CN110921809B - 一种矿山水样中铁离子的高效分离装置 - Google Patents

一种矿山水样中铁离子的高效分离装置 Download PDF

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Abstract

本发明属于铁离子分离领域，尤其是一种矿山水样中铁离子的高效分离装置，针对现有的水样杂质多，铁离子清除不彻底以及不能完全分离氢氧化铁胶体与水溶液的问题，现提出如下方案：包括氧化箱与第一支撑架，所述氧化箱的一侧固定有第一导流管，且第一导流管的管段上安装有第一电动阀，所述氧化箱的另一侧固定有第二导流管，且第二导流管的管段上安装有水泵与第二电动阀，所述氧化箱的顶部外侧安装有外堰，且外堰的底部设置有引流斗，所述引流斗的底部固定连接有排出管，本发明既可以加快水样中二价铁离子的氧化速度，也可以利用微小气泡对水样中的杂质进行清除，同时有利于氢氧化铁胶体与水溶液的最大程度化分离，实际使用效果好。

Description

一种矿山水样中铁离子的高效分离装置
技术领域
本发明涉及铁离子分离技术领域，尤其涉及一种矿山水样中铁离子的高效分离装置。
背景技术
矿山指有一定开采境界的采掘矿石的独立生产经营单位，矿山主要包括一个或多个采矿车间(或称坑口、矿井、露天采场等)和一些辅助车间，大部分矿山还包括选矿场，在矿山内的水中往往存在各种离子，其中，人们需要将其中的铁离子与其他离子进行分离，来实现实际的生产需求，而铁离子在水中的存在形式有两种，即二价铁离子与三价铁离子，因此，在实际的分离铁离子的过程中，往往会出现分离不够彻底的情况，从而影响实际的生产。
目前的铁离子分离装置的分离效果较差，且效率较低，不能够满足实际的分离需求，其次，含有各种离子的水中往往会存在一些其他的杂质，虽然在分离之前会对水样进行一定程度的除杂处理，但仍不能达到后续操作的要求，还有，目前处理氢氧化铁胶体的方式都是采用虹吸或者直接导出的方式进行的，虹吸，即利用管道将胶体上方的水溶液吸出，只留下底部的胶体，直接导出就是直接利用水压将胶体排出，这两种方式都无法最大程度的避免胶体中存在水溶液的情况，因此，我们设计出一种矿山水样中铁离子的高效分离装置。
发明内容
本发明提出的一种矿山水样中铁离子的高效分离装置，解决了现有技术中水样杂质多，铁离子清除不彻底以及不能完全分离氢氧化铁胶体与水溶液的问题。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种矿山水样中铁离子的高效分离装置，包括氧化箱与第一支撑架，所述氧化箱的一侧固定有第一导流管，且第一导流管的管段上安装有第一电动阀，所述氧化箱的另一侧固定有第二导流管，且第二导流管的管段上安装有水泵与第二电动阀，所述氧化箱的顶部外侧安装有外堰，且外堰的底部设置有引流斗，所述引流斗的底部固定连接有排出管，所述外堰的顶部安装有第二支撑架，且第二支撑架的顶部固定安装有第一气泵，所述第一气泵的进气端连通有第一导气管，且第一气泵的出气端连通有第二导气管，所述第二导气管的管段上安装有第三电动阀，所述第一支撑架的底部外侧安装有第三支撑架，且第三支撑架的顶部固定安装有第二气泵，所述第二气泵的出气端连通有弹簧管，所述第一支撑架上设置有沉淀罐，且沉淀罐上安装有PH测试仪，所述沉淀罐的一端设置有第一料斗，且第一料斗上固定连接有第一排管，所述第一排管的管段上安装有第四电动阀，所述沉淀罐的另一端设置有第二料斗，且第二料斗上固定有第二排管，所述第二排管的管段上安装有第五电动阀，所述沉淀罐的中部两侧均设置有连接机构，两个所述连接机构的顶部设置有同一个第四支撑架，所述第四支撑架的顶部安装有驱动电机与两个轴承座，且轴承座上活动安装有传动轴，所述传动轴的一端固定有第一同步带轮，所述沉淀罐的内表面固定有安装环，且沉淀罐的内部设置有半透膜筒，所述第一同步带轮上设置有同步带，所述沉淀罐的侧面设置有调节管，且调节管的管段上安装有耐腐电动阀，两个所述连接机构均包括固定套管与机械密封，所述固定套管的外侧套接有活动套管，且固定套管上固定安装有第二同步带轮，所述固定套管与活动套管之间设置有轴承，所述氧化箱的内底部安装有连通管，且连通管的两侧均连通有若干细管，所述细管上开设有若干透气孔，所述沉淀罐远离PH测试仪的一侧安装有液位计。
