CN112591800A - 一种适用于硫酸锰高温结晶的增稠设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种适用于硫酸锰高温结晶的增稠设备，属于硫酸锰生产技术领域，其罐体包括筒体、锥体和搅拌装置，筒体的上方设置有上封头，上封头上设置有进浆口、分离母液出口和/或蒸汽进口；锥体设置于筒体的下方，锥体的下方设置有排浆口。本发明提出的适用于硫酸锰高温结晶的增稠设备，结构设计合理，借助于硫酸锰晶体自身重力的作用，而使结晶后的硫酸锰晶浆分为澄清的低浓度的硫酸锰母液和高浓度的硫酸锰沉淀物两部分，到高纯硫酸锰结晶晶浆增稠的目的，为高纯硫酸锰固液分离和整个工艺连续生产提供了保证。本发明不仅澄清效果好，而且耐腐蚀、耐高温，还有效防止了硫酸锰晶浆因为温度降低而返溶。
Description
技术领域
本发明属于硫酸锰生产技术领域，涉及一种分离设备，特别是涉及一种适用于硫酸锰高温结晶的增稠设备。
背景技术
现有硫酸锰结晶主要有两种方法：浓缩结晶和高温结晶，浓缩结晶是最常用最成熟的一种方法，工艺成熟、设备成熟，但能耗高。高温重结晶法作为电池级硫酸锰生产的一种新技术，各种结晶设备还处于开发阶段，现在普遍用的方式是在结晶釜结晶出硫酸锰晶体，再到过滤器进行固液分离，再把过滤器内的料转移到烘干系统烘干，操作步骤较多，带来产品被污染的风险，既增加了劳动成本，又浪费了能源。
发明内容
本发明的目的是提供一种适用于硫酸锰高温结晶的增稠设备，以解决上述现有技术存在的问题，该设备可通过连续增稠使结晶后的硫酸锰晶浆达到后续离心的要求，为高纯硫酸锰固液分离和整个工艺连续生产提供了保证。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供一种适用于硫酸锰高温结晶的增稠设备，包括罐体，所述罐体主要包括：
筒体，所述筒体的上方设置有上封头，所述上封头上设置有进浆口、分离母液出口和/或蒸汽进口；
锥体，所述锥体设置于所述筒体的下方，形成沉降区；所述锥体的下方设置有排浆口；
搅拌装置，所述搅拌装置设置于所述锥体内。
可选的，所述锥体的底部锥角为60°。
可选的，所述搅拌装置包括搅拌轴、安装于所述搅拌轴上的搅拌器和连接于所述搅拌轴一端的驱动装置。
可选的，所述搅拌轴的顶端依次贯穿所述筒体和所述上封头后与所述驱动装置连接，所述驱动装置安装于所述上封头的顶部。
可选的，所述上封头的顶部安装有机架，所述驱动装置安装于所述机架上。
可选的，所述驱动装置包括电机减速机和弹簧块联轴器，所述电机减速机通过所述弹簧块联轴器与所述搅拌轴连接。
可选的，所述搅拌轴与所述上封头之间设置有机械密封，使所述罐体整体形成带机械密封压力容器，保温保压，能够防止高温结晶的硫酸锰因温度降低而返溶。
可选的，所述搅拌器包括搅拌刮板和刮板连接板，所述搅拌刮板平行于所述锥体的母线设置，并通过所述刮板连接板连接于所述搅拌轴；所述搅拌刮板用于将所述锥体内沉淀的晶体刮送到所述排浆口。
可选的，所述刮板连接板的一端通过螺栓与所述搅拌刮板连接，另一端通过轴套与所述搅拌轴连接。
可选的，所述增稠设备上还设置有人孔、安全阀排口、仪表备用接口和/或分离器视镜口。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
本发明提出的适用于硫酸锰高温结晶的增稠设备，结构设计合理，借助于硫酸锰晶体自身重力的作用，而使结晶后的硫酸锰晶浆分为澄清的低浓度的硫酸锰母液和高浓度的硫酸锰沉淀物两部分，到高纯硫酸锰结晶晶浆增稠的目的；通过连续增稠可使结晶后的硫酸锰晶浆达到后续离心的要求，为高纯硫酸锰固液分离和整个工艺连续生产提供了保证。
