CN113087440A - 一种无碱速凝剂的生产工艺及其生产装置 - Google Patents

Abstract

本发明的技术方案是这样实现的：一种无碱速凝剂的生产装置，适其特征在于：包括反应釜、硫酸铝储罐、氟化钠储罐、乙醇胺储罐、纤维素醚储罐、环糊精改性壳聚糖储罐、氧化石墨烯储罐以及用于生产制备铝改性纳米二氧化硅的生产机构；所述硫酸铝储罐、氟化钠储罐、乙醇胺储罐、纤维素醚储罐、环糊精改性壳聚糖储罐、氧化石墨烯储罐和生产机构均与反应釜连通，所述生产机构包括CTAB储罐、硅酸钠储罐、硝酸铝储罐、水浴搅拌机构、水洗醇洗装置、煅烧装置和离心干燥装置；本发明还公开了一种无碱速凝剂的生产工艺；本发明的有益效果是：生产效率高，能源充分回收利用。

Description

一种无碱速凝剂的生产工艺及其生产装置

技术领域

本发明涉及混凝土外加剂制备技术领域，尤其是一种无碱速凝剂的生产工艺及其生产装置。

背景技术

混凝土速凝剂是一种能使水泥或混凝土快速凝固的化学外加剂，有时也被称作促凝剂。目前，速凝剂己广泛应用于隧道、城建、水利电力涵洞、引水洞等地下工程的喷射混凝土施工，结构自防水的喷射混凝土支护、防漏、堵漏施工，地面混凝土快速施工及混凝土紧急抢险等工程中。

目前，混凝土速凝剂根据物理性状分为固体速凝剂和液体速凝剂两种。固体粉末速凝剂，生产过程能耗大，施工使用过程粉尘污染严重，密闭涵洞使用时严重影响操作人员健康，加之掺加后混凝土后期强度不足，现在已开始逐步退出市场，液体速凝剂已成为市场主流。而液体速凝剂又根据其碱性强弱和碱离子含量的高低分为高碱速凝剂、低碱速凝剂和无碱速凝剂三种；现有的无碱速凝剂制备流程复杂，生产过滤不稳定，难以生产出较佳的无碱速凝剂，且在生产过程中容易造成大量的能源浪费，成本较高，无法满足节能环保的要求。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种无碱速凝剂的生产工艺及其生产装置；用以解决上述背景技术中的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：一种无碱速凝剂的生产工艺，其特征在于，包括如下步骤：

S1：打开CTAB储罐和硅酸钠储罐，将定量的CTAB、硅酸钠和水在水浴搅拌机构中搅拌至40℃，在CTAB和硅酸钠溶解后打开硝酸铝储罐，加入定量的硝酸铝并继续搅拌4小时，在100℃下老化5天，然后通过水洗醇洗装置进行水洗和醇洗，并加入到离心干燥装置中进行离心干燥；继续将物料放置到煅烧室中，在上燃烧室内添加燃料燃烧，燃烧产生高温的烟气通过导气管的气孔进入煅烧室，对物料进行煅烧，煅烧后的尾气通过导气管进入到下燃烧室中，尾气由下蓄热体吸热储能，当温度降低到110℃下后停止蓄热，打开单向阀，尾气继续进入到排气管中排出；在完成上燃烧室燃烧后，打开下燃烧室使空气进入到下燃烧室内，并在下燃烧室内加入燃料，由下蓄热体进行换热，下燃烧室内的气体变成高温气体与燃料燃烧，燃烧的烟气通过导气管向上进入煅烧室进行煅烧，且煅烧的尾气继续向上进入上燃烧室，由上蓄热体吸热储能，当温度降低到110℃下后停止蓄热，打开单向阀，尾气继续进入到上端的排气管中排出，反复循环进行煅烧，将煅烧好的物料取出制得铝改性纳米二氧化硅；

S2：将煅烧装置中排气管内排出的高温尾气经过过滤装置进行过滤，由过滤装置过滤后的热气从排气管进入到反应釜，在反应釜内加入水，持续通入热气对水进行加热；启动控温机构，打开氮气储罐，通过感温包检测排气管进入反应釜内的热气温度，当气体温度大于60℃时，推杆推动衬套带着过载弹簧和滑套向上移动，此时滑套离开底座，滑套下端的低温氮气连通进入阀芯内与高温气体混合，排气管内的气体开始下降，当温度下降到40℃，感温包冷缩，且衬套在复位弹簧的弹力下向下移动，带着过载弹簧和滑套向下移动，直至滑套重新贴合底座，此时滑套下方的氮气通道关闭，仅供热气流通，以此循环工作，控制进入到反应釜内的气体温度保持在40～60℃，持续通入气体将水加热至40～60℃；

S3：打开硫酸铝储罐，向反应釜内加入定量的硫酸铝，启动搅拌机构进行搅拌使硫酸铝完全溶解，打开氟化钠储罐，氟化钠通过出粉管进入到反应釜内的承载板上，排气管持续通入热风将承载板上的部分氟化钠吹向搅拌机构进行搅拌；然后控制四通阀，使排气管与进气管连通，热气通过进气管到乙醇胺储罐内，热气在乙醇胺储罐挤压乙醇胺，液态的乙醇胺受到气体挤压进入到出液管内然后进入到排气管，从排气管的输出端以喷射的形式将乙醇胺喷射向搅拌机构，同时冲击承载板将承载板上的部分氟化钠一并冲向搅拌机构进行搅拌，直至氟化钠和乙醇胺完全溶解；