优选的，所述半透膜筒的端部固定有连接环，且连接环的底部设置有密封垫，所述连接环上设置有若干螺栓，所述安装环上开设有与螺栓相匹配的螺纹孔，且安装环的内侧面设置有斜面，所述螺栓穿过连接环与密封垫与螺纹孔螺纹连接。
优选的，所述第二导流管与调节管均通过机械密封与沉淀罐相连通，所述第一导流管与第二导流管均与氧化箱的内腔相连通，所述第二导气管与连通管相连通，所述氧化箱的内底面设置有两个倾斜面，两个倾斜面对称分布在连通管的两侧，所述细管所在平面与倾斜面所在平面互相平行。
优选的，所述弹簧管的一端安装有与第一排管相匹配的管道接头，所述第一同步带轮通过同步带与第二同步带轮传动连接。
优选的，所述第一料斗与第二料斗均通过螺栓分别与沉淀罐的两端相连接，且第一料斗与沉淀罐之间、第二料斗与沉淀罐之间均设置有密封垫。
优选的，所述驱动电机具体为双出轴三项减速电机，两个所述轴承座对称分布在驱动电机的两侧，所述传动轴的另一端通过联轴器与驱动电机的输出轴相连接。
优选的，所述活动套管通过轴承活动安装在固定套管上，且固定套管固定安装在沉淀罐上。
优选的，所述第一电动阀、水泵、第二电动阀、第一气泵、第三电动阀、第二气泵、PH测试仪、第四电动阀、第五电动阀、驱动电机与耐腐电动阀均与外接电源电性连接，且PH测试仪的型号为SN-PH160。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明中通过设置氧化箱、第一气泵、第一导气管、第二导气管和第三电动阀，利用空气的氧化性能，能够快速的将水样中的二价铁离子氧化成三价铁离子，从而有利于对水样中铁离子的快速彻底清除，满足了实际的分离需求。
2、本发明中通过设置连通管、细管和透气孔，利用若干透气孔使得引入的空气分散排入到水中，从而在水中产生大量的微小气泡，不仅可以加快水样中二价铁离子的快速氧化，同时也可以利用微小气泡对水样中的杂质进行清除，产生的气泡会通过外堰、引流斗和排出管排出，提高水样的洁净度，有利于后续的处理。
3、本发明中通过设置驱动电机、轴承座、传动轴、第一同步带轮、安装环、半透膜筒、同步带、固定套管、活动套管、第二同步带轮、轴承和机械密封，利用驱动电机的作用带动固定套管的转动，从而实现沉淀罐的翻转运动，再配合半透膜筒的作用，使得胶体能够最大程度的与水溶液分离开来，降低了原料的浪费，实际使用效果好。
4、本发明中通过设置第二气泵与弹簧管，并在弹簧管的一端安装与第一排管相匹配的管道接头，使得沉淀罐在完成翻转后，可利用第二气泵来增大压力，从而提高胶体与水溶液的分离速度，提高了整体的工作效率。
综上所述，本发明既可以加快水样中二价铁离子的氧化速度，也可以利用微小气泡对水样中的杂质进行清除，同时有利于氢氧化铁胶体与水溶液的最大程度化分离，实际使用效果好。
附图说明
图1为本发明提出的一种矿山水样中铁离子的高效分离装置的整体结构示意图；
图2为本发明提出的一种矿山水样中铁离子的高效分离装置的连接机构的剖视图；
图3为本发明提出的一种矿山水样中铁离子的高效分离装置的图1中A处放大图；
图4为本发明提出的一种矿山水样中铁离子的高效分离装置的氧化箱的俯视图；
图5为本发明提出的一种矿山水样中铁离子的高效分离装置的氧化箱的侧视剖面图；
图6为本发明提出的一种矿山水样中铁离子的高效分离装置的细管的横截面图；
图7为本发明提出的一种矿山水样中铁离子的高效分离装置的沉淀罐的侧视图；
图8为本发明提出的一种矿山水样中铁离子的高效分离装置的电路框图。