本发明不仅澄清效果好，而且耐腐蚀、耐高温，采用压力容器设计，硫酸锰晶浆进入罐体后没有泄压，并且通过外面保温绝热，有效防止了硫酸锰晶浆因为温度降低而返溶。
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，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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为本发明适用于硫酸锰高温结晶的增稠设备的整体结构示意图；
图2为图1中I处的放大结构示意图；
图3为图1中II处的放大结构示意图；
图4为图1中III处的放大结构示意图；
图5为图1中IV处的放大结构示意图；
图6为本发明适用于硫酸锰高温结晶的增稠设备的俯视图；
图7为分离器视镜口与筒体的焊接结构图；
图8为图1中的A-A剖面图；
图9为本发明搅拌装置的结构示意图；
图10为图9中的B-B剖面图；
图11为图9中的C-C剖面图；
图12为图9的俯视图；
其中，附图标记为：100适用于硫酸锰高温结晶的增稠设备，101罐体，102搅拌装置，103驱动装置，1锥体，2搅拌器，3搅拌轴，4筒体，5支座，6上封头，7支撑圈，8凸缘，9螺丝，10螺母，11机械密封，12垫片，13螺丝，14螺母，15机架，16电机减速机，17弹簧块联轴器，18挡板；19对开式轴套，20刮板连接板，21搅拌刮板，22螺栓，23铭牌，b硫酸锰增稠晶浆排料口，N1硫酸锰结晶晶浆进料口，m人孔，N2蒸汽进口，N3为安全阀排口，N4～N9仪表和备用接口，P1～P8硫酸锰分离母液排口，S1～S4分离器视镜口。
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。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。
本发明的目的是提供一种适用于硫酸锰高温结晶的增稠设备，以解决上述现有技术存在的问题，该设备可通过连续增稠使结晶后的硫酸锰晶浆达到后续离心的要求，为高纯硫酸锰固液分离和整个工艺连续生产提供了保证。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例一
结晶出来的硫酸锰晶浆溶液和晶体浓度比在2:1左右，后续离心的溶液比晶体的浓度标准要求在1:2左右，因此，结晶出来的晶浆需要通过增稠增加浓度才能离心。基于此，本实施例提供一种适用于硫酸锰高温结晶的增稠设备100。如图1-12所示，适用于硫酸锰高温结晶的增稠设备100包括罐体101，罐体101主要由锥体1、筒体4和上封头6自下而上密封连接而成，锥体1内设置有搅拌装置102。罐体101起容器作用，结晶后的硫酸锰晶浆经硫酸锰结晶晶浆进料口N1进入罐体101内进行固液分离，密度大的硫酸锰晶体下沉到锥体1，固液分离后低浓度的硫酸锰母液从上封头6的分离母液排口排出。
本实施例中，为了避免澄清液排出流速过快，并且为了均匀排出，如图1和6所示，在上封头6设置了六个硫酸锰分离母液排口，即硫酸锰分离母液排口P1、P2、P3、P4、P5、P6；同时，为了避免罐内溶液上升至上封头6以上，上述硫酸锰分离母液排口P1～P6通过接管下升至罐内，高度为1200mm；硫酸锰分离母液排口P1～P6通过两个Φ76的钛半圆管连接，最终汇集到硫酸锰分离母液排口P7、P8。
