CN108031416B - 一种制备碳酸钴的溢流系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种制备碳酸钴的溢流系统，包括：反应釜和溢流槽；所述反应釜的罐体上部设有溢流口，且所述溢流口与所述溢流槽的罐体上部的第一开口连通，且所述溢流口比所述第一开口高第一预设范围；所述溢流槽的底部设有第二开口，且所述第二开口通过第一循环泵与所述反应釜的第三开口相连。通过将反应釜的溢流口设置在罐体上部，且溢流口比溢流槽上的第一开口高第一预设范围，以及通过循环泵将溢流槽底部的第二开口与反应釜的第三开口相连，即该溢流系统采用强制循环，使得从反应釜的溢流口流出至溢流槽的物料强制循环至反应釜内，以满足制备碳酸钴的工艺过程中的物料要求，进而制备出符合形貌特征的碳酸钴。

Description

一种制备碳酸钴的溢流系统

技术领域

本发明涉及碳酸钴生成设备技术领域，更具体地，涉及一种制备碳酸钴的溢流系统。

背景技术

碳酸钴是一种红色单斜晶系结晶或粉末。有毒，刺激眼睛、呼吸系统和皮肤。主要用作选矿剂、催化剂、伪装涂料的颜料、饲料、微肥、陶瓷及生产氧化钴的原料。碳酸钴主要用作制氯化钴、硫酸钴、氧化钴、金属钴及环烷酸钴。也用作制变色颜料、玻璃颜料、陶瓷、饲料微量元素添加剂和微量元素肥料。用作制造氧化钴，是制造锂电池正极材料的原料。陶瓷工业用作着色剂，用于钴盐制造和瓷器的着色。采矿业中用作选矿剂。有机工业用于制造催化剂、伪装涂料和化学温度指示剂。农业上用作微量元素肥料。分析化学中用作分析试剂。

目前，制备碳酸钴时采用的溢流系统为自溢流式，即，在反应釜的下部侧面设置溢流口，且该溢流口与溢流槽下部侧面的开口相通。当反应釜中的物料液位高于溢流槽中的物料液位时，反应釜中的物料自动流入溢流槽。当流入溢流槽中的物料的液位超过反应釜中的物料液位时，溢流槽中的物料又再次流入反应釜中。

但是，目前制备碳酸钴时采用的溢流系统，在反应釜中的物料液位与溢流槽中的物料液位一致时，则溢流槽中的物料不会流入反应釜中参与反应，因此导致物料反应不均匀；有时甚至会导致反应釜中的物料不足，而不能生产满足要求的碳酸钴。

发明内容

针对上述的技术问题，本发明提供一种制备碳酸钴的溢流系统。

根据本发明的一方面提供一种制备碳酸钴的溢流系统，包括：反应釜和溢流槽；所述反应釜的罐体上部设有溢流口，且所述溢流口与所述溢流槽的罐体上部的第一开口连通，且所述溢流口比所述第一开口高第一预设范围；所述溢流槽的底部设有第二开口，且所述第二开口通过第一循环泵与所述反应釜的第三开口相连。

其中，所述溢流系统，还包括精密过滤器，所述精密过滤器的罐体上部的进口与所述溢流槽的罐体上部的第四开口相连，且所述精密过滤器的罐体上部的进口比所述第四开口低第二预设范围；所述精密过滤器的底部出口通过第二循环泵与所述反应釜的第五开口相连。

其中，所述溢流槽内部设有竖直的中间隔板，且所述中间隔板的高度与所述溢流槽的罐体的高度相当。

其中，所述溢流槽内部设有竖直的中间隔板，且所述中间隔板的高度与所述溢流槽的罐体的高度相当；以及，当所述中间隔板的厚度小于第三预设范围时，在所述中间隔板面向所诉第四开口侧与所述溢流槽的罐体之间，设置至少一个支撑板。