S4：通过控温机构调节排气管内通入的热气温度，使反应釜内的温度保持在80℃，打开纤维素醚储罐和环糊精改性壳聚糖储罐，向反应釜内加入纤维素醚和环糊精改性壳聚糖，搅拌溶解后，再加入铝改性纳米二氧化硅，同时打开氧化石墨烯储罐加入氧化石墨烯，搅拌溶解后，冷却至室温，得到无碱速凝剂。

优选为：在步骤S1中：在离心干燥装置中进行离心干燥时，将清洗和醇洗后的物料放入传送带上，启动电机，电机带动传动轴和旋转平台转动，液压缸和升降槽转动且会带动转筒和干燥层一起高速离心转动，转筒内部的物料在离心力的作用下会被甩到干燥层上，其表层水分还有部分内部水分会被甩出最后被干燥层吸收；在离心干燥的同时，反应釜内的气体通过出气管进入到喷气机构，通过驱动机构控制齿轮反复转动，从而带动凸轮运动，使得凸轮转动，进而将第一挡板和第二挡板相互靠近移动，此时上端和下端通道打开，然后驱动机构控制第一挡板和第二挡板复位，反复移动，实现多方向的热气排出吹向物料，实现离心干燥。

一种无碱速凝剂的生产装置，其特征在于：包括反应釜、储存有硫酸铝的硫酸铝储罐、储存有氟化钠的氟化钠储罐、储存有乙醇胺的乙醇胺储罐、储存有纤维素醚的纤维素醚储罐、储存有环糊精改性壳聚糖的环糊精改性壳聚糖储罐、储存有氧化石墨烯的氧化石墨烯储罐以及用于生产制备铝改性纳米二氧化硅的生产机构；所述硫酸铝储罐、氟化钠储罐、乙醇胺储罐、纤维素醚储罐、环糊精改性壳聚糖储罐、氧化石墨烯储罐和生产机构均与反应釜连通，所述生产机构包括CTAB储罐、硅酸钠储罐、硝酸铝储罐、水浴搅拌机构、水洗醇洗装置、煅烧装置和离心干燥装置。

优选为：所述煅烧装置包括煅烧炉，所述煅烧炉内倾斜设置有上隔板和下隔板，所述上隔板上端形成上燃烧室，所述下隔板下端形成下燃烧室，所述上隔板与下隔板之间形成煅烧室，所述上隔板与下隔板之间设置有连通上燃烧室和下燃烧室的导气管，所述导气管呈中空设置，所述导气管上设置有气孔，所述导气管中间设置成实心；所述煅烧装置还包括热交换系统，所述热交换系统包括与上燃烧室连通的上蓄热体和与下燃烧室连通的下蓄热体，所述上蓄热体和下蓄热体之间设有自动控制滑阀，所述上燃烧室和下燃烧室上均设置有排气管，所述排气管上设置有单向阀和过滤装置。

优选为：所述反应釜内设置有搅拌机构和进料机构，所述进料机构包括用于乙醇胺进料第一进料机构和用于氟化钠进料的第二进料机构，所述第一进料机构包括安装在排气管上的四通阀，所述乙醇胺储罐上安装有出液管和进气管，所述进气管连接在乙醇胺储罐的上端，所述出液管一端插入乙醇胺储罐的内底部，所述四通阀的两个阀口与排气管连通、另两个阀口分别与出液管和进气管连通，所述排气管的输出端与反应釜连通，所述第二进料组件包括安装在氟化钠储罐输出端上的出粉管以及安装在反应釜内部的承载板，所述出粉管的输出端朝向所述承载板且将氟化钠出料至承载板上，所述排气管的输出端朝向所述搅拌机构，且该排气管的输出端朝向所述承载板上端，排气管排出的流体可将承载板上的氯化氟化钠打向所述搅拌机构。

优选为：所述反应釜内设置有温度传感器，所述排气管上设置有可向排气管内加入冷气的控温机构，所述控温机构包括氮气储罐和安装在排气管上的控温阀，所述控温阀上设置有热气入口、冷气入口和混合气出口，所述热气入口和混合气出口与排气管连通，所述冷气入口与氮气储罐的输出端连通，通过控制温控阀向排气管内加入温度较低的氮气从而控制排气管的输出气体温度。

优选为：所述温控阀包括阀壳、阀座、调节螺母、阀芯和密封圈，所述阀壳内并联设置有两个阀芯，所述阀芯包括感温包、复位弹簧、推杆、底座、衬套、过载弹簧和滑套，所述滑套内设有弹簧限位块，述衬套位于底座和弹簧限位块之间并与推杆固定连接；所述复位弹簧、过载弹簧分别套于阀芯和推杆两端；所述复位弹簧两端分别与感温包和底座连接；所述过载弹簧两端分别与衬套和弹簧限位块相连接；所述滑套内部中空设置；所述底座上设有流体通道；所述底座固定在阀壳内；所述感温包设置在阀壳内且靠近混合气出口设置；所述滑套滑动设置在阀壳内；所述推杆的一端设有弹簧托盘、另一端依次穿过底座、衬套和弹簧限位块，所述弹簧托盘与感温包连接，所述衬套通过复位连杆与弹簧托盘连接，所述复位弹簧和过载弹簧分别位于推杆两侧，所述复位弹簧两端分别与弹簧托盘和底座连接；所述过载弹簧两端分别与衬套和弹簧限位块连接。

