CN112359242A - 一种渗流法制备泡沫铝中氧化钙颗粒的去除装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种渗流法制备泡沫铝中氧化钙颗粒的去除装置及其使用方法，属于泡沫铝制造技术领域。本发明提供的去除装置，包括保温槽和密封盖，所述保温槽和密封盖经密封圈连接；所述密封盖上设有压力表和泄压阀；所述保温槽相对侧分别设有进水口和蒸汽入口；所述保温槽腔体的底部设有蒸汽管路和样品架，所述蒸汽管路与所述蒸汽入口连通，所述蒸汽管路上设有若干蒸汽出口；所述样品架包括脚支撑、与所述脚支撑连接的竖支架，所述脚支撑和竖支架的连接处固定有网状底板，所述样品架的内部设有支架间隔柱，所述支架间隔柱固定在所述竖支架上，所述网状底板在水平面的投影面积大于所述蒸汽管路在水平面的投影面积；所述保温槽底部设有若干排水口。

Description

一种渗流法制备泡沫铝中氧化钙颗粒的去除装置及其使用 方法

技术领域

本发明属于泡沫铝制造技术领域，尤其涉及一种渗流法制备泡沫铝中氧化钙颗粒的去除装置及其使用方法。

背景技术

申请号为201610242168.2的中国专利公开了一种以氧化钙为渗流颗粒的泡沫铝制造方法，该方法以氧化钙为渗流颗粒可以使渗流法制备泡沫铝的成本降低、颗粒预热时的稳定性好而且颗粒的去除性好，另外通过加入氧化钙粉末，可以调节泡沫铝的孔隙率和通孔性，扩大了泡沫铝的应用范围。但该方法中未能有效地去除氧化钙颗粒，直接影响泡沫铝材质的组织均匀性、孔隙率和通孔性等性能。

针对上述缺陷，申请号为201710078711.4的中国专利公开了一种渗流法制备泡沫铝的氧化钙颗粒去除装置，该装置中包括分离器、反应器和回收器，三者串联设置，其中，分离器和反应器通过抽气管道相连通，反应器和回收器通过抽气机构连通；在使用该装置的过程中，将氧化钙颗粒和铝的复合体放入分离器内盛放的饱和氯化铵水溶液中，氧化钙颗粒和饱和氯化钙水溶液反应，生成氯化钙、氨气和氯化氢气体，生成的氨气和氯化氢气体通过抽气管导入反应器内盛放的水中，发生化学反应，得到氯化铵水溶液，多余的氨气通过抽气机构导入回收器内收集。该装置中需要设置三个槽体来实现去除氧化钙颗粒，设备复杂，成本高。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于提供一种渗流法制备泡沫铝中氧化钙颗粒的去除装置及其使用方法，本发明提供的装置结构简单，可实现氧化钙颗粒的去除，成本低。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供了一种渗流法制备泡沫铝中氧化钙颗粒的去除装置，包括保温槽2和密封盖4，所述保温槽2和密封盖4经密封圈7连接；所述密封盖4上设有压力表5和泄压阀6；所述保温槽2相对侧分别设有进水口3和蒸汽入口8；

所述保温槽2腔体的底部设有蒸汽管路9和样品架10，所述蒸汽管路9与所述蒸汽入口8连通，所述蒸汽管路9上设有若干蒸汽出口11；

所述样品架10包括脚支撑10-1、与所述脚支撑10-1连接的竖支架10-3，所述脚支撑10-1和竖支架10-3的连接处固定有网状底板10-2，所述样品架10的内部设有支架间隔柱10-4，所述支架间隔柱10-4固定在所述竖支架10-3上，所述网状底板10-2在水平面的投影面积大于所述蒸汽管路9在水平面的投影面积；

所述保温槽2底部设有若干排水口12。

优选地，所述保温槽2底部倾斜设置，底部与水平面夹角为10°～12°。

优选地，所述网状底板10-2倾斜设置，与水平面夹角为10°～12°。

优选地，所述网状底板10-2的网孔大小为3～5mm。

优选地，所述支架间隔柱10-4包括若干间隔条，相邻两个间隔条的距离为10～12mm。

优选地，所述支架间隔柱10-4的层数为两层，分别为上层支架间隔柱和下层支架间隔柱，两层支架间隔柱10-4的层距离为500～520mm，上层支架间隔柱形成样品架的顶部。