其中，所述溢流槽的底部且邻近所述第二开口处设有横向搅拌器。

其中，所述溢流槽的罐体为方形罐体，所述溢流槽的底部为由四个倒三角形斜面构成的四棱锥；且所述倒三角形的底边长度，与对应的所述方形罐体的边的长度相等。

其中，所述溢流槽的罐体为圆形罐体，所述溢流槽的底部为上粗下细的圆锥体；且所述圆锥体的大口直径与所述圆形罐体的直径相等。

其中，连接所述溢流口与所述第一开口的管道伸入所述溢流槽的罐体内部；连接所述第一循环泵的出口与所述反应釜的第三开口的管道伸入所述反应釜的罐体下部。

其中，所述四棱锥的斜面与垂直平面的夹角为15-35°。

其中，所述圆锥体的锥面与垂直平面的夹角为30-50°。

本发明提供的一种制备碳酸钴的溢流系统，通过将反应釜的溢流口设置在罐体上部，且溢流口比溢流槽上的第一开口高第一预设范围，以及通过循环泵将溢流槽底部的第二开口与反应釜的第三开口相连，即该溢流系统采用强制循环，使得从反应釜的溢流口流出至溢流槽的物料强制循环至反应釜内，以满足制备碳酸钴的工艺过程中的物料要求，进而制备出符合形貌特征的碳酸钴。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的制备碳酸钴的溢流系统的示意图；

图2为本发明另一实施例提供的制备碳酸钴的溢流系统的示意图；

图3a为图1所示的制备碳酸钴的溢流系统中的方形溢流槽的主视图；

图3b为图1所示的制备碳酸钴的溢流系统中的方形溢流槽的俯视图；

图4a为图1所示的制备碳酸钴的溢流系统中的圆形溢流槽的主视图；

图4b为图1所示的制备碳酸钴的溢流系统中的圆形溢流槽的俯视图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例提供的制备碳酸钴的溢流系统的示意图，如图1所示，该溢流系统包括：反应釜1和溢流槽2；所述反应釜1的罐体上部设有溢流口，且所述溢流口与所述溢流槽2的罐体上部的第一开口连通，且所述溢流口比所述第一开口高第一预设范围；所述溢流槽2的底部设有第二开口，且所述第二开口通过第一循环泵3与反应釜1的第三开口相连。

其中，溢流槽是用于存储从反应釜中溢出的物料的储罐。

具体地，将反应釜1的溢流口设置在罐体上部，则反应釜1中需存储一定量的物料后，才会使反应釜1内的物料从在溢流口流出至溢流槽2。将反应釜1的溢流口设置得比第一开口高，是为了反应釜1内的物料可以较方便的从溢流口流出至溢流槽2，提高了溢流系统的溢流效率，例如，将反应釜1的溢流口设置得比第一开口高10-20cm。在溢流槽2的底部设置第二开口，即第二开口为溢流槽2的出口，使得溢流槽2内部的物料可以通过该第二开口流出；以及结合第一循环泵3将溢流槽2内的物料泵送至反应釜1内，达到反应所需的物料要求。

在制备碳酸钴的过程中，将氯化钴溶液和碳酸氢铵溶液加入反应釜1中，并在反应釜中生成碳酸钴，但是生成满足形貌特征的碳酸钴需要一定的时间和物料。则当反应釜1内的液位达到溢流口时，开启第一循环泵3；同时，氯化钴溶液、碳酸氢铵溶液以及生成的碳酸钴的混合溶液，从反应釜1的溢流口流出至溢流槽2内。碳酸钴会在溢流槽2内沉淀下来，且为了使反应釜1内的物料满足生成要求，则将溢流槽2内沉淀下来的碳酸钴，从溢流槽2底部的第二开口通过第一循环泵3泵送至反应釜1内继续反应。当反应釜1内的物料液位再次达到溢流口，且反应釜1中制备的碳酸钴形貌特征还未达到要求时，则反应釜1内的混合溶液再次从溢流口流出至溢流槽2内。且碳酸钴在溢流槽2内再次沉淀下来，然后再次通过第一循环泵3泵送至反应釜1内。一直循环直到碳酸钴的形貌特征满足要求为止。