图中：1氧化箱、2第一支撑架、3第一导流管、4第一电动阀、5第二导流管、6水泵、7第二电动阀、8外堰、9引流斗、10排出管、11第二支撑架、12第一气泵、13第一导气管、14第二导气管、15第三电动阀、16第三支撑架、17第二气泵、18弹簧管、19沉淀罐、20PH测试仪、21第一料斗、22第一排管、23第四电动阀、24第二料斗、25第二排管、26第五电动阀、27连接机构、28第四支撑架、29驱动电机、30轴承座、31传动轴、32第一同步带轮、33安装环、34半透膜筒、35同步带、36调节管、37耐腐电动阀、38固定套管、39活动套管、40第二同步带轮、41轴承、42机械密封、43连接环、44密封垫、45螺栓、46螺纹孔、47斜面、48连通管、49细管、50透气孔、51液位计。
具体实施方式
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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
参照图1-8，一种矿山水样中铁离子的高效分离装置，包括氧化箱1与第一支撑架2，氧化箱1的一侧固定有第一导流管3，且第一导流管3的管段上安装有第一电动阀4，氧化箱1的另一侧固定有第二导流管5，且第二导流管5的管段上安装有水泵6与第二电动阀7，氧化箱1的顶部外侧安装有外堰8，且外堰8的底部设置有引流斗9，引流斗9的底部固定连接有排出管10，外堰8的顶部安装有第二支撑架11，且第二支撑架11的顶部固定安装有第一气泵12，第一气泵12的进气端连通有第一导气管13，且第一气泵12的出气端连通有第二导气管14，第二导气管14的管段上安装有第三电动阀15，第一支撑架2的底部外侧安装有第三支撑架16，且第三支撑架16的顶部固定安装有第二气泵17，第二气泵17的出气端连通有弹簧管18，第一支撑架2上设置有沉淀罐19，且沉淀罐19上安装有PH测试仪20，沉淀罐19的一端设置有第一料斗21，且第一料斗21上固定连接有第一排管22，第一排管22的管段上安装有第四电动阀23，沉淀罐19的另一端设置有第二料斗24，且第二料斗24上固定有第二排管25，第二排管25的管段上安装有第五电动阀26，沉淀罐19的中部两侧均设置有连接机构27，两个连接机构27的顶部设置有同一个第四支撑架28，第四支撑架28的顶部安装有驱动电机29与两个轴承座30，且轴承座30上活动安装有传动轴31，传动轴31的一端固定有第一同步带轮32，沉淀罐19的内表面固定有安装环33，且沉淀罐19的内部设置有半透膜筒34，第一同步带轮32上设置有同步带35，沉淀罐19的侧面设置有调节管36，且调节管36的管段上安装有耐腐电动阀37，两个连接机构27均包括固定套管38与机械密封42，固定套管38的外侧套接有活动套管39，且固定套管38上固定安装有第二同步带轮40，固定套管38与活动套管39之间设置有轴承41，氧化箱1的内底部安装有连通管48，且连通管48的两侧均连通有若干细管49，细管49上开设有若干透气孔50，沉淀罐19远离PH测试仪20的一侧安装有液位计51。
半透膜筒34的端部固定有连接环43，且连接环43的底部设置有密封垫44，连接环43上设置有若干螺栓45，安装环33上开设有与螺栓45相匹配的螺纹孔46，且安装环33的内侧面设置有斜面47，螺栓45穿过连接环43与密封垫44与螺纹孔46螺纹连接，第二导流管5与调节管36均通过机械密封42与沉淀罐19相连通，第一导流管3与第二导流管5均与氧化箱1的内腔相连通，第二导气管14与连通管48相连通，氧化箱1的内底面设置有两个倾斜面，两个倾斜面对称分布在连通管48的两侧，细管49所在平面与倾斜面所在平面互相平行，弹簧管18的一端安装有与第一排管22相匹配的管道接头，第一同步带轮32通过同步带35与第二同步带轮40传动连接，第一料斗21与第二料斗24均通过螺栓分别与沉淀罐19的两端相连接，且第一料斗21与沉淀罐19之间、第二料斗24与沉淀罐19之间均设置有密封垫，驱动电机29具体为双出轴三项减速电机，两个轴承座30对称分布在驱动电机29的两侧，传动轴31的另一端通过联轴器与驱动电机29的输出轴相连接，活动套管39通过轴承41活动安装在固定套管38上，且固定套管38固定安装在沉淀罐19上，第一电动阀4、水泵6、第二电动阀7、第一气泵12、第三电动阀15、第二气泵17、PH测试仪20、第四电动阀23、第五电动阀26、驱动电机29与耐腐电动阀37均与外接电源电性连接，且PH测试仪20的型号为SN-PH160。
