CN107932813B - 一种水相粘土吸附剂成型设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水相粘土吸附剂成型设备，适用于使用聚乙二醇（PVA）作为粘结剂，对粉状粘土进行成型的工艺，包括PVA热熔装置、进料混合装置、成型装置、固化装置和物料输送泵。该发明可以对粉状粘土矿物进行成型，成型为圆球状颗粒，且作为吸附剂在适宜的条件下，在水中多次使用、再生都不会散，解决了PVA粉状粘土成型法量产的问题，可以连续、批量生产成型粘土吸附剂，通过对滴加成型设备的特殊设计，采用特别设计的多次混合、均匀进料、滴出成型方式克服了量产容易发生的空泡、难成球等问题。

Description

一种水相粘土吸附剂成型设备

技术领域

本发明涉及材料加工装置，具体涉及一种水相粘土吸附剂成型设备。

背景技术

吸附工艺在污水处理中应用广泛，粘土矿物因具有独特的层状结构而表现出良好的吸附和离子交换性能，在废水处理中有广阔的应用前景。而且粘土矿物吸附剂来源广泛，价格低廉，一直都被认为是最有应用前景的吸附剂。粘土矿物如累托石、蒙脱石等为粉状结构，需要成型后置于吸附塔中才能用于水处理工程。

粘土矿物成型法现在应用广泛的是针对硅藻土的成型，采用团聚法，但该法成型的硅藻土吸附剂仅能用于对空气污染物的吸附，放在水相中吸附会散开。在污水治理中，最常用的是采用压制成型法制成的活性炭，但其价格高昂且没有选择吸附性。粘土矿物与活性炭不同，由于其具有良好的吸水性和溶胀性，传统的压制成型方法应用于粘土矿物成型时，往往由于粘土吸水溶胀导致成型持续时间不长。因此，针对应用于水相粘土吸附剂的成型，必须使用粘结剂，目前最常见的是使用聚乙二醇（PVA）和羧甲基纤维素钠作为粘结剂。

经过多次对比实验，羧甲基纤维素钠作为粘结剂成型的粘土吸附剂在水中浸泡时间长了之后，颗粒强度显著下降，成型颗粒在水中的停留时间难以超过24h，而以PVA作为粘结剂制成的吸附剂颗粒强度良好，耐水力浸泡、冲击能力也十分优良，能长时间使用和解吸再生。但该方法由于滴加成型过程对物料压力要求较高，规模化生产中各方面严格的条件难以准确控制，因此该法仅停留在实验室小试阶段，还无法规模化生产。

粘土吸附的规模化成型技术一直是抑制粘土吸附剂广泛使用的瓶颈，使得具有良好吸附性能、价格低廉、来源广泛的粘土吸附剂不能大规模使用。因此，设计一种以聚乙二醇为粘结剂的水相粘土吸附剂的成型设备十分必要。

发明内容

为了解决上述背景技术中存在的问题，本发明采用的技术方案如下：包括PVA热熔装置，用于将固态PVA溶解；

进料混合装置，用于将溶解的PVA和矿物粉末混合成熔融态物料；

成型装置，用于将混合好的熔融态物料以水滴的方式滴成球状；

固化装置，位于成型装置下方，用于将成型装置滴下的球状物料凝固成球形颗粒；

物料输送泵，用于将PVA热熔装置溶解的PVA输送到进料混合装置和将进料混合装置混合好的熔融态物料输送到成型装置。

优选的，所述PVA热熔装置包括恒温加热反应筒、进料口、搅拌器和PVA出料管，所述进料口设置在恒温加热反应筒顶部，恒温加热反应筒内设置有搅拌器，恒温加热反应筒一侧设有PVA出料管。

优选的，所述进料混合装置包括PVA进料管、粘土矿加料管、保温反应筒、混料搅拌器和混合料出料管，所述PVA进料管一端通过物料输送泵与PVA热熔装置相连，另一端位于保温反应筒内，所述粘土矿加料管一端位于保温反应筒内，保温反应筒内设置有混料搅拌器，保温反应筒一侧设有混合料出料管。