优选地，所述样品架10还包括起吊挂钩10-5，所述起吊挂钩10-5固定在所述上层支架间隔柱10-4的边框上。

优选地，所述保温槽还包括脚支撑1，所述脚支撑1与所述保温槽2经焊接固定。

本发明还提供了上述技术方案所述的去除装置的使用方法，包括以下步骤：

将氧化钙颗粒和铝的复合体板材放入支架间隔柱的间隙中，所述氧化钙颗粒和铝的复合体板材的底部落在网状底板上，将放置有样品的样品架放置于保温槽底部后，将保温槽和密封盖经密封圈密封；

由进水口向所述保温槽内通入水，至水面高度高于氧化钙颗粒和铝的复合体板材的高度后，由蒸汽入口向所述保温槽内通入水蒸汽，控制密封保温槽内的压力为0.2～0.3MPa，进行熟化反应；

所述水蒸气的温度为110～130℃，流量为10.0～35.0m/s。

本发明提供的渗流法制备泡沫铝的氧化钙颗粒去除装置，包括保温槽2和密封盖4，所述保温槽2和密封盖4经密封圈7连接；所述密封盖4上设有压力表5和泄压阀6；所述保温槽2相对侧分别设有进水口3和蒸汽入口8；所述保温槽2腔体的底部设有蒸汽管路9和样品架10，所述蒸汽管路9与所述蒸汽入口8连通，所述蒸汽管路9上设有若干蒸汽出口11；所述样品架10包括脚支撑10-1、与所述脚支撑10-1连接的竖支架10-3，所述脚支撑10-1和竖支架10-3的连接处固定有网状底板10-2，所述样品架10的内部设有支架间隔柱10-4，所述支架间隔柱10-4固定在所述竖支架10-3上，所述网状底板10-2在水平面的投影面积大于所述蒸汽管路9在水平面的投影面积；所述保温槽2底部设有若干排水口12。本发明利用水蒸汽加热水，使水沸腾，同时使密封装置中保持一定压力，促使氧化钙与水进行熟化反应，使氧化钙颗粒能够从氧化钙和铝复合体板材中完全溶出；且得到的氢氧化钙微溶于水，能够与铝板材分离。本发明提供的去除装置能够快速、彻底去除氧化钙颗粒，装置结构简单，可实现氧化钙颗粒的去除，成本低。且在去除氧化钙颗粒的过程中只产生氢氧化钙，未产生氨气，避免了产物对环境的污染，实现了绿色制造泡沫铝。

本发明提供的方法能够快速、彻底去除氧化钙颗粒和铝的复合体板材中的氧化钙颗粒。

附图说明

图1为本发明渗流法制备泡沫铝的氧化钙颗粒去除装置的结构示意主视图，其中，1为脚支撑，2为保温槽，3为进水口，4为密封盖，5为压力表，6为泄压阀，7为密封圈，8为蒸汽入口，9为蒸汽管路，10为样品架；

图2为本发明样品架的结构示意图，其中，10-1为脚支撑，10-2为网状底板，10-3为支架，10-4为支架间隔柱，10-5为起吊挂钩；

图3为本发明渗流法制备泡沫铝的氧化钙颗粒去除装置的结构示意俯视图，其中，8为蒸汽入口，9为蒸汽管路，10为样品架，10-4为支架间隔柱，11为蒸汽出口，12为出水口。

具体实施方式

图1为本发明渗流法制备泡沫铝的氧化钙颗粒去除装置的结构示意主视图，图2为本发明样品架的结构示意图，图3为本发明渗流法制备泡沫铝的氧化钙颗粒去除装置的结构示意俯视图。

如图1～3所示，在本发明中，所述去除装置包括保温槽2和密封盖4，所述保温槽2和密封盖4经密封圈7连接；所述密封盖4上设有压力表5和泄压阀6；所述保温槽2相对侧分别设有进水口3和蒸汽入口8；所述保温槽2腔体的底部设有蒸汽管路9和样品架10，所述蒸汽管路9与所述蒸汽入口8连通，所述蒸汽管路9上设有若干蒸汽出口11；