本实施例中，罐体101的整体容积优选为53.5m3，材质优选为Q345+TA10，沉降截面积优选为12.56㎡，为满足高温结晶工艺需求。结晶后的硫酸锰晶浆的酸度较高，腐蚀性比较强，所以罐体101需要且具有较高的耐腐蚀性；结晶出来的晶浆温度在140-150℃之间，罐体101必须且能够承受150℃以上的温度。
本实施例中，如图1和9所示，搅拌装置102主要由搅拌器2、搅拌轴3、机架15、驱动装置103通过螺栓连接组合而成。其中，搅拌器2包括两根平行于锥体1锥面设置的搅拌刮板22，两搅拌刮板22对称布置，且均通过刮板连接板20连接于搅拌轴3。如图9所示，每根搅拌刮板22的顶部、中部和底部分别通过一根刮板连接板20与搅拌轴3连接，其中，顶部的刮板连接板20最长，中部的刮板连接板20其次，底部的刮板连接板20最短，各刮板连接板20均通过螺栓22和与之配套的螺母与搅拌轴3连接，各刮板连接板20均通过对开式轴套19安装于所述搅拌轴3上。
进一步地，于本具体实施例中，如图1所示，驱动装置103包括电机减速机16，搅拌轴3的顶端贯穿上封头6后通过弹簧块联轴器17与电机减速机16连接。搅拌轴3与上封头6之间设置有机械密封11，机械密封11通过垫片12、螺丝13、螺母14等连接组件固定在搅拌轴3上。同时，上封头6的顶端出口处设置有凸缘8，凸缘8的外周设置有支撑圈7，支撑圈7与上封头6的外壁连接；机架15通过螺丝9和螺母10固定在凸缘8上，且位于凸缘8的上方；电机减速机16固定在机架15的顶端。其中，电机减速机16的功率优选为5.5kw，转速优选为0.6r/min，搅拌器2转速也为0.6r/min。电机减速机16主要作用是驱动搅拌轴3转动，进而带动搅拌器2的搅拌刮板21转动将固液分离后沉淀在锥体1内的硫酸锰晶体刮起，在搅拌和重力双重作用下，增稠的硫酸锰晶浆连续从硫酸锰增稠晶浆排料口b排出，进入下道离心工序。
进一步地，于本具体实施例中，如图9-12所示，两搅拌刮板22之间的夹角与锥体1的锥角相同，均优选为60°。底部的刮板连接板20水平设置，顶部的刮板连接板20和中部的刮板连接板20均倾斜安装，且顶部的刮板连接板20和中部的刮板连接板20与搅拌轴3之间的夹角均优选为70°，即对称布置的两刮板连接板20之间的夹角为140°。在实际安装时，如图11所示，顶部的刮板连接板20和中部的刮板连接板20与搅拌刮板22之间均留有10°的夹角，在搅拌器2对搅拌轴3转动时，搅拌刮板22可有约<10°的上扬。本实施例通过采用上述与锥体1平行的两块斜刮板，既可以防止因为搅拌速度过快致使硫酸锰晶体被搅拌搅动而不能沉淀，又可以将沉淀在锥底的硫酸锰晶体及时刮起，输送到锥底排渣口。
本实施例中，罐体101顶部设置有机械密封11，保温保压，使罐体101具有承压防泄漏功能，结晶出来的晶浆压力一般在4公斤，由于泄压会降温，降温后导致硫酸锰晶体重新溶解，所以结晶出来的晶浆在增稠过程中不能泄压，本增稠设备在增稠过程中不会泄压降温，且能够有效防止高温结晶的硫酸锰因温度降低而返溶。
本实施例中，筒体4的外壁设置有支座5和铭牌23。
本实施例中，罐体101上还配置有人孔m、安全阀排口N3、仪表和备用接口N4～N9、分离器视镜口S1～S4等。上述各部件的具体设置位置可根据实际需求设置在锥体1、筒体4或上封头6。硫酸锰结晶晶浆进料口N1的外侧还设置有挡板18。
本实施例的增稠设备借助于硫酸锰晶体自身重力的作用，使结晶后的硫酸锰晶浆分为澄清的低浓度的硫酸锰母液和高浓度的硫酸锰沉淀物两部分，两部分分别从硫酸锰分离母液排口和硫酸锰增稠晶浆排料口b排出进入下道工序，达到高纯硫酸锰结晶晶浆增稠的目的。增稠设备的工作过程具体如下：
