料はスラリーから半乾燥状態に変化し、さらにケーキ状の材料を形成し、連続的な動的生産が困難になるため、このような工程技術は生産で広く使用されていない。
【０００５】
これを考慮して、本開示は、希土類濃縮鉱石を連続的に分解するための装置を提供する。このような装置により、希土類濃縮鉱石が効率的かつ連続的に分解され、生産の継続的な運用が確保され、希土類濃縮鉱石の分解速度が大幅に増加する。
【０００６】
一態様において、本開示は、実施形態において、希土類濃縮鉱石を連続的に分解するための装置を提供し、これは、本体の頂部に配置された材料入口、２つの液体入口および２つの排気ガス出口、本体の底部に配置された２つの材料出口、ならびに本体の側壁の内側に設けられた保温チャンバを有する本体であって、材料入口は本体の頂部の中央に位置し、２つの液体入口の一方は材料入口の第１の側にあり、２つの液体入口の他方は材料入口の第２の側にあり、２つの排気ガス出口の一方は材料入口の第１の側にあり、２つの排気ガス出口の他方は材料入口の第２の側にあり、２つの材料出口の一方は本体の第１の端部に隣接し、２つの材料出口の他方は本体の第２の端部に隣接し、保温チャンバは保温液体入口および保温液体出口を有する、本体と、本体に設けられ、本体の長さ方向に沿って延びる双方向プロペラであって、第１の軸部および第２の軸部を含む回転軸、回転軸の第１の軸部に配置された第１の螺旋羽根、ならびに回転軸の第２の軸部に配置された第２の螺旋羽根を含み、第１の螺旋羽根の螺旋方向は第２の螺旋羽根の螺旋方向と反対であり、第１の螺旋羽根は材料を回転軸の第１の端部に向けて排出し、第２の螺旋羽根は材料を回転軸の第２の端部に向けて排出する、双方向プロペラと、回転軸に接続された駆動アセンブリとを含む。
【０００７】
本開示の実施形態による希土類濃縮鉱石を連続的に分解するための装置を用いて、希土類濃縮鉱石が濃硫酸と完全に混合された後、混合物が形成され、材料入口を介して装置に供給され、双方向プロペラによって駆動され、装置の両端に向かって移動される。同時に、工業用水または希酸が液体入口から混合物に噴霧され、濃硫酸を希釈し、大量の熱および蒸気が生成されるため、希土類濃縮鉱石の分解効率が向上する。一方、反応システムの温度は、熱伝達オイルまたは蒸気を保温チャンバを通過させることで維持できる。さらに、双方向プロペラによって駆動されると、混合物は目の粗い多孔性固体に変換され、混合物中の希土類濃縮鉱石の分解速度がさらに増加する。最後に、希土類濃縮鉱石は酸で完全に分解され、材料出口から排出され、分解工程中に生成された排気ガスは、排気ガス出口から排出され、さらに処理される。したがって、このような装置により、希土類濃縮鉱石が効率的かつ連続的に分解され、生産の継続的な運用が確保され、希土類濃縮鉱石の分解速度が大幅に改善する。
【０００８】
加えて、本開示の上記実施形態による希土類濃縮鉱石を連続的に分解するための装置は、以下の追加の技術的特徴をさらに有してもよい。
本開示のいくつかの実施形態では、材料入口に関して、２つの液体入口は、本体の長さ方向に沿って互いに対向して配置され、２つの排気ガス出口は、本体の長さ方向に沿って互いに対向して配置される。
【０００９】
本開示のいくつかの実施形態では、液体入口は、材料入口と排気ガス出口との間に配置され、排気ガス出口よりも材料入口に近い。
本開示のいくつかの実施形態では、装置は、それぞれが本体の上部に水平に配置され、液体入口に接続され、複数の液体噴霧孔が設けられた２つの液体噴霧管をさらに含む。
【００１０】
本開示のいくつかの実施形態において、液体噴霧管は、本体の幅方向に沿って配置される。
本開示のいくつかの実施形態において、複数の液体噴霧孔は、液体噴霧管の下部に分布している。
【００１１】
本開示のいくつかの実施形態では、２つの双方向プロペラが平行に配置されている。
本開示のいくつかの実施形態では、駆動アセンブリは、２つの双方向プロペラの回転軸に接続されたギアと、カップリングを介してギアに接続された減速機と、減速機に接続されたモータとを含む。
【００１２】
本開示のいくつかの実施形態では、装置は、本体の側壁に配置された複数の温度測定部材をさらに含む。
本開示のいくつかの実施形態では、複数の温度測定部材は、本体の長さ方向に沿って２つの側壁で等間隔に配置される。