优选的，所述成型装置包括混合料进料管、外筒、滴头、电动机、物料接收槽、四个导料管和四个均匀布料器，所述混合料进料管一端通过物料输送泵与进料混合装置相连，另一端位于物料接收槽内，所述外筒底部均匀设置有一组小孔，每个小孔下方设有滴头，所述电动机固定安装在成型装置顶部，电动机通过传动杆与物料接收槽相连，且物料接收槽位于外筒内，所述四个导料管分别安装在物料接收槽四周，所述四个均匀布料器分别安装在四个导料管上。

优选的，所述固化装置包括外壳和固化搅拌器，所述固化搅拌器位于外壳内。

优选的，所述均匀布料器包括一级受料仓、二级受料板、三级受料板和挡板，一级受料仓一侧与导料管相连，一级受料仓底板靠近成型装置圆心处较边缘处高，且后侧比前侧高，二级受料板安装在一级受料仓的底板上，二级受料板和一级受料仓的连接处设有三角形的挡板，三级受料板安装在二级受料板上，二级受料板和三级受料板靠近成型装置圆心处均比边缘处高，且后侧均比前侧高。

优选的，所述滴头的下部比上部小。

优选的，所述PVA出料管上设有筛网。

本发明的优点是：1．可以对粉状粘土矿物进行成型，成型为圆球状颗粒，且作为吸附剂在适宜的条件下，在水中多次使用、再生都不会散；

2. 解决了PVA粉状粘土成型法量产的问题，可以连续、批量生产成型粘土吸附剂；

3.通过对滴加成型设备的特殊设计，采用特别设计的多次混合、均匀进料、滴出成型方式克服了量产容易发生的空泡、难成球等问题。

附图说明

图1是本发明一个具体实施例的结构示意图；

图2是成型装置中被电动机带动转动部分的示意图；

图3是均匀布料器详细结构示意图；

图4是均匀布料器侧视图；

图5是均匀布料器物料流向示意图；

图6是成型装置俯视图（不含均匀布料器）；

图7是成型装置俯视图（含均匀布料器）；

图8是滴头局部结构放大图。

图中：1、PVA热熔装置； 1-1、恒温加热反应筒； 1-2、进料口； 1-3、PVA搅拌器； 1-4、PVA出料管；1-5、筛网； 2、进料混合装置； 2-1、PVA进料管； 2-2、粘土矿加料管；2-3、保温反应筒；2-4、混料搅拌器；2-5、混合料出料管； 3、成型装置；3-1、混合料进料管；3-2、外筒；3-3、滴头；3-4、电动机；3-5、物料接收槽；3-6、导料管；3-7、均匀布料器；3-7-1、一级受料仓；3-7-2、二级受料板；3-7-3、三级受料板；3-7-4、挡板；4、固化装置；4-1、外壳；4-2、固化搅拌器；5、物料输送泵。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步地描述。

如图1所示的一种水相粘土吸附剂成型设备，包括PVA热熔装置1、进料混合装置2、成型装置3、固化装置4和物料输送泵5。

PVA热熔装置1包括恒温加热反应筒1-1、进料口1-2、PVA搅拌器1-3和PVA出料管1-4。固态PVA、水和海藻酸钠等物料按比例通过进料口1-2加入恒温加热反应筒1-1中，为了保证PVA的快速充分溶解，反应筒内的温度维持在105±2℃，PVA在90℃时便开始溶解，105±2℃的高温可以使得熔融态物料轻微沸腾，加上PVA搅拌器1-3的搅拌，可以使得颗粒较大的PVA也快速充分溶解；为了防止可能出现的未完全溶解的颗粒PVA堵塞物料输送管路或成型设备的滴口，PVA出料管1-4的进口处设置有筛网1-5，能对未溶解的PVA颗粒进行拦截，工业购买的PVA一般纯度较高，大颗粒PVA并不是杂质，在下一轮加药、加温和持续搅拌的水力冲击或高温溶解的PVA过筛冲击下，大颗粒PVA可溶解。