1、将结晶后的硫酸锰晶浆从硫酸锰结晶晶浆进料口N1连续排入罐体101内；
2、从蒸汽进口N2向罐体101内通入4公斤压力的饱和蒸汽，防止流入罐内的硫酸锰晶浆温度降低而导致硫酸锰晶体返溶；
3、硫酸锰晶浆中的硫酸锰晶体借助于自身重力，在罐体101内连续往锥底下沉，使锥体1内的硫酸锰的浓度变高，达到增稠的目的；
4、在搅拌和重力作用下，增稠的硫酸锰晶浆连续从硫酸锰增稠晶浆排料口b排出，进入下道离心工序；
5、罐内分离后的低浓度的澄清液从硫酸锰分离母液排口P1～P6连续均匀流出，最终汇集到硫酸锰分离母液排口P7和硫酸锰分离母液排口P8流出。
由此可见，本实施例增稠设备的有益效果有：
1、增稠效果：结晶后硫酸锰晶浆中硫酸锰晶体和溶液的质量比在1:3.5，不通过增稠不能离心；本设备增稠后硫酸晶体和溶液的质量比为2:1，足够满足后段工序离心要求。
2、澄清效果：从硫酸锰分离母液排口P7、P8排出的澄清液中不带晶体，澄清能力达到60m3/h。
3、罐体以及个别管道采用钛复合材料，避免因为腐蚀向硫酸锰晶体中带入杂质。
4、分离采用压力容器设计，结晶后压力4公斤，温度145℃硫酸锰晶浆进入分离器后没有泄压，还可配合外面保温绝热，防止硫酸锰晶浆因为温度降低而返溶。
需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种适用于硫酸锰高温结晶的增稠设备，其特征在于，包括罐体，所述罐体包括：
筒体，所述筒体的上方设置有上封头，所述上封头上设置有进浆口、分离母液出口和/或蒸汽进口；
锥体，所述锥体设置于所述筒体的下方；所述锥体的下方设置有排浆口；
搅拌装置，所述搅拌装置设置于所述锥体内。
2.根据权利要求1所述的适用于硫酸锰高温结晶的增稠设备，其特征在于，所述锥体的底部锥角为60°。
3.根据权利要求1所述的适用于硫酸锰高温结晶的增稠设备，其特征在于，所述搅拌装置包括搅拌轴、安装于所述搅拌轴上的搅拌器和连接于所述搅拌轴一端的驱动装置。
4.根据权利要求3所述的适用于硫酸锰高温结晶的增稠设备，其特征在于，所述搅拌轴的顶端依次贯穿所述筒体和所述上封头后与所述驱动装置连接，所述驱动装置安装于所述上封头的顶部。
5.根据权利要求4所述的适用于硫酸锰高温结晶的增稠设备，其特征在于，所述上封头的顶部安装有机架，所述驱动装置安装于所述机架上。
6.根据权利要求4所述的适用于硫酸锰高温结晶的增稠设备，其特征在于，所述驱动装置包括电机减速机和弹簧块联轴器，所述电机减速机通过所述弹簧块联轴器与所述搅拌轴连接。
7.根据权利要求4所述的适用于硫酸锰高温结晶的增稠设备，其特征在于，所述搅拌轴与所述上封头之间设置有机械密封，使所述罐体整体形成带机械密封压力容器。
8.根据权利要求3所述的适用于硫酸锰高温结晶的增稠设备，其特征在于，所述搅拌器包括搅拌刮板和刮板连接板，所述搅拌刮板平行于所述锥体的母线设置，并通过所述刮板连接板连接于所述搅拌轴；所述搅拌刮板用于将所述锥体内沉淀的晶体刮送到所述排浆口。
9.根据权利要求8所述的适用于硫酸锰高温结晶的增稠设备，其特征在于，所述刮板连接板的一端通过螺栓与所述搅拌刮板连接，另一端通过轴套与所述搅拌轴连接。
10.根据权利要求1所述的适用于硫酸锰高温结晶的增稠设备，其特征在于，所述增稠设备上还设置有人孔、安全阀排口、仪表备用接口和/或分离器视镜口。
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