工作原理：打开第一电动阀4，关闭第二电动阀7，利用第一导流管3将原水样输入到氧化箱1的内部至适量，与此同时，打开第三电动阀15，并启动第一气泵12，将外部空气通过第一导气管13与第二导气管14导入到连通管48的内部，然后再通过细管49上开设的若干透气孔50排出，水样中的二价铁离子在空气中氧气的作用下，会被快速的氧化成三价铁离子，有利于水样中铁离子的彻底分离，同时，水样中产生的大量微小气泡在遇到水样中的杂质时会吸附到杂质上，使得杂质的浮力逐渐变大，最终会浮在水面上，产生气泡，随着气泡的不断增加，最终气泡会溢入到外堰8的内部，然后再通过引流斗9与排出管10排除，既实现了二价铁离子的快速氧化，也能够清除水样中的大量杂质，完成后，打开第二电动阀7，并启动水泵6，将氧化箱1内的水样通过第二导流管5泵入到沉淀罐19的内部，并通过液位计51控制沉淀罐19内的液位，使得液位低于安装环33，然后再关闭第二电动阀7与水泵6，此时，PH测试仪20就会对沉淀罐19内的水样进行PH值的测定，然后人们需要根据实际的情况调整沉淀罐19内水样的PH，即通过调节管36向沉淀罐19内加入一定量的调节PH的溶液，将PH值控制在三点七至四点零之间，此时的三价铁离子在酸性的环境下就会快速的产生氢氧化铁胶体，在此过程中，可通过驱动电机29带动沉淀罐19发生晃动来稀释该调节PH的溶液，一定时间后，待水中的三价铁离子完全沉淀，然后再启动驱动电机29，带动第一同步带轮32转动，由于第一同步带轮32通过同步带35与第二同步带轮40传动连接，又由于第二同步带轮40与固定套管38固定连接，因此固定套管38也会发生转动，从而使得沉淀罐19发生翻转，直至，沉淀罐19转动一百八十度后，关闭驱动电机29，此时，沉淀罐19内的液体都会处于半透膜筒34的正上方，然后利用弹簧管18端部的管道接头将弹簧管18与第一排管22相连通，并打开第四电动阀23、第五电动阀26，启动第二气泵17，通过增大沉淀罐19内溶液的压力来加快非胶体溶液透过半透膜筒34的速度，且该非胶体溶液最终会通过第二排管25排出，在沉淀罐19内的非胶体溶液完全排出后，将弹簧管18与第一排管22相分离，重新启动驱动电机29，使得沉淀罐19按原轨迹返回至原来的位置，使得氢氧化铁胶体通过第一排管22排出，即实现了水样中铁离子的分离，控制沉淀罐19按原轨迹返回至原来的位置的目的在于保证PH测试仪20、第四电动阀23与第五电动阀26的正常供电，防止因沉淀罐19的过度转动而扯断用于连接PH测试仪20、第四电动阀23与第五电动阀26的传输线缆，机械密封42的设计，使得沉淀罐19在翻转过程中不会出现沉淀罐19内液体流出的情况，实现了第二导流管5与调节管36的活动密封安装，斜面47能够为沉淀罐19内胶体提供缓冲，本发明既可以加快水样中二价铁离子的氧化速度，也可以利用微小气泡对水样中的杂质进行清除，同时有利于氢氧化铁胶体与水溶液的最大程度化分离，实际使用效果好。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种矿山水样中铁离子的高效分离装置，包括氧化箱(1)与第一支撑架(2)，其特征在于，所述氧化箱(1)的一侧固定有第一导流管(3)，且第一导流管(3)的管段上安装有第一电动阀(4)，所述氧化箱(1)的另一侧固定有第二导流管(5)，且第二导流管(5)的管段上安装有水泵(6)与第二电动阀(7)，所述氧化箱(1)的顶部外侧安装有外堰(8)，且外堰(8)的底部设置有引流斗(9)，所述引流斗(9)的底部固定连接有排出管(10)，所述外堰(8)的顶部安装有第二支撑架(11)，且第二支撑架(11)的顶部固定安装有第一气泵(12)，所述第一气泵(12)的进气端连通有第一导气管(13)，且第一气泵(12)的出气端连通有第二导气管(14)，所述第二导气管(14)的管段上安装有第三电动阀(15)，