所述样品架10包括脚支撑10-1、与所述脚支撑10-1连接的竖支架10-3，所述脚支撑10-1和竖支架10-3的连接处固定有网状底板10-2，所述样品架10的内部设有支架间隔柱10-4，所述支架间隔柱10-4固定在所述竖支架10-3上，所述网状底板10-2在水平面的投影面积大于所述蒸汽管路9在水平面的投影面积；

所述保温槽2底部设有若干排水口12。

本发明提供的去除装置包括保温槽2，所述保温槽2相对侧分别设有进水口3和蒸汽入口8；所述保温槽2腔体的底部设置有蒸汽管路9和样品架10，所述蒸汽管路9的主干管路与所述蒸汽入口8连通，所述蒸汽管路9的主干包括两条支干管路，所述蒸汽管路9的两条支干管路上独立地设有若干蒸汽出口11；所述蒸气管路9优选呈

型，所述

型蒸气管路9的两条支干管路上优选设置若干蒸汽出口11；所述保温槽2底部设有若干排水口12。在本发明中，所述蒸汽出口11的个数优选为16～20个。在本发明中，所述排水口12的个数优选为3～5个。

在本发明中，所述保温槽2底部倾斜设置，底部与水平面夹角为10°～12°。在本发明中，所述保温槽2倾斜10°～12°使得反应产物(Ca(OH)₂)借助重力作用集中于保温槽2底部的左边，便于通过排水口12排出。

在本发明中，所述保温槽2优选还包括脚支撑1，所述脚支撑1与所述保温槽2经焊接固定。在本发明中，所述脚支撑1的高度优选为30～50mm。

在本发明中，所述保温槽2的长宽高尺寸优选为(1200～1500)×(1200～1500)×(1800～1900)mm。在本发明中，所述保温槽2的材质优选为夹芯板。本发明对所述夹芯板的来源没有特殊的限定，采用本领域常规市售产品或常规制备方法制得的均可。

本发明提供的去除装置包括与所述保温槽2开口尺寸匹配的密封盖4，本发明优选所述保温槽2和密封盖4经密封圈7连接后，通过螺钉密封。

本发明对所述密封圈7的材质没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的材质即可。作为本发明的一个实施例，所述密封圈7的材质为橡胶。

本发明提供的去除装置包括设置在所述保温槽2内腔底部的样品架10。在本发明中，所述样品架10包括脚支撑10-1、与所述脚支撑10-1连接的竖支架10-3，所述脚支撑10-1和竖支架10-3的连接处点固定有网状底板10-2，所述样品架10的内部设置有支架间隔柱10-4，所述支架间隔柱10-4固定在所述竖支架10-3上，所述网状底板10-2在水平面的投影面积大于所述蒸汽管路9在水平面的投影面积。

在本发明中，所述样品架10的长宽高尺寸优选为(1100～1050)×(1100～1050)×(550～600mm)。

在本发明中，所述网状底板10-2与水平面夹角优选为10°～12°，与保温槽2的底部平行。在本发明中，所述网状底板10-2的材质优选为不锈钢。在本发明中，所述网状底板的网孔大小优选3～5mm。

作为本发明一个具体实施例，所述竖支架10-3的个数优选为1个。

在本发明中，所述支架间隔柱10-4优选包括若干间隔条，相邻两个间隔条的距离优选为10～12mm；所述支架间隔柱10-4的层数优选为两层，分别为上层支架间隔柱和下层支架间隔柱，所述两层支架间隔柱10-4的层距离为500～520mm，所述上层支架间隔柱形成所述样品架10的顶部。

在本发明中，所述样品架10优选还包括起吊挂钩10-5，所述起吊挂钩10-5固定在所述上层支架间隔柱10-4的边框上，所述固定的方式优选为焊接。

本发明优选通过起吊挂钩10-5将所述样品架10放置于所述渗流法制备泡沫铝的氧化钙颗粒去除装置中。在本发明中，所述样品架10的支架间隔柱10-4与所述蒸汽管路9的两条支干管路垂直；所述蒸汽管路9的两条支干管路优选距离所述样品架10边缘处1/4支架间隔柱长度，具体例如：当支架间隔柱长度为1100mm，所述蒸汽管路9的两条支干管路距离所述样品架10边缘处275mm。