【００１３】
本開示の実施形態の追加の態様および利点は、一部は以下の説明で与えられ、一部は以下の説明から明らかになり、または本開示の実施形態の実施から学習される。
【００１４】
本開示の実施形態のこれらおよび他の態様および利点は、図面を参照して行われる以下の説明から明らかになり、より容易に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本開示の実施形態による、希土類濃縮鉱石を連続的に分解するための装置を示す概略図である。
【図２】本開示の別の実施形態による、希土類濃縮鉱石を連続的に分解するための装置を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本開示の実施形態を詳細に参照する。同一または類似の要素、および同一または類似の機能を有する要素は、説明全体を通して同様の参照番号で示される。図面を参照して本明細書に記載される実施形態は、説明的、例示的であり、本開示を一般的に理解するために使用される。実施形態は、本開示を限定するものと解釈すべきではない。
【００１７】
説明では、「中央」、「縦」、「横」、「長さ」、「幅」、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「垂直」、「水平」、「頂部」、「底部」、「内側」、「外側」、「軸方向」、「半径方向」および「円周方向」などの用語は、議論下にある図面にその時説明されるまたは示されるような方向を参照するように解釈されるべきである。これらの相対的な用語は、説明の便宜上のものであり、本発明が特定の向きで構築または動作されることを必要とせず、したがって、本開示を限定すると解釈されるものではない。
【００１８】
さらに、「第１」や「第２」などの用語は、説明の目的で本明細書において使用されており、相対的な重要性や有意性を示したり暗示したり、言及されている技術的特徴の量を暗示したりするものではない。したがって、「第１」および「第２」で定義される特徴には、１つ以上のこの特徴を含む場合がある。本開示の説明において、「複数」は、特に明記しない限り、この特徴の２つまたは３つ以上を意味する。
【００１９】
本開示では、特に指定または限定されない限り、「取り付けられた」、「接続された」、「結合された」、「固定された」などの用語は広く使用され、例えば、固定接続、取り外し可能な接続、または一体的接続であってもよく、さらに機械的または電気的な接続であってもよく、さらに直接接続または介在構造を介した間接接続であってもよく、さらに特定の状況に応じて当業者が理解できる２つの要素の内部連通であってもよい。
【００２０】
本開示において、特に指定または限定されない限り、第１の特徴が第２の特徴の「上」または「下」である構造には、第１の特徴が第２の特徴と直接接触する実施形態が含まれてもよく、また、第１の特徴と第２の特徴が互いに直接接触するのではなく、それらの間に形成される追加の特徴を介して接触する実施形態を含んでもよい。さらに、第２の特徴の「上（ｏｎ）」、「上方（ａｂｏｖｅ）」、または「頂部（ｏｎ  ｔｏｐ  ｏｆ）」の第１の特徴は、第１の特徴が第２の特徴のまっすぐまたは斜めに「上（ｏｎ）」、「上方（ａｂｏｖｅ）」、または「頂部（ｏｎ  ｔｏｐ  ｏｆ）」である実施形態を含んでもよく、または単に第１の特徴が第２の特徴より高い高さであることを意味し、一方、第２の特徴の「下（ｂｅｌｏｗ）」、「下方（ｕｎｄｅｒ）」、または「底部（ｏｎ  ｂｏｔｔｏｍ  ｏｆ）」の第１の特徴は、第１の特徴が第２の特徴のまっすぐまたは斜めに「下（ｂｅｌｏｗ）」、「下方（ｕｎｄｅｒ）」、または「底部（ｏｎ  ｂｏｔｔｏｍ  ｏｆ）」である実施形態を含んでもよく、または単に第１の特徴が第２の特徴の高さより低いことを意味する。
【００２１】
一態様では、本開示は、実施形態において、本体１００、双方向プロペラ２００および駆動アセンブリ３００を含む希土類濃縮鉱石を連続的に分解するための装置を提供する。
【００２２】
図１および図２を参照して、本開示の実施形態による希土類濃縮鉱石を連続的に分解するための装置を以下に詳細に説明する。