优选为：所述离心干燥装置包括外壳体，所述外壳体内固定连接有升降槽，所述升降槽内设置有转筒，所述转筒的内壁上设置有干燥层，所述干燥层由吸水柔性布包裹颗粒干燥剂，所述升降槽内活动连接有升降板，该升降板上固定连接有滚轴，所述滚轴上设置有受其传动的传送带，所述外壳体的右侧安装有出料管，所述外壳体内底部安装有电机，所述电机的上端输出端上设置有受其控制转动的传动轴，所述传动轴上端固定有旋转平台，所述旋转平台上安装有若干个液压缸，所述液压缸的输出端与升降板固定连接。

优选为：所述外壳体内还设置有喷气机构，所述喷气机构安装在外壳体上端中心处，所述反应釜上安装有出气管，所述出气管远离反应釜的一端穿入外壳体与喷气机构连通，所述喷气机构用于向外壳体内喷射气体。

优选为：所述喷气机构包括安装在外壳体内的喷头外管，所述喷头外管安装在外壳体内顶壁的中心处，所述喷头外管下端安装有连接件，所述连接件上设置有安装板，所述喷头外管内侧竖直设置有第一挡板和第二挡板，所述第一挡板和第二挡板间隔设置所述第一挡板和第二挡板的下端均与安装板铰接，所述第一挡板和第二挡板相背的一端均设置有拉簧，所述拉簧的一端与安装板连接，所述第一挡板和第二挡板相背的一端均设置有凸轮，所述凸轮上设置有凹齿，所述凸轮上端设置有齿轮，所述喷头外管上还设置有控制齿轮转动的驱动机构，所述齿轮与凸轮啮合连接，所述第一挡板和第二挡板上端分别设有竖直设置的第三挡板和第四挡板，所述第一挡板与第三挡板接触，所述第二挡板与第四挡板接触，所述第三挡板与第四挡板之间形成通风道，所述通风道与出气管连通。

本发明的有益效果是：

(1)通过将煅烧装置中的热量进行储存进行回收利用，提高了热量利用率，采用上下进气煅烧的方式，使得物料煅烧更加均匀，进出料方便，且不仅通过蓄热体进行自身的热量回收利用，且利用排放的高温尾气对后续生产提供充分的热能，提高能源利用率，大幅度降低生产成本，节能环保。

(2)通过煅烧装置产生的高温尾气提供反应釜内所需的热能，持续的通入高温尾气保证反应釜内的温度温度，进而提高反应釜内物料反应的稳定性，通过控温机构的设置，通过感温包的热胀冷缩带动滑套上下移动从而控制滑套下端氮气通道的启闭，在排气管内适时的通入低温氮气，低温氮气与煅烧装置排出的高温尾气混合从而控制进入反应釜内的气体温度，在能源循环利用的同时，实现了对反应釜内温度的精准控制，保证物料反应的稳定性。

(3)通过进料机构的设置，利用四通阀的切换将排气管的高温气体与乙醇胺液体进行切换式进料，进料方便，稳定性高，且保证了密封性，且可对乙醇胺进行一定的预热；同时将粉状的氟化钠先进料至承载板上，由排气管中的气体将氟化钠以分散的形式吹向搅拌机构进行搅拌，将氟化钠以吹散的方式与搅拌机构接触搅拌，分散效果好，搅拌均匀，避免粉状的氟化钠进料时结块，大幅度提高搅拌效率，且在乙醇胺进料时，乙醇胺液体喷射至承载板上优先与承载板上的部分氟化钠混合，带动氟化钠一并与搅拌机构接触，大幅度提高乙醇胺和氟化钠的混合效果，先将部分氟化钠与乙醇胺在进料时进行混合，可提高后续搅拌混合效率，且搅拌效果大幅度提高。

(4)通过喷气机构的设置，在离心干燥装置对物料进行离心干燥时，输入高温气体对离心的物料进行吹扫，将物料上的水分吹扫出，且通过高温气体的温度可对物料进行一定的烘干，提高干燥效率，并且进一步对反应釜内的排出的高温气体进行进一步回收利用，资源利用率高；同时通过调整第一挡板和第二挡板的位置可实现对左右两侧的物料进行吹扫，大幅度提高干燥效率。

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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明具体实施方式的结构示意图；

图2为本发明具体实施方式中煅烧装置的结构示意图；

图3为本发明具体实施方式中进料机构的结构示意图；

图4为本发明具体实施方式中进料机构进液时的结构示意图；

图5为本发明具体实施方式中控温阀的结构示意图；

图6为本发明具体实施方式中阀芯的结构示意图；

图7为本发明具体实施方式中阀芯进冷气时的结构示意图；

图8为本发明具体实施方式中离心干燥装置的结构示意图；

图9为本发明具体实施方式中离心干燥装置出料时的结构示意图；

图10为本发明具体实施方式中喷气机构的结构示意图；

图11为本发明具体实施方式中喷气机构工作时的结构示意图；

图中示例为：1反应釜，2煅烧装置，3进料机构，4控温阀，5离心干燥装置，6喷气机构，7硫酸铝储罐，8氟化钠储罐，9乙醇胺储罐，10纤维素醚储罐，11环糊精改性壳聚糖储罐，12氧化石墨烯储罐，13过滤装置，14搅拌机构，15氮气储罐；

21煅烧炉，22上隔板，221上燃烧室，23下隔板，231下燃烧室，24上蓄热体，25下蓄热体，26煅烧室，27导气管，28自动控制滑阀，29排气管；

31四通阀，32出液管，33进气管，34承载板，35出粉管，36温度传感器；

401热气入口，402冷气入口，403混合气出口，41阀壳，42阀座，43调节螺母，44阀芯，45密封圈，461感温包，462推杆，463衬套，464过载弹簧，465滑套，4651弹簧限位块，466复位弹簧，467底座，468弹簧托盘，469复位连杆；