本发明提供的渗流法制备泡沫铝的氧化钙颗粒去除装置利用水蒸汽加热水，使水沸腾，同时使密封装置中保持一定压力，促使氧化钙与水进行熟化反应，使氧化钙颗粒能够从氧化钙和铝复合体板材中完全溶出，发生如下的化学反应，其化学反应方程式如式1所示：

CaO+H₂O＝＝△＝＝Ca(OH)₂式1。

本发明还提供了上述技术方案所述渗流法制备泡沫铝的氧化钙颗粒去除装置的实现方法，包括以下步骤：

将氧化钙颗粒和铝的复合体板材放入支架间隔柱的间隙中，所述氧化钙颗粒和铝的复合体板材的底部落在网状底板上，将放置有样品的样品架放置于保温槽底部后，将保温槽和密封盖经密封圈密封；

由进水口向所述保温槽内通入水，至水面高度高于氧化钙颗粒和铝的复合体板材的高度后，由蒸汽入口向所述保温槽内通入水蒸汽，控制密封保温槽内的压力为0.2～0.3MPa，进行熟化反应。

本发明将氧化钙颗粒和铝的复合体板材放入支架间隔柱的间隙中，所述氧化钙颗粒和铝的复合体板材的底部落在网状底板上，将放置有样品的样品架放置于保温槽底部后，将保温槽和密封盖经密封圈密封。

在本发明中，每次所述氧化钙颗粒和铝的复合体板材的处理量优选为70～80片。

本发明优选将氧化钙颗粒和铝的复合体板材从支架间隔柱的间隙中插入，所述氧化钙颗粒和铝的复合体板材的底部与网装底板线面接触，使所述氧化钙颗粒和铝的复合体板材固定于样品架中。

本发明优选通过所述起吊挂钩将所述样品架放置于所述渗流法制备泡沫铝的氧化钙颗粒去除装置中。

所述保温槽和密封盖经密封圈密封后，本发明优选通过螺钉进一步密封。

本发明由进水口向所述保温槽内通入水，至水面高度高于氧化钙颗粒和铝的复合体板材的高度后，由蒸汽入口向所述保温槽内通入水蒸汽，控制密封保温槽内的压力为0.2～0.3MPa，进行熟化反应。

本发明优选通过压力表和泄压阀控制所述密封装置内的压力为0.2～0.3MPa。

在本发明中，所述水蒸汽的温度为110～130℃，所述水蒸气的流量为10.0～35.0m/s，本发明中的水蒸气温度和流量能够促进熟化反应的进行，高效地去除氧化钙。在本发明中，所述水蒸气的流量优选通过蒸汽管路的直径进行调节，所述蒸汽管路的直径优选为10～12mm。

在本发明中，所述熟化反应的时间优选为20～30min。

所述熟化反应完成后，本发明优选通过起吊挂钩取出所述样品架，得到去除后铝材料(即泡沫铝材料)。本发明优选将所述去除后铝材料进行水洗，得到干净铝材料。

在本发明中，氧化钙已经彻底去除的衡量标准是去除后铝材料的孔洞表面干净，呈金属色，无氧化钙颗粒残留，泡在水里也没有氧化钙残留物析出。

本发明优选将水和熟化反应生成的氢氧化钙由排水口排出。

下面结合实施例对本发明提供的渗流法制备泡沫铝的氧化钙颗粒去除装置及其方法进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。

实施例1

渗流法制备泡沫铝的氧化钙颗粒去除装置包括保温槽和密封盖，保温槽和密封盖经橡胶密封圈连接；密封盖上设有压力表和泄压阀；保温槽相对侧分别设有进水口和蒸汽入口；保温槽腔体的底部设有蒸汽管路和样品架，蒸汽管路与所述蒸汽入口连通，所述蒸汽管路上设有18个蒸汽出口；所述蒸汽管路的直径为12mm；保温槽底部倾斜设置，底部与水平面夹角θ为10°，底部设有4个排水口，保温槽的材质为夹芯板，保温槽的长宽高尺寸为1400×1400×1800mm。