进料混合装置2包括PVA进料管2-1、粘土矿加料管2-2、保温反应筒2-3、混料搅拌器2-4和混合料出料管2-5，溶解态PVA从PVA出料管1-4中流出，在物料输送泵5的作用下从PVA进料管2-1输送到保温反应筒2-3内，粉状粘土矿物从粘土矿加料管2-2加入，PVA进料管2-1和粘土矿加料管2-2位置相近，加入的过程中可短暂预混，进入保温反应筒2-3后在混料搅拌器2-4的作用下可充分混合，进料混合装置2内的温度维持在100±2℃，溶解的PVA流态化较好，在混料搅拌器2-4的作用下，能够较快的和粉状粘土矿物混合均匀。

成型装置3包括混合料进料管3-1、外筒3-2、滴头3-3、电动机3-4、物料接收槽3-5、四个导料管3-6和四个均匀布料器3-7，其中混合料进料管3-1、外筒3-2和滴头3-3固定不动，物料接收槽3-5、四个导料管3-6和均匀布料器3-7在电动机3-4的带动下匀速缓慢旋转。

如图2所示为成型装置3中被电动机3-4带动转动的部分的示意图。物料接收槽3-5的中心与电动机3-4的传动杆相连，均匀布料器3-7通过导料管3-6和物料接收槽3-5相连。电动机运行时，传动杆带动物料接收槽、导料管和均匀布料器一起转动。

如图3、图4是所示为均匀布料器详细结构示意图和侧视图；图5是均匀布料器物料流向示意图。粘土矿物与PVA的混合物料在物料输送泵5的作用下经混合料进料管3-1，输送到物料接收槽3-5中，然后通过四个导料管3-6分别进入均匀布料器3-7。由于采用滴加方式成球，必须严格控制滴头3-3上的压力和物料层厚度，物料层过厚或压力过大，则物料从滴头以条状方式挤出，难以成球形；物料层过薄或不均匀，则滴出的球会夹带空气，不能生成密实均匀的球体；不同位置滴头上的物料层厚度应相同，否则出来的球会有的大有的小，影响使用；因此，布料必须均匀，且进料速度与滴出物料总量的速度一致。

成球滴出时，物料的温度约为90~95℃，此时物料可塑性强，滴出容易成球，但液体粘度非常高，流动性较差。使用均匀布料器3-7可解决该问题，均匀布料器3-7包括一级受料仓3-7-1、二级受料板3-7-2、三级受料板3-7-3和挡板3-7-4。物料从导料管3-6进入均匀布料器的一级受料仓3-7-1，一级受料仓3-7-1底板外低内高、前低后高，使得进入仓内的物料有一个向外和向前的速度，物料运动方向为v1，使得进料能够快速铺满整个底板。由于靠近导料管3-6处的物料比靠近边缘处的物料所走路程短，容易导致边缘给料速度低于靠近圆心处的给料速度，而且越靠近边缘处，所画圆弧周长越大，相同的给料速度下边缘也会比靠近圆心出薄，因此，一级受料仓3-7-1、二级受料板3-7-2和三级受料板3-7-3都采用靠近成型装置3圆心处高，边缘处底的形式，使得物料加速向边缘流动。此外，一级受料仓3-7-1和二级受料板3-7-2的连接处采用一个靠近圆心处高，边缘低的三角形挡板3-7-4，增加圆心处物料向二级受料板3-7-2流动的阻力，也延长靠近圆心处物料落到滴头所走的路程。通过三级调速和三级均匀，能使得物料最终以一层一层均匀的方式向滴头给料，保证底部物料层的均匀和出球质量。

如图6、图7所示分别为不含均匀布料器的成型装置3俯视图和含均匀布料器的成型装置3的俯视图，四个均匀布料器3-7匀速缓慢转动，向底层均匀给料，筒底的滴头3-3分布均匀，且隔有一定的距离，使得成型装置能均匀的出球且球之间不会相互干扰。