所述第一支撑架(2)的底部外侧安装有第三支撑架(16)，且第三支撑架(16)的顶部固定安装有第二气泵(17)，所述第二气泵(17)的出气端连通有弹簧管(18)，所述第一支撑架(2)上设置有沉淀罐(19)，且沉淀罐(19)上安装有pH测试仪(20)，所述沉淀罐(19)的一端设置有第一料斗(21)，且第一料斗(21)上固定连接有第一排管(22)，所述第一排管(22)的管段上安装有第四电动阀(23)，所述沉淀罐(19)的另一端设置有第二料斗(24)，且第二料斗(24)上固定有第二排管(25)，所述第二排管(25)的管段上安装有第五电动阀(26)，所述沉淀罐(19)的中部两侧均设置有连接机构(27)，两个所述连接机构(27)的顶部设置有同一个第四支撑架(28)，所述第四支撑架(28)的顶部安装有驱动电机(29)与两个轴承座(30)，且轴承座(30)上活动安装有传动轴(31)，所述传动轴(31)的一端固定有第一同步带轮(32)，所述沉淀罐(19)的内表面固定有安装环(33)，且沉淀罐(19)的内部设置有半透膜筒(34)，所述第一同步带轮(32)上设置有同步带(35)，所述沉淀罐(19)的侧面设置有调节管(36)，且调节管(36)的管段上安装有耐腐电动阀(37)，两个所述连接机构(27)均包括固定套管(38)与机械密封(42)，所述固定套管(38)的外侧套接有活动套管(39)，且固定套管(38)上固定安装有第二同步带轮(40)，所述固定套管(38)与活动套管(39)之间设置有轴承(41)，所述氧化箱(1)的内底部安装有连通管(48)，且连通管(48)的两侧均连通有若干细管(49)，所述细管(49)上开设有若干透气孔(50)，所述沉淀罐(19)远离pH测试仪(20)的一侧安装有液位计(51)；所述半透膜筒(34)的端部固定有连接环(43)，且连接环(43)的底部设置有密封垫(44)，所述连接环(43)上设置有若干螺栓(45)，所述安装环(33)上开设有与螺栓(45)相匹配的螺纹孔(46)，且安装环(33)的内侧面设置有斜面(47)，所述螺栓(45)穿过连接环(43)与密封垫(44)与螺纹孔(46)螺纹连接；所述第二导流管(5)与调节管(36)均通过机械密封(42)与沉淀罐(19)相连通，所述第一导流管(3)与第二导流管(5)均与氧化箱(1)的内腔相连通，所述第二导气管(14)与连通管(48)相连通，所述氧化箱(1)的内底面设置有两个倾斜面，两个倾斜面对称分布在连通管(48)的两侧，所述细管(49)所在平面与倾斜面所在平面互相平行；所述弹簧管(18)的一端安装有与第一排管(22)相匹配的管道接头，所述第一同步带轮(32)通过同步带(35)与第二同步带轮(40)传动连接。
2.根据权利要求1所述的一种矿山水样中铁离子的高效分离装置，其特征在于，所述第一料斗(21)与第二料斗(24)均通过螺栓分别与沉淀罐(19)的两端相连接，且第一料斗(21)与沉淀罐(19)之间、第二料斗(24)与沉淀罐(19)之间均设置有密封垫。
3.根据权利要求1所述的一种矿山水样中铁离子的高效分离装置，其特征在于，所述驱动电机(29)具体为双出轴三项减速电机，两个所述轴承座(30)对称分布在驱动电机(29)的两侧，所述传动轴(31)的另一端通过联轴器与驱动电机(29)的输出轴相连接。
4.根据权利要求1所述的一种矿山水样中铁离子的高效分离装置，其特征在于，所述活动套管(39)通过轴承(41)活动安装在固定套管(38)上，且固定套管(38)固定安装在沉淀罐(19)上。
5.根据权利要求1所述的一种矿山水样中铁离子的高效分离装置，其特征在于，所述第一电动阀(4)、水泵(6)、第二电动阀(7)、第一气泵(12)、第三电动阀(15)、第二气泵(17)、pH测试仪(20)、第四电动阀(23)、第五电动阀(26)、驱动电机(29)与耐腐电动阀(37)均与外接电源电性连接，且pH测试仪(20)的型号为SN-pH160。
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