其中，样品架包括脚支撑、与脚支撑连接的竖支架，脚支撑和竖支架的连接处固定有网状底板，样品架的内部设有支架间隔柱，支架间隔柱固定在竖支架上，网状底板在水平面的投影面积大于所述蒸汽管路在水平面的投影面积；

样品架的长宽尺寸为1100×1100，样品架相对较高的高度为600mm；

脚支撑的高度为40mm；

竖支架的数量为4个；

网状底板与水平面夹角为10°，网状底板的材质为不锈钢，网状底板的网孔大小4mm；

支架间隔柱包括80个间隔条，相邻间隔条之间的距离相同；支架间隔柱有两层，分别为上层支架间隔柱和下层支架间隔柱，层距离为510mm，上层支架间隔柱形成样品架的顶部，支架间隔柱的边框上固定有起吊挂钩；所述样品架10的支架间隔柱与所述蒸汽管路的两条支干管路垂直；所述蒸汽管路9的两条支干管路优选距离所述样品架边缘处275mm。

将氧化钙颗粒和铝的复合体板材(尺寸为1000×1000×8mm)放入支架间隔柱的间隙中，氧化钙颗粒和铝的复合体板材的底部与网装底板线面接触，固定于样品架中后，将样品架放置于保温槽底部后，将保温槽和密封盖经密封圈密封；

通入水，至水面高度高于氧化钙颗粒和铝的复合体板材的高度后，通入水蒸汽，水蒸气的温度为110℃，流量为10m/s，使得水在水蒸气的加热下呈沸腾状态，并利用泄气阀使得密封装置内的压力达到0.2MPa保压，氧化钙和水在高温和高压下发生熟化反应，反应30min后，将样品架从去除装置内取出，取出去除后的泡沫铝材料后，水洗，水洗后得到的铝材料的孔洞表面干净，呈金属色，无氧化钙颗粒残留，泡在水里也没有氧化钙残留物析出，得到干净泡沫铝材料。

对于本次实验去除氧化钙颗粒后的泡沫铝板材进行称重为6.48kg，而经测试该板材的孔隙率为70％，推算出其比重为2.7g/cm³，与板材的实际比重相符，说明去除掉氧化钙颗粒之后的泡沫铝板材中已经不含有氧化钙的成分，氧化钙颗粒已经完全去除干净了。

实施例2

本实施例采用的去除装置的结构与实施例1相同；

将氧化钙颗粒和铝的复合体板材(尺寸为1000×1000×8mm)放入支架间隔柱的间隙中，氧化钙颗粒和铝的复合体板材的底部与网装底板线面接触，固定于样品架中后，将样品架放置于保温槽底部后，将保温槽和密封盖经密封圈密封；

通入水，至水面高度高于氧化钙颗粒和铝的复合体板材的高度后，通入水蒸汽，水蒸气的温度为120℃，流量为15m/s，使得水在水蒸气的加热下呈沸腾状态，并利用泄气阀使得密封装置内的压力达到0.25MPa保压，氧化钙和水在高温和高压下发生熟化反应，反应25min后，将样品架从去除装置内取出，取出去除后的泡沫铝材料后，水洗，水洗后得到的铝材料的孔洞表面干净，呈金属色，无氧化钙颗粒残留，泡在水里也没有氧化钙残留物析出，得到干净泡沫铝材料。

对于本次实验去除氧化钙颗粒后的泡沫铝板材进行称重，为6.26kg，而经测试该板材的孔隙率为71％，推算出其比重为2.7g/cm³，与板材的实际比重相符，说明去除掉氧化钙颗粒之后的泡沫铝板材中已经不含有氧化钙的成分，氧化钙颗粒已经完全去除干净了。

实施例3

本实施例采用的去除装置的结构与实施例1相同；

将氧化钙颗粒和铝的复合体板材(尺寸为1000×1000×8mm)放入支架间隔柱的间隙中，氧化钙颗粒和铝的复合体板材的底部与网装底板线面接触，固定于样品架中后，将样品架放置于保温槽底部后，将保温槽和密封盖经密封圈密封；