51外壳体，52升降槽，53转筒，54干燥层，55升降板，56传送带，57电机，58旋转平台，59液压缸；

60出气管，61喷头外管，62连接件，63安装板，64第一挡板，65第二挡板，66拉簧，67凸轮，68齿轮，681第三挡板，682第四挡板，69通风道。

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作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。

实施例1

本发明共公开了一种无碱速凝剂的生产工艺，在本发明的具体实施方式中，包括如下步骤：

S1：打开CTAB储罐和硅酸钠储罐，将定量的CTAB、硅酸钠和水在水浴搅拌机构中搅拌至40℃，在CTAB和硅酸钠溶解后打开硝酸铝储罐，加入定量的硝酸铝并继续搅拌4小时，在100℃下老化5天，然后通过水洗醇洗装置进行水洗和醇洗，并加入到离心干燥装置中进行离心干燥；继续将物料放置到煅烧室中，在上燃烧室内添加燃料燃烧，燃烧产生高温的烟气通过导气管的气孔进入煅烧室，对物料进行煅烧，煅烧后的尾气通过导气管进入到下燃烧室中，尾气由下蓄热体吸热储能，当温度降低到110℃下后停止蓄热，打开单向阀，尾气继续进入到排气管中排出；在完成上燃烧室燃烧后，打开下燃烧室使空气进入到下燃烧室内，并在下燃烧室内加入燃料，由下蓄热体进行换热，下燃烧室内的气体变成高温气体与燃料燃烧，燃烧的烟气通过导气管向上进入煅烧室进行煅烧，且煅烧的尾气继续向上进入上燃烧室，由上蓄热体吸热储能，当温度降低到110℃下后停止蓄热，打开单向阀，尾气继续进入到上端的排气管中排出，反复循环进行煅烧，将煅烧好的物料取出制得铝改性纳米二氧化硅；

S2：将煅烧装置中排气管内排出的高温尾气经过过滤装置进行过滤，由过滤装置过滤后的热气从排气管进入到反应釜，在反应釜内加入水，持续通入热气对水进行加热；启动控温机构，打开氮气储罐，通过感温包检测排气管进入反应釜内的热气温度，当气体温度大于60℃时，推杆推动衬套带着过载弹簧和滑套向上移动，此时滑套离开底座，滑套下端的低温氮气连通进入阀芯内与高温气体混合，排气管内的气体开始下降，当温度下降到40℃，感温包冷缩，且衬套在复位弹簧的弹力下向下移动，带着过载弹簧和滑套向下移动，直至滑套重新贴合底座，此时滑套下方的氮气通道关闭，仅供热气流通，以此循环工作，控制进入到反应釜内的气体温度保持在40～60℃，持续通入气体将水加热至40～60℃；

S3：打开硫酸铝储罐，向反应釜内加入定量的硫酸铝，启动搅拌机构进行搅拌使硫酸铝完全溶解，打开氟化钠储罐，氟化钠通过出粉管进入到反应釜内的承载板上，排气管持续通入热风将承载板上的部分氟化钠吹向搅拌机构进行搅拌；然后控制四通阀，使排气管与进气管连通，热气通过进气管到乙醇胺储罐内，热气在乙醇胺储罐挤压乙醇胺，液态的乙醇胺受到气体挤压进入到出液管内然后进入到排气管，从排气管的输出端以喷射的形式将乙醇胺喷射向搅拌机构，同时冲击承载板将承载板上的部分氟化钠一并冲向搅拌机构进行搅拌，直至氟化钠和乙醇胺完全溶解；

S4：通过控温机构调节排气管内通入的热气温度，使反应釜内的温度保持在80℃，打开纤维素醚储罐和环糊精改性壳聚糖储罐，向反应釜内加入纤维素醚和环糊精改性壳聚糖，搅拌溶解后，再加入铝改性纳米二氧化硅，同时打开氧化石墨烯储罐加入氧化石墨烯，搅拌溶解后，冷却至室温，得到无碱速凝剂。

此外，在步骤S1中：在离心干燥装置中进行离心干燥时，将清洗和醇洗后的物料放入传送带上，启动电机，电机带动传动轴和旋转平台转动，液压缸和升降槽转动且会带动转筒和干燥层一起高速离心转动，转筒内部的物料在离心力的作用下会被甩到干燥层上，其表层水分还有部分内部水分会被甩出最后被干燥层吸收；在离心干燥的同时，反应釜内的气体通过出气管进入到喷气机构，通过驱动机构控制齿轮反复转动，从而带动凸轮运动，使得凸轮转动，进而将第一挡板和第二挡板相互靠近移动，此时上端和下端通道打开，然后驱动机构控制第一挡板和第二挡板复位，反复移动，实现多方向的热气排出吹向物料，实现离心干燥。

实施例2

如图1所示，本发明公开了一种无碱速凝剂的生产装置，在本发明的具体实施方式中，包括反应釜1、储存有硫酸铝的硫酸铝储罐7、储存有氟化钠的氟化钠储罐8、储存有乙醇胺的乙醇胺储罐9、储存有纤维素醚的纤维素醚储罐10、储存有环糊精改性壳聚糖的环糊精改性壳聚糖储罐11、储存有氧化石墨烯的氧化石墨烯储罐12以及用于生产制备铝改性纳米二氧化硅的生产机构；所述硫酸铝储罐7、氟化钠储罐8、乙醇胺储罐9、纤维素醚储罐10、环糊精改性壳聚糖储罐11、氧化石墨烯储罐12和生产机构均与反应釜1连通，所述生产机构包括CTAB储罐、硅酸钠储罐、硝酸铝储罐、水浴搅拌机构14、水洗醇洗装置、煅烧装置2和离心干燥装置5。