本開示の一実施形態では、本体１００は、本体１００の頂部に配置された材料入口１０１、２つの液体入口１０２、および２つの排気ガス出口１０３を有する。材料入口１０１は、本体１００の頂部の中央に位置している。２つの液体入口１０２の一方は材料入口１０１の第１の側に位置し、２つの液体入口１０２の他方は材料入口１０１の第２の側に位置する。２つの排気ガス出口１０３の一方は、材料入口１０１の第１の側に位置し、２つの排気ガス出口１０３の他方は、材料入口１０１の第２の側に位置する。本体１００は、本体１００の底部に配置された２つの材料出口１０４を有し、２つの材料出口１０４の一方は本体１００の第１の端部に隣接し、２つの材料出口１０４の他方は本体１００の第２の端部に隣接する。したがって、希土類濃縮鉱石が濃硫酸と完全に混合された後、混合物が形成され、材料入口１０１を介して装置の本体１００に供給され、双方向プロペラ２００によって駆動され、本体１００の長さ方向に沿って装置の両端に向かって移動される。同時に、工業用水または希酸が液体入口１０２を通って混合物に噴霧され、濃硫酸が希釈されて熱が放出されて酸分解反応が促進されるため、混合物が装置の両端に向かって移動する間、希土類濃縮鉱石が完全に分解される。混合物は、本体１００の底部に配置された２つの材料出口１０４を介して装置外に排出され、反応によって生成された排気ガスは、排気ガス出口１０３を介して装置外に排出される。
【００２３】
本開示の特定の実施形態では、材料入口１０１に関して、２つの液体入口１０２は、本体１００の長さ方向に沿って互いに対向して配置され、２つの排気ガス出口１０３は、本体１００の長さ方向に沿って互いに対向して配置される。
【００２４】
本開示の特定の実施形態では、液体入口１０２は、材料入口１０１と排気ガス出口１０３との間に配置され、排気ガス出口１０３よりも材料入口１０１に近い。
本開示の一実施形態では、保温チャンバ（図示せず）は、本体１００の側壁の内側に設けられ、保温液体入口１０５および保温液体出口１０６を有する。したがって、本体１００内の混合物は、熱伝達オイルまたは高温蒸気を保温チャンバに供給することにより保温または加熱され、それにより、希土類濃縮鉱石の分解反応の効率がさらに改善される。
【００２５】
本開示の一実施形態において、双方向プロペラ２００は、本体１００内に設けられ、本体１００の長さ方向に沿って延びる。双方向プロペラ２００は、回転軸２１０、第１の螺旋羽根２２０、および第２の螺旋羽根（図示せず）を含む。回転軸２１０は、第１の軸部（図示せず）および第２の軸部（図示せず）を含む。第１の螺旋羽根２２０は、回転軸２１０の第１の軸部に配置され、第２の螺旋羽根は、回転軸２１０の第２の軸部に配置される。第１の螺旋羽根の螺旋方向は第２の螺旋羽根の螺旋方向と反対であり、第１の螺旋羽根は材料を回転軸の第１の端部に向けて排出し、第２の螺旋羽根は材料を回転軸の第２の端部に向けて排出する。したがって、材料入口１０１から加えられた混合物は、本体のいずれかの端部に移動されてもよく、それにより、希土類濃縮鉱石の分解反応の効率がさらに改善される。
【００２６】
本開示の特定の実施形態では、平行に配置された２つの双方向プロペラ２００がある。したがって、希土類濃縮鉱石の分解反応の効率をさらに向上させることができる。
【００２７】
本開示の実施形態では、駆動アセンブリ３００は回転軸２１０に接続されて、双方向プロペラ２００が回転するように駆動する。
本開示の特定の実施形態では、駆動アセンブリ３００は、ギア３１０、減速機３２０、カップリング３３０、およびモータ３４０を含む。ギア３１０は、２つの双方向プロペラ２００の回転軸２１０に接続されている。減速機３２０は、カップリング３３０を介してギア３１０に接続されている。モータ３４０は、減速機３２０に接続されている。
【００２８】
本開示の一実施形態では、上述のような希土類濃縮鉱石を連続的に分解するための装置は、２つの液体噴霧管４００をさらに含む。各管４００は、本体１００の上部に水平に配置され、液体入口１０２に接続され、複数の液体噴霧孔４１０が設けられている。これに基づいて、液体入口から加えられた工業用水または希酸は、液体噴霧管を介して本体チャンバの内部に向かって噴霧でき、したがって、希土類濃縮鉱石の分解反応の効率がさらに向上する。