在本发明实施例中，通过将反应釜的溢流口设置在罐体上部，且溢流口比溢流槽上的第一开口高第一预设范围，以及通过循环泵将溢流槽底部的第二开口与反应釜的第三开口相连，即该溢流系统采用强制循环，使得从反应釜的溢流口流出至溢流槽的物料强制循环至反应釜内，以满足制备碳酸钴的工艺过程中的物料要求，进而制备出符合形貌特征的碳酸钴。

在上述实施例的基础上，结合图2，所述溢流系统，还包括精密过滤4，所述精密过滤器4的罐体上部的进口与所述溢流槽2的罐体上部的第四开口相连，且所述精密过滤器4的罐体上部的进口比所述第四开口低第二预设范围；所述精密过滤器4的底部出口通过第二循环泵5与所述反应釜1的第五开口相连。

其中，精密过滤器的筒体外壳一般采用不锈钢衬塑、钛材等材质制造，内部采用PP熔喷、线烧、折叠、钛滤芯、活性炭滤芯等管状滤芯作为过滤元件，根据不同的过滤介质及设计工艺选择不同的过滤元件，以达到出水水质的要求。精密过滤器用于各种悬浮液的固液分离，环境要求比较高的，过滤精度比较高的药液过滤，适用范围广，适用于医药、食品、化工、环保、水处理等工业领域。其罐体材质可分为玻璃钢罐、碳钢罐、不锈钢罐，也可根据用户要求制作。还可根据反应的实际情况，控制精密过滤器的过滤精度，比如将过滤精度控制为0.1-1.5μm等。具体地，在溢流槽2的罐体上部设置第四开口，即该第四开口相当于溢流槽2的溢流口，且该第四开口与精密过滤器4的罐体上部的进口相连，则当溢流槽2中的母液(即，氯化钴溶液和碳酸氢铵溶液)和碳酸钴的混合液液位超过第四开口时，混合液从第四开口流出至精密过滤器4。且精密过滤器4的罐体上部的进口比第四开口低第二预设范围，例如，精密过滤器4的进口比溢流槽2的溢流口(即，第四开口)低10-25cm左右，使得溢流槽2内的混合液可以较方便的从第四开口流出至精密过滤器4内。混合液在精密过滤器4内通过过滤和浓缩，使得混合液中的碳酸钴沉淀下来，然后通过第二循环泵5从精密过滤器5的底部出口,将碳酸钴泵送至反应釜1内继续反应，以使反应釜1内的物料满足工艺要求，可以提高生产满足形貌特征的碳酸钴的效率。

在本发明实施例中，通过设置精密过滤器，以及将溢流槽的罐体上部的第四开口与精密过滤器的罐体上部的进口相连，精密过滤器的底部出口通过第二循环泵与反应釜的第五开口相连，使得溢流槽内的物料可以通过第四开口溢出至精密过滤器，并通过精密过滤器过滤和浓缩，以提高生成满足形貌特征的碳酸钴的效率；同时，将精密过滤器内的物料全部泵送至反应釜内，保证了反应釜内物料的需求。

在上述各实施例的基础上，所述溢流槽2内部设有竖直的中间隔板，且所述中间隔板的高度与所述溢流槽2的罐体的高度相当；以及当所述中间隔板的厚度小于第三预设范围时，在所述中间隔板面向所诉第四开口侧与所述溢流槽2的罐体之间，设置至少一个支撑板。