如图2示，在本实施例中，所述煅烧装置2包括煅烧炉21，所述煅烧炉21内倾斜设置有上隔板22和下隔板23，所述上隔板22上端形成上燃烧室221，所述下隔板23下端形成下燃烧室231，所述上隔板22与下隔板23之间形成煅烧室26，所述上隔板22与下隔板23之间设置有连通上燃烧室221和下燃烧室231的导气管27，所述导气管27呈中空设置，所述导气管27上设置有气孔，所述导气管27中间设置成实心；所述煅烧装置2还包括热交换系统，所述热交换系统包括与上燃烧室221连通的上蓄热体24和与下燃烧室231连通的下蓄热体25，所述上蓄热体24和下蓄热体25之间设有自动控制滑阀28，所述上燃烧室221和下燃烧室231上均设置有排气管29，所述排气管29上设置有单向阀和过滤装置13。

如图3和图4所示，在本实施例中，所述反应釜1内设置有搅拌机构14和进料机构3，所述进料机构3包括用于乙醇胺进料第一进料机构3和用于氟化钠进料的第二进料机构3，所述第一进料机构3包括安装在排气管29上的四通阀31，所述乙醇胺储罐9上安装有出液管32和进气管33，所述进气管33连接在乙醇胺储罐9的上端，所述出液管32一端插入乙醇胺储罐9的内底部，所述四通阀31的两个阀口与排气管29连通、另两个阀口分别与出液管32和进气管33连通，所述排气管29的输出端与反应釜1连通，所述第二进料组件包括安装在氟化钠储罐8输出端上的出粉管35以及安装在反应釜1内部的承载板34，所述出粉管35的输出端朝向所述承载板34且将氟化钠出料至承载板34上，所述排气管29的输出端朝向所述搅拌机构14，且该排气管29的输出端朝向所述承载板34上端，排气管29排出的流体可将承载板34上的氯化氟化钠打向所述搅拌机构14。

如图5～图7所示，在本实施例中，所述反应釜1内设置有温度传感器36，通过温度传感器的设置直观的了解反应釜内的温度状况，所述排气管29上设置有可向排气管29内加入冷气的控温机构，所述控温机构包括氮气储罐15和安装在排气管29上的控温阀4，所述控温阀4上设置有热气入口401、冷气入口402和混合气出口403，所述热气入口401和混合气出口403与排气管29连通，所述冷气入口402与氮气储罐15的输出端连通，通过控制温控阀向排气管29内加入温度较低的氮气从而控制排气管29的输出气体温度。

在本实施例中，所述温控阀包括阀壳41、阀座42、调节螺母43、阀芯44和密封圈45，所述阀壳41内并联设置有两个阀芯44，所述阀芯44包括感温包461、复位弹簧466、推杆462、底座467、衬套463、过载弹簧464和滑套465，所述滑套465内设有弹簧限位块4651，述衬套463位于底座467和弹簧限位块4651之间并与推杆462固定连接；所述复位弹簧466、过载弹簧464分别套于阀芯44和推杆462两端；所述复位弹簧466两端分别与感温包461和底座467连接；所述过载弹簧464两端分别与衬套463和弹簧限位块4651相连接；所述滑套465内部中空设置；所述底座467上设有流体通道；所述底座467固定在阀壳41内；所述感温包461设置在阀壳41内且靠近混合气出口403设置；所述滑套465滑动设置在阀壳41内；所述推杆462的一端设有弹簧托盘468、另一端依次穿过底座467、衬套463和弹簧限位块4651，所述弹簧托盘468与感温包461连接，所述衬套463通过复位连杆469与弹簧托盘468连接，所述复位弹簧466和过载弹簧464分别位于推杆462两侧，所述复位弹簧466两端分别与弹簧托盘468和底座467连接；所述过载弹簧464两端分别与衬套463和弹簧限位块4651连接；所述感温包461采用的材质对温度变化非常敏感，随着温度热胀冷缩。

如图8和图9所示，在本实施例中，所述离心干燥装置5包括外壳体51，所述外壳体51内固定连接有升降槽52，所述升降槽52内设置有转筒53，所述转筒53的内壁上设置有干燥层54，所述干燥层54由吸水柔性布包裹颗粒干燥剂，所述升降槽52内活动连接有升降板55，该升降板55上固定连接有滚轴，所述滚轴上设置有受其传动的传送带56，所述外壳体51的右侧安装有出料管，所述外壳体51内底部安装有电机57，所述电机57的上端输出端上设置有受其控制转动的传动轴，所述传动轴上端固定有旋转平台58，所述旋转平台58上安装有若干个液压缸59，所述液压缸59的输出端与升降板55固定连接。

如图10和图11所示，在本实施例中，所述外壳体51内还设置有喷气机构6，所述喷气机构6安装在外壳体51上端中心处，所述反应釜1上安装有出气管60，所述出气管60远离反应釜1的一端穿入外壳体51与喷气机构6连通，所述喷气机构6用于向外壳体51内喷射气体。