【００２９】
本開示の特定の実施形態では、液体噴霧管４００は、本体１００の幅方向に沿って配置され、したがって、希土類濃縮鉱石の分解反応の効率をさらに改善する。
本開示の特定の実施形態では、複数の液体噴霧孔４１０は、液体噴霧管４００の下部に分布している。
【００３０】
本開示の一実施形態では、上述のような希土類濃縮鉱石を連続的に分解するための装置は、本体１００の側壁に配置された複数の温度測定部材５００をさらに含む。したがって、保温チャンバおよび本体内部の温度を温度測定部材５００により検出することができる。
【００３１】
本開示の特定の実施形態では、複数の温度測定部材５００は、本体１００の長さ方向に沿って２つの側壁で等間隔に配置されている。
本開示の一実施形態では、本体において、４つの仮想領域、すなわち、接触領域、エージング領域、焼成領域、および破砕領域が、材料入口から材料出口まで画定される。混合物は、接触領域で工業用水または希酸と接触していてもよく、接触領域で濃硫酸は希釈されて大量の熱および蒸気を生成し、放出された熱は濃硫酸を使用して希土類濃縮鉱石の分解反応を促進でき、混合物はスラリーから半乾燥材料に膨張する。半乾燥材料は、双方向プロペラによって駆動されて、エージング領域に入る。さらに、熱伝達オイルまたは高温蒸気が保温液体入口を通して保温チャンバに加えられるため、本体内の対応する領域の温度が１３０〜２１０℃の範囲まで上昇し（温度は温度測定部材によって測定され、その後自動的に調整される）、このように、濃硫酸による希土類濃縮鉱石のエージング反応を加速する。エージング反応の後、半乾燥材料は多孔性の乾燥材料に変換され、乾燥材料は双方向プロペラのせん断作用により塊から粉末に変わり、焼成領域に入る。同時に、温度を２５０〜２８０℃の範囲に調整して、粉末材料をさらに分解できるようにする。双方向プロペラを繰り返し攪拌することにより、粉末材料を均一に加熱することができ、反応時間を短縮できる。材料の移動に伴い、固体材料は目の粗い多孔質の構造になり、したがって希土類濃縮鉱石の酸分解速度がさらに増加する。最後に、得られた酸分解生成物は材料出口から排出され、反応で生成された排気ガスは排気ガス出口から排出されて貴重なフッ素の回収に使用される。したがって、希土類濃縮鉱石を連続的に分解するための本装置により、希土類濃縮鉱石の酸分解工程中の混合の不均一性および局所的な凝集を回避することができ、濃硫酸を希釈することによって生成される熱を有効に活用し、硫酸で希土類濃縮鉱石を連続的に分解し、したがって連続生産を確保する。
【００３２】
本明細書を通して「実施形態」、「いくつかの実施形態」、「一実施形態」、「別の例」、「例」、「特定の例」または「いくつかの例」への言及は、実施形態または例に関連して説明される特定の特徴、構造、材料または特性が、本開示の少なくとも１つの実施形態または例に含まれることを意味する。したがって、本明細書全体の様々な場所での「いくつかの実施形態では」、「一実施形態では」、「実施形態では」、「別の例では」、「例では」、「特定の例では」、または「いくつかの例では」などの句の出現は、必ずしも本開示の同じ実施形態または例を参照しているわけではない。さらに、特定の特徴、構造、材料、または特性は、１つ以上の実施形態または例において任意の適切な方法で組み合わせることができる。
【００３３】
説明的な実施形態を示し説明したが、当業者は、上記の実施形態が本開示を限定するように解釈すべきではなく、本開示の精神、原理および範囲から逸脱することなく実施形態に変更、代替、および修正を加えることができることを理解するであろう。
【符号の説明】
【００３４】
１００・・・本体、１０１・・・材料入口、１０２・・・液体入口、１０３・・・排気ガス出口、１０４・・・材料出口、１０５・・・保温液体入口、１０６・・・保温液体出口、２００・・・双方向プロペラ、２１０・・・回転軸、２２０・・・第１の螺旋羽根、３００・・・駆動アセンブリ、３１０・・・ギア、３２０・・・減速機、３３０・・・カップリング、３４０・・・モータ、４００・・・液体噴霧管、４１０・・・液体噴霧孔、５００・・・温度測定部材
【図１】
0006829342.tif 000002
【図２】
0006829342.tif 000003