具体地，由于从反应釜1的溢流口流出至溢流槽2的母液和碳酸钴的混合液具有一定的动能，通过在溢流槽2的内部设置长度与溢流槽2的罐体长度相当的竖直的中间隔板，可以起到阻挡混合液进入精密过滤器4的进口的作用。例如，将中间隔板的高度与溢流槽2的罐体高度设为相等；或者，中间隔板的高度比溢流槽2的罐体高度略小(例如，略小5-15cm)、略大(例如，略大5-15cm)。则使得从反应釜1的溢流口流出的混合液全部流入溢流槽2靠近反应釜1的一侧内，避免了反应釜1内的混合液从溢流口冲入精密过滤器4的进口，以导致流入精密过滤器4内的混合液未经过初步沉淀。

并且为了使得中间隔板不被物料冲击而变形，当中间隔板的厚度小于第三预设范围时，例如，当中间隔板的厚度小于15-25mm时，在中间隔板面向第四开口的一侧(即，溢流槽的另一侧)与溢流槽2的罐体之间设置至少一个支撑板，例如，在溢流槽2的另一侧设置一上一下的两个支撑板等，该支撑板对中间隔板起支撑作用。

并且，将中间隔板的长度设置为与溢流槽2的罐体长度相当，可以增加碳酸钴在溢流槽2内的行程，即混合液先流入溢流槽2靠近反应釜1的一侧内，然后流至溢流槽2靠近精密过滤器4的一侧。同时，混合液中的碳酸钴由于密度较大会沉淀下来，即，溢流槽2具有初步沉淀作用。沉淀下来的碳酸钴，则通过第一循环泵3从溢流槽2底部的第二开口泵送至反应1内继续进行反应。保证了反应釜1内的物料需求，同时避免了溢流槽底部发生堵塞的情况。并且为了不使溢流槽2底部的第二开口发生堵塞，可以将第二开口的直径设置为DN50-DN100。

随着流至溢流槽2另一侧的混合料液增多，当溢流槽2另一侧的混合液的液位达到第四开口的高度时，则开启第二循环泵5；同时溢流槽2另一侧的混合液从第四开口流出至精密过滤器4。流至精密过滤器4内的混合液，则在精密过滤器4内进行过滤和浓缩，以提高混合料液的固含量(即，混合料液中碳酸钴的含量)。沉淀下来的碳酸钴，则使得通过第二循环泵5从精密过滤器4的出口泵送至反应釜1内继续反应，以缩短制备符合形貌特征的碳酸钴的时间，提高反应体系的产量，达到提高效率的目的。

在本发明实施例中，通过在溢流槽的内部设置与溢流槽的罐体长度相当的竖直中间隔板，避免了反应釜内的物料直接冲入精密过滤器的进口；同时使得物料在溢流槽内的行程变长，增加了物料在溢流槽内的停留时间，进而使得物料中的大颗粒物料可以沉淀在溢流槽的底部，并通过第一循环泵从溢流槽的第二开口泵送至反应釜内，提高了生成符合形貌特征的碳酸钴的效率。

在上述各实施例的基础上，所述溢流槽的底部且邻近所述第二开口处设有横向搅拌器。

其中，搅拌器是使液体、气体介质强迫对流并均匀混合的器件。搅拌器的类型、尺寸及转速，对搅拌功率在总体流动和湍流脉动之间的分配都有影响。一般说来，涡轮式搅拌器的功率分配对湍流脉动有利，而旋桨式搅拌器对总体流动有利。对于同一类型的搅拌器来说，在功率消耗相同的条件下，大直径、低转速的搅拌器，功率主要消耗于总体流动，有利于宏观混合。小直径、高转速的搅拌器，功率主要消耗于湍流脉动，有利于微观混合。

具体地，经过溢流槽2初步沉淀下来的碳酸钴，在通过第一循环泵3从溢流槽2底部的第二开口排出之前，先通过溢流槽2的底部且邻近第二开口处的横向搅拌器搅拌，使得碳酸钴的流动性增加，则避免了在溢流槽2底部发生结块现象。从而使得溢流槽2底部的碳酸钴，可以较顺畅的通过第一循环泵3泵送至反应釜1内，提高了工艺过程的效率，同时，增加了碳酸钴的利用率。泵送至反应釜1内的碳酸钴，继续反应生成满足形貌特征的碳酸钴，提高了碳酸钴的生成效率。