在本实施例中，所述喷气机构6包括安装在外壳体51内的喷头外管61，所述喷头外管61安装在外壳体51内顶壁的中心处，所述喷头外管61下端安装有连接件62，所述连接件62上设置有安装板63，所述喷头外管61内侧竖直设置有第一挡板64和第二挡板65，所述第一挡板64和第二挡板65间隔设置所述第一挡板64和第二挡板65的下端均与安装板63铰接，所述第一挡板64和第二挡板65相背的一端均设置有拉簧66，所述拉簧66的一端与安装板63连接，所述第一挡板64和第二挡板65相背的一端均设置有凸轮67，所述凸轮67上设置有凹齿，所述凸轮67上端设置有齿轮68，所述喷头外管61上还设置有控制齿轮68转动的驱动机构，所述齿轮68与凸轮67啮合连接，所述第一挡板64和第二挡板65上端分别设有竖直设置的第三挡板681和第四挡板682，所述第一挡板64与第三挡板681接触，所述第二挡板65与第四挡板682接触，所述第三挡板681与第四挡板682之间形成通风道69，所述通风道69与出气管60连通。

在通过上述生产装置制备时，需要先通过生产机构制备铝改性纳米二氧化硅：先将CTAB、硅酸钠和水在水浴搅拌机构中搅拌进行搅拌，然后加入硝酸铝继续搅拌，在进行老化后通过水洗醇洗装置进行水洗和醇洗，并加入到离心干燥装置中进行离心干燥，在离心干燥时，物料放入传送带上，启动电机，电机带动传动轴和旋转轴上端的旋转平台转动，液压缸和升降槽转动且会带动转筒和干燥层一起高速离心转动，转筒内部的物料在离心力的作用下会被甩到干燥层上，其表层水分还有部分内部水分会被甩出最后被干燥层吸收，物料干燥后，液压缸带动传送带下降至出料管处，通过滚轴带动传送带移动将物料输送到出料管进行出料；出料后将物料放置到煅烧装置中的煅烧室内，在上燃烧室内添加燃料燃烧，燃烧产生高温的烟气从下端进入到期管，通过导气管的气孔进入煅烧室，对物料进行煅烧，煅烧后的尾气通过导气管进入到下燃烧室中，尾气由下蓄热体吸热储能，当温度降低到110℃下后停止蓄热，打开单向阀，尾气继续进入到排气管中排出进行后续利用；在完成上燃烧室燃烧后，打开下燃烧室使空气进入到下燃烧室内，并在下燃烧室内加入燃料，由下蓄热体进行换热，下燃烧室内的气体变成高温气体与燃料燃烧，燃烧的烟气通过导气管向上进入煅烧室进行煅烧，且煅烧的尾气继续向上进入上燃烧室，由上蓄热体吸热储能，当温度降低到110℃下后停止蓄热，打开单向阀，尾气继续进入到上端的排气管中排出进入后续生产装置中进行充分利用，反复循环进行煅烧，将煅烧好的物料取出制得铝改性纳米二氧化硅。

在制得铝改性纳米二氧化硅后，开始制备无碱速凝剂：

由于煅烧装置中排气管内排出的高温尾气含有大量杂质会影响后续的使用，由过滤装置对高温尾气进行过滤，高温气体从排气管输送进入到反应釜内，在反应釜内加入一定量的水，持续通入热气对水进行加热；通过高温气体的输入对反应釜内的温度进行控制，由于生产加工需要的精度较高，需要对反应釜内的温度进行精准控制，故通过控温机构进行精准控制温度，启动控温机构，打开氮气储罐(选用氮气是由于氮气具有高稳定性不会与生产过程中的其他物料进行反应)，通过感温包检测排气管进入反应釜内的热气温度，当气体温度较高时，感温包动作带动推杆向上移动，推杆推动衬套带着过载弹簧和滑套向上移动，此时滑套离开底座，滑套下端的低温氮气连通进入阀芯内与高温气体混合，低温氮气输入后排气管内的气体开始下降，当温度下降到低于指定温度时，感温包冷缩，且衬套在复位弹簧的弹力下向下移动，带着过载弹簧和滑套向下移动，直至滑套重新贴合底座，此时滑套下方的氮气通道关闭，仅滑套上端的高温气体气流通，以此循环工作，控制进入到反应釜内的气体温度始终保持在指定温度内；依靠高温气体的输入将水进行适当升温，然后向反应釜内加入定量的硫酸铝，启动搅拌机构进行搅拌，打开氟化钠储罐，氟化钠通过出粉管进入到反应釜内的承载板上，排气管持续通入热风将承载板上的部分氟化钠吹向搅拌机构进行搅拌；然后控制四通阀，使排气管与进气管连通，热气通过进气管到乙醇胺储罐内，热气在乙醇胺储罐内增多，气压增大，从上部挤压乙醇胺进入出液管内，液态的乙醇胺受到气体挤压进入到出液管内然后进入到排气管，从排气管的输出端以喷射的形式将乙醇胺喷射向搅拌机构(可在排气管的输出端上安装喷头保持输出的冲击力)，同时冲击承载板将承载板上的部分氟化钠一并冲向搅拌机构进行搅拌(为了保持承载板上存有部分氟化钠未被气体吹走，可在承载板上设置部分槽体)，直至氟化钠和乙醇胺完全溶解；然后向反应釜内加入纤维素醚和环糊精改性壳聚糖，搅拌溶解后，再加入铝改性纳米二氧化硅，同时打开氧化石墨烯储罐加入氧化石墨烯，搅拌溶解后，冷却至室温，得到无碱速凝剂。