通入水，至水面高度高于氧化钙颗粒和铝的复合体板材的高度后，通入水蒸汽，水蒸气蒸汽的温度为130℃，流量为20m/s，使得水在水蒸气的加热下呈沸腾状态，并利用泄气阀使得密封装置内的压力达到0.3MPa保压，氧化钙和水在高温和高压下发生熟化反应，反应20min后，将样品架从去除装置内取出，取出去除后的泡沫铝材料后，水洗，水洗后得到的铝材料的孔洞表面干净，呈金属色，无氧化钙颗粒残留，泡在水里也没有氧化钙残留物析出，得到干净泡沫铝材料。

对于本次实验去除氧化钙颗粒后的泡沫铝板材进行称重，为6.7kg，而经测试该板材的孔隙率为69％，推算出其比重为2.7g/cm³，与板材的实际比重相符，说明去除掉氧化钙颗粒之后的泡沫铝板材中已经不含有氧化钙的成分，氧化钙颗粒已经完全去除干净了。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种渗流法制备泡沫铝中氧化钙颗粒的去除装置，包括保温槽(2)和密封盖(4)，所述保温槽(2)和密封盖(4)经密封圈(7)连接；所述密封盖(4)上设有压力表(5)和泄压阀(6)；所述保温槽(2)相对侧分别设有进水口(3)和蒸汽入口(8)；

所述保温槽(2)腔体的底部设有蒸汽管路(9)和样品架(10)，所述蒸汽管路(9)与所述蒸汽入口(8)连通，所述蒸汽管路(9)上设有若干蒸汽出口(11)；

所述样品架(10)包括脚支撑(10-1)、与所述脚支撑(10-1)连接的竖支架(10-3)，所述脚支撑(10-1)和竖支架(10-3)的连接处固定有网状底板(10-2)，所述样品架(10)的内部设有支架间隔柱(10-4)，所述支架间隔柱(10-4)固定在所述竖支架(10-3)上，所述网状底板(10-2)在水平面的投影面积大于所述蒸汽管路(9)在水平面的投影面积；

所述保温槽(2)底部设有若干排水口(12)。

2.根据权利要求1所述的去除装置，其特征在于，所述保温槽(2)底部倾斜设置，底部与水平面夹角为10°～12°。

3.根据权利要求1所述的去除装置，其特征在于，所述网状底板(10-2)倾斜设置，与水平面夹角为10°～12°。

4.根据权利要求1或3所述的去除装置，其特征在于，所述网状底板(10-2)的网孔大小为3～5mm。

5.根据权利要求1所述的去除装置，其特征在于，所述支架间隔柱(10-4)包括若干间隔条，相邻两个间隔条的距离为10～12mm。

6.根据权利要求1或5所述的去除装置，其特征在于，所述支架间隔柱(10-4)的层数为两层，分别为上层支架间隔柱和下层支架间隔柱，两层支架间隔柱(10-4)的层距离为500～520mm，上层支架间隔柱形成样品架的顶部。

7.根据权利要求6所述的去除装置，其特征在于，所述样品架(10)还包括起吊挂钩(10-5)，所述起吊挂钩(10-5)固定在所述上层支架间隔柱(10-4)的边框上。

8.根据权利要求1所述的去除装置，其特征在于，所述保温槽还包括脚支撑(1)，所述脚支撑(1)与所述保温槽(2)经焊接固定。

9.如权利要求1～8任一项所述的去除装置的使用方法，包括以下步骤：

将氧化钙颗粒和铝的复合体板材放入支架间隔柱的间隙中，所述氧化钙颗粒和铝的复合体板材的底部落在网状底板上，将放置有样品的样品架放置于保温槽底部后，将保温槽和密封盖经密封圈密封；

由进水口向所述保温槽内通入水，至水面高度高于氧化钙颗粒和铝的复合体板材的高度后，由蒸汽入口向所述保温槽内通入水蒸汽，控制密封保温槽内的压力为0.2～0.3MPa，进行熟化反应；

所述水蒸气的温度为110～130℃，流量为10.0～35.0m/s。

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