在本发明实施例中，通过在溢流槽的底部且邻近第二开口处设置横向搅拌器，提高溢流槽底部物料的流动性，避免了溢流槽底部发生结块的现象，增加了物料的利用率，同时也提高了碳酸钴的生成效率。

在上述各实施例的基础上，所述溢流槽2的罐体为方形罐体，所述溢流槽2的底部为由四个倒三角形斜面构成的四棱锥；且所述倒三角形的底边长度，与对应的所述方形罐体的边的长度相等。

其中，方形是长方形和正方形的总称。

具体地，结合图3a和图3b，将溢流槽2的罐体设置为方形罐体，与该方形罐体对应的溢流槽2底部形状为由四个倒三角形斜面构成的四棱锥，且倒三角形的底边长度与对应的方形罐体的边的长度相等。若该方形罐体为正方形罐体，则四个倒三角形的底边长度相同，即由该四个倒三角形斜面构成的四棱锥为正四棱锥，即溢流槽2的底部为底边与该正方形的边长相等的正四棱锥。若该方形罐体为长方形罐体，由于长方形罐体的边长不完全相同，则四个倒三角形的底边长度不完全相同，即由该四个底部长度不完全相同的倒三角形斜面构成的四棱锥作为溢流槽的底部。将溢流槽2的底部设置四棱锥可以减少底部物料的堆积和结块等问题。

在上述各实施例的基础上，结合图4a和图4b，所述溢流槽2的罐体为圆形罐体，所述溢流槽2的底部为上粗下细的圆锥体；且所述圆锥体的大口直径与所述圆形罐体的直径相等。

具体地，将溢流槽2的罐体设置为圆形罐体，与该圆形罐体对应的溢流槽2的底部为圆锥体，且该圆锥体的大口直径与圆形罐体的直径相等。且由于圆形溢流槽的底部较光滑、没有转角和连接部位等，则圆形溢流槽底部较少发生结块现象。

在上述各实施例的基础上，连接所述溢流口与所述第一开口的管道伸入所述溢流槽2的罐体内部；连接所述第一循环泵3的出口与所述反应釜1的第三开口的管道伸入所述反应釜1的罐体下部。

具体地，将连接反应釜1的溢流口与溢流槽2的第一开口的管道伸入溢流槽2的罐体内部，进一步减少混合液对中间隔板的冲击。并且该管道伸入溢流槽2的罐体内部的长度不能太长，以超过第一开口10-20cm为宜，这样可在减少物料对中间隔板的冲击的同时，不减少混合液在溢流槽2内的行程，进而使得混合液中的碳酸钴可以较大程度地在溢流槽2内沉淀。沉淀在溢流槽2底部的碳酸钴通过第一循环泵3泵送至反应釜1内，继续反应生成符合形貌特征的碳酸钴。

并且，将连接第一循环泵3的开口与反应釜1的第三开口的管道伸入反应釜1的罐体下部，使得从溢流槽2底部通过第一循环泵3泵送至反应釜1内的碳酸钴，直接输送至反应釜1的底部，这样使得被泵送至反应釜的碳酸钴可以在反应釜1内停留较长时间，即，提高碳酸钴的反应时间，使得反应釜1内生成的碳酸钴更符合形貌特征，提高反应釜1的产能。若反应釜1内的碳酸钴的液位在达到反应釜1的溢流口的高度时，碳酸钴的形貌特征仍然不能满足要求，则再次将反应釜1内的碳酸钴和母液，从反应釜1的溢流口流出至溢流槽2内，然后通过第一循环泵3，将经溢流槽2初步沉淀的碳酸钴泵送至反应釜1内继续进行反应。