此外，由于反应釜内的温度是由持续通入的热气控制保持的，需要将反应釜内的气体持续排出才能保证反应釜内温度和气压的温度，将反应釜内的高温气体从出气管排出进入到离心干燥装置内，在离心干燥时，输入高温气体对离心的物料进行吹扫；首先热气通过出气管输送到通风道内从第一挡板和第二挡板之间向下吹出，启动驱动机构(图中未示出，在本实施例中可以是电机)，带动齿轮转动一个角度，齿轮带动凸轮转动一个角度，从而带动第一挡板或第二挡板向中间运动，此时靠近左侧或右侧的通道打开，高温气体从中间和侧方的通道一并喷出，对下方和侧方的物料进行吹扫，然后控制驱动机构带动齿轮反向转动一个角度，同理控制另一侧的通道打开，从而控制高温气体对左右两侧的物料进行吹扫。

本发明的有益效果是：

(1)通过将煅烧装置中的热量进行储存进行回收利用，提高了热量利用率，采用上下进气煅烧的方式，使得物料煅烧更加均匀，进出料方便，且不仅通过蓄热体进行自身的热量回收利用，且利用排放的高温尾气对后续生产提供充分的热能，提高能源利用率，大幅度降低生产成本，节能环保。

(2)通过煅烧装置产生的高温尾气提供反应釜内所需的热能，持续的通入高温尾气保证反应釜内的温度温度，进而提高反应釜内物料反应的稳定性，通过控温机构的设置，通过感温包的热胀冷缩带动滑套上下移动从而控制滑套下端氮气通道的启闭，在排气管内适时的通入低温氮气，低温氮气与煅烧装置排出的高温尾气混合从而控制进入反应釜内的气体温度，在能源循环利用的同时，实现了对反应釜内温度的精准控制，保证物料反应的稳定性。

(3)通过进料机构的设置，利用四通阀的切换将排气管的高温气体与乙醇胺液体进行切换式进料，进料方便，稳定性高，且保证了密封性，且可对乙醇胺进行一定的预热；同时将粉状的氟化钠先进料至承载板上，由排气管中的气体将氟化钠以分散的形式吹向搅拌机构进行搅拌，将氟化钠以吹散的方式与搅拌机构接触搅拌，分散效果好，搅拌均匀，避免粉状的氟化钠进料时结块，大幅度提高搅拌效率，且在乙醇胺进料时，乙醇胺液体喷射至承载板上优先与承载板上的部分氟化钠混合，带动氟化钠一并与搅拌机构接触，大幅度提高乙醇胺和氟化钠的混合效果，先将部分氟化钠与乙醇胺在进料时进行混合，可提高后续搅拌混合效率，且搅拌效果大幅度提高。

(4)通过喷气机构的设置，在离心干燥装置对物料进行离心干燥时，输入高温气体对离心的物料进行吹扫，将物料上的水分吹扫出，且通过高温气体的温度可对物料进行一定的烘干，提高干燥效率，并且进一步对反应釜内的排出的高温气体进行进一步回收利用，资源利用率高；同时通过调整第一挡板和第二挡板的位置可实现对左右两侧的物料进行吹扫，大幅度提高干燥效率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无碱速凝剂的生产工艺，其特征在于，包括如下步骤：

S1：打开CTAB储罐和硅酸钠储罐，将定量的CTAB、硅酸钠和水在水浴搅拌机构中搅拌至40℃，在CTAB和硅酸钠溶解后打开硝酸铝储罐，加入定量的硝酸铝并继续搅拌4小时，在100℃下老化5天，然后通过水洗醇洗装置进行水洗和醇洗，并加入到离心干燥装置中进行离心干燥；继续将物料放置到煅烧室中，在上燃烧室内添加燃料燃烧，燃烧产生高温的烟气通过导气管的气孔进入煅烧室，对物料进行煅烧，煅烧后的尾气通过导气管进入到下燃烧室中，尾气由下蓄热体吸热储能，当温度降低到110℃下后停止蓄热，打开单向阀，尾气继续进入到排气管中排出；在完成上燃烧室燃烧后，打开下燃烧室使空气进入到下燃烧室内，并在下燃烧室内加入燃料，由下蓄热体进行换热，下燃烧室内的气体变成高温气体与燃料燃烧，燃烧的烟气通过导气管向上进入煅烧室进行煅烧，且煅烧的尾气继续向上进入上燃烧室，由上蓄热体吸热储能，当温度降低到110℃下后停止蓄热，打开单向阀，尾气继续进入到上端的排气管中排出，反复循环进行煅烧，将煅烧好的物料取出制得铝改性纳米二氧化硅；

S2：将煅烧装置中排气管内排出的高温尾气经过过滤装置进行过滤，由过滤装置过滤后的热气从排气管进入到反应釜，在反应釜内加入水，持续通入热气对水进行加热；启动控温机构，打开氮气储罐，通过感温包检测排气管进入反应釜内的热气温度，当气体温度大于60℃时，推杆推动衬套带着过载弹簧和滑套向上移动，此时滑套离开底座，滑套下端的低温氮气连通进入阀芯内与高温气体混合，排气管内的气体开始下降，当温度下降到40℃，感温包冷缩，且衬套在复位弹簧的弹力下向下移动，带着过载弹簧和滑套向下移动，直至滑套重新贴合底座，此时滑套下方的氮气通道关闭，仅供热气流通，以此循环工作，控制进入到反应釜内的气体温度保持在40～60℃，持续通入气体将水加热至40～60℃；