如图8所示为滴头局部结构放大图，滴头位于成型装置筒底，采用上部大，下部小的结构，有利于球颗粒的形成，滴出的球状颗粒由于重力作用下落进入固化装置4，固化装置4由外壳4-1和固化搅拌器4-2组成，外壳4-1内装有由硼酸、氯化钙和碳酸钠组成的稳定液，小球需要在固化装置4中停留24小时，搅拌有助于小球在溶液中悬浮，不会下沉导致底层小球压缩和形变，固化稳定化过程中，小球中的PVA从外向内开始凝结固化，最终达到成型吸附剂所需的强度。

Claims (3)

1.一种水相粘土吸附剂成型设备，其特征在于，包括：

PVA热熔装置（1），用于将固态PVA溶解；

进料混合装置（2），用于将溶解的PVA和矿物粉末混合成熔融态物料；

成型装置（3），用于将混合好的熔融态物料以水滴的方式滴成球状；

固化装置（4），位于成型装置（3）下方，用于将成型装置（3）滴下的球状物料凝固成球形颗粒；

物料输送泵（5），用于将PVA热熔装置（1）溶解的PVA输送到进料混合装置（2）和将进料混合装置（2）混合好的熔融态物料输送到成型装置（3）；

所述PVA热熔装置（1）包括恒温加热反应筒（1-1）、进料口（1-2）、PVA搅拌器（1-3）和PVA出料管（1-4），所述进料口（1-2）设置在恒温加热反应筒（1-1）顶部，恒温加热反应筒（1-1）内设置有PVA搅拌器（1-3），恒温加热反应筒（1-1）一侧设有PVA出料管（1-4）；

所述进料混合装置（2）包括PVA进料管（2-1）、粘土矿加料管（2-2）、保温反应筒（2-3）、混料搅拌器（2-4）和混合料出料管（2-5），所述PVA进料管（2-1）一端通过物料输送泵（5）与PVA热熔装置（1）相连，另一端位于保温反应筒（2-3）内，所述粘土矿加料管（2-2）一端位于保温反应筒（2-3）内，保温反应筒（2-3）内设置有混料搅拌器（2-4），保温反应筒（2-3）一侧设有混合料出料管（2-5）；

所述成型装置（3）包括混合料进料管（3-1）、外筒（3-2）、滴头（3-3）、电动机（3-4）、物料接收槽（3-5）、四个导料管（3-6）和四个均匀布料器（3-7），所述混合料进料管（3-1）一端通过物料输送泵（5）与进料混合装置（2）相连，另一端位于物料接收槽（3-5）内，所述外筒（3-2）底部均匀设置有一组小孔，每个小孔下方设有滴头（3-3），所述电动机（3-4）固定安装在成型装置（3）顶部，电动机（3-4）通过传动杆与物料接收槽（3-5）相连，且物料接收槽（3-5）位于外筒（3-2）内，所述四个导料管（3-6）分别安装在物料接收槽（3-5）四周，所述四个均匀布料器（3-7）分别安装在四个导料管（3-6）上；

所述固化装置（4）包括外壳（4-1）和固化搅拌器（4-2），所述固化搅拌器（4-2）位于外壳（4-1）内；

所述均匀布料器（3-7）包括一级受料仓（3-7-1）、二级受料板（3-7-2）、三级受料板（3-7-3）和挡板（3-7-4），一级受料仓（3-7-1）一侧与导料管（3-6）相连，一级受料仓（3-7-1）底板靠近成型装置（3）圆心处较边缘处高，且后侧比前侧高，二级受料板（3-7-2）安装在一级受料仓（3-7-1）的底板上，二级受料板（3-7-2）和一级受料仓（3-7-1）的连接处设有三角形的挡板（3-7-4），三级受料板（3-7-3）安装在二级受料板（3-7-2）上，二级受料板（3-7-2）和三级受料板（3-7-3）靠近成型装置（3）圆心处均比边缘处高，且后侧均比前侧高。

2.如权利要求1所述的一种水相粘土吸附剂成型设备，其特征在于，所述滴头（3-3）的下部比上部小。

3.如权利要求2所述的一种水相粘土吸附剂成型设备，其特征在于，所述PVA出料管（1-4）上设有筛网（1-5）。