在本发明实施例中，通过将连接溢流口与第一开口的管道伸入所述溢流槽的罐体内部，减少物料对中间隔板的冲击，从而增加中间隔板的使用寿命；同时也不减少物料在溢流槽内的行程，提高生成符合形貌的碳酸钴效率。以及，通过将连接第一循环泵的出口与反应釜的第三开口的管道伸入反应釜的罐体下部，使得泵送至反应釜内的物料可以在反应釜内停留较长时间，使得反应釜内的碳酸钴更符合形貌特征，进而提高反应釜的产能。

在上述各实施例的基础上，所述四棱锥的斜面与垂直平面的夹角为15-35°。

具体地，将方形溢流槽的底部的四棱锥的斜面，与垂直平面的夹角设置为15-35°，使得方形溢流槽底部的斜面不会过陡或过平缓；进而使得经溢流槽2沉淀下来碳酸钴，可以将顺畅的从溢流槽2的底部，通过第一循环泵3泵送至反应釜1内；同时，也使得混合液能够较顺畅的从中间隔板的一侧流至中间隔板的另一侧。提高溢流槽2的实用性，还可以提高生成效率。

在上述各实施例的基础上，所述圆锥体的锥面与垂直平面的夹角为30-50°。

具体地，将圆形溢流槽的底部的圆锥体的锥面与垂直平面的夹角设置为30-50°，使得圆形溢流槽底部的锥面不会过陡或过平缓；进而使得经溢流槽2沉淀下来碳酸钴，可以将顺畅的从溢流槽2的底部，通过第一循环泵3泵送至反应釜1内；同时，也使得混合液能够较顺畅的从中间隔板的一侧流至中间隔板的另一侧。提高溢流槽2的实用性，还可以提高生成效率。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种制备碳酸钴的溢流系统，其特征在于，包括：反应釜、精密过滤器和溢流槽；

所述反应釜的罐体上部设有溢流口，且所述溢流口与所述溢流槽的罐体上部的第一开口连通，且所述溢流口比所述第一开口高10-20cm；

所述溢流槽的底部设有第二开口，且所述第二开口通过第一循环泵与所述反应釜的第三开口相连；所述溢流槽内部设有竖直的中间隔板，且所述中间隔板的高度与所述溢流槽的罐体的高度相当；

所述精密过滤器的罐体上部的进口与所述溢流槽的罐体上部的第四开口相连，且所述精密过滤器的罐体上部的进口比所述第四开口低10-25cm；

所述精密过滤器的底部出口通过第二循环泵与所述反应釜的第五开口相连。

2.根据权利要求1所述的溢流系统，其特征在于，当所述中间隔板的厚度小于15-25mm时，在所述中间隔板面向所述第四开口侧与所述溢流槽的罐体之间，设置至少一个支撑板。

3.根据权利要求1所述的溢流系统，其特征在于，在所述溢流槽的底部且邻近所述第二开口处设有横向搅拌器。

4.根据权利要求1-3任一项所述的溢流系统，其特征在于，所述溢流槽的罐体为方形罐体，所述溢流槽的底部为由四个倒三角形斜面构成的四棱锥；

且所述倒三角形的底边长度，与对应的所述方形罐体的边的长度相等。

5.根据权利要求1-3任一项所述的溢流系统，其特征在于，所述溢流槽的罐体为圆形罐体，所述溢流槽的底部为上粗下细的圆锥体；且所述圆锥体的大口直径与所述圆形罐体的直径相等。

6.根据权利要求1-3任一项所述的溢流系统，其特征在于，连接所述溢流口与所述第一开口的管道伸入所述溢流槽的罐体内部；

连接所述第一循环泵的出口与所述反应釜的第三开口的管道伸入所述反应釜的罐体下部。

7.根据权利要求4所述的溢流系统，其特征在于，所述四棱锥的斜面与垂直平面的夹角为15-35°。

8.根据权利要求5所述的溢流系统，其特征在于，所述圆锥体的锥面与垂直平面的夹角为30-50°。

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