S3：打开硫酸铝储罐，向反应釜内加入定量的硫酸铝，启动搅拌机构进行搅拌使硫酸铝完全溶解，打开氟化钠储罐，氟化钠通过出粉管进入到反应釜内的承载板上，排气管持续通入热风将承载板上的部分氟化钠吹向搅拌机构进行搅拌；然后控制四通阀，使排气管与进气管连通，热气通过进气管到乙醇胺储罐内，热气在乙醇胺储罐挤压乙醇胺，液态的乙醇胺受到气体挤压进入到出液管内然后进入到排气管，从排气管的输出端以喷射的形式将乙醇胺喷射向搅拌机构，同时冲击承载板将承载板上的部分氟化钠一并冲向搅拌机构进行搅拌，直至氟化钠和乙醇胺完全溶解；

S4：通过控温机构调节排气管内通入的热气温度，使反应釜内的温度保持在80℃，打开纤维素醚储罐和环糊精改性壳聚糖储罐，向反应釜内加入纤维素醚和环糊精改性壳聚糖，搅拌溶解后，再加入铝改性纳米二氧化硅，同时打开氧化石墨烯储罐加入氧化石墨烯，搅拌溶解后，冷却至室温，得到无碱速凝剂。

2.根据权利要求1所述的一种无碱速凝剂的生产工艺，其特征在于：在步骤S1中：在离心干燥装置中进行离心干燥时，将清洗和醇洗后的物料放入传送带上，启动电机，电机带动传动轴和旋转平台转动，液压缸和升降槽转动且会带动转筒和干燥层一起高速离心转动，转筒内部的物料在离心力的作用下会被甩到干燥层上，其表层水分还有部分内部水分会被甩出最后被干燥层吸收；在离心干燥的同时，反应釜内的气体通过出气管进入到喷气机构，通过驱动机构控制齿轮反复转动，从而带动凸轮运动，使得凸轮转动，进而将第一挡板和第二挡板相互靠近移动，此时上端和下端通道打开，然后驱动机构控制第一挡板和第二挡板复位，反复移动，实现多方向的热气排出吹向物料，实现离心干燥。

3.一种无碱速凝剂的生产装置，适用于如权利要求1所述的一种无碱速凝剂的生产工艺，其特征在于：包括反应釜、储存有硫酸铝的硫酸铝储罐、储存有氟化钠的氟化钠储罐、储存有乙醇胺的乙醇胺储罐、储存有纤维素醚的纤维素醚储罐、储存有环糊精改性壳聚糖的环糊精改性壳聚糖储罐、储存有氧化石墨烯的氧化石墨烯储罐以及用于生产制备铝改性纳米二氧化硅的生产机构；所述硫酸铝储罐、氟化钠储罐、乙醇胺储罐、纤维素醚储罐、环糊精改性壳聚糖储罐、氧化石墨烯储罐和生产机构均与反应釜连通，所述生产机构包括CTAB储罐、硅酸钠储罐、硝酸铝储罐、水浴搅拌机构、水洗醇洗装置、煅烧装置和离心干燥装置。

4.根据权利要求3所述的一种无碱速凝剂的生产装置，其特征在于：所述煅烧装置包括煅烧炉，所述煅烧炉内倾斜设置有上隔板和下隔板，所述上隔板上端形成上燃烧室，所述下隔板下端形成下燃烧室，所述上隔板与下隔板之间形成煅烧室，所述上隔板与下隔板之间设置有连通上燃烧室和下燃烧室的导气管，所述导气管呈中空设置，所述导气管上设置有气孔，所述导气管中间设置成实心；所述煅烧装置还包括热交换系统，所述热交换系统包括与上燃烧室连通的上蓄热体和与下燃烧室连通的下蓄热体，所述上蓄热体和下蓄热体之间设有自动控制滑阀，所述上燃烧室和下燃烧室上均设置有排气管，所述排气管上设置有单向阀和过滤装置。

5.根据权利要求4所述的一种无碱速凝剂的生产装置，其特征在于：所述反应釜内设置有搅拌机构和进料机构，所述进料机构包括用于乙醇胺进料第一进料机构和用于氟化钠进料的第二进料机构，所述第一进料机构包括安装在排气管上的四通阀，所述乙醇胺储罐上安装有出液管和进气管，所述进气管连接在乙醇胺储罐的上端，所述出液管一端插入乙醇胺储罐的内底部，所述四通阀的两个阀口与排气管连通、另两个阀口分别与出液管和进气管连通，所述排气管的输出端与反应釜连通，所述第二进料组件包括安装在氟化钠储罐输出端上的出粉管以及安装在反应釜内部的承载板，所述出粉管的输出端朝向所述承载板且将氟化钠出料至承载板上，所述排气管的输出端朝向所述搅拌机构，且该排气管的输出端朝向所述承载板上端，排气管排出的流体可将承载板上的氯化氟化钠打向所述搅拌机构。

6.根据权利要求5所述的一种无碱速凝剂的生产装置，其特征在于：所述反应釜内设置有温度传感器，所述排气管上设置有可向排气管内加入冷气的控温机构，所述控温机构包括氮气储罐和安装在排气管上的控温阀，所述控温阀上设置有热气入口、冷气入口和混合气出口，所述热气入口和混合气出口与排气管连通，所述冷气入口与氮气储罐的输出端连通，通过控制温控阀向排气管内加入温度较低的氮气从而控制排气管的输出气体温度。

7.根据权利要求6所述的一种无碱速凝剂的生产装置，其特征在于：所述温控阀包括阀壳、阀座、调节螺母、阀芯和密封圈，所述阀壳内并联设置有两个阀芯，所述阀芯包括感温包、复位弹簧、推杆、底座、衬套、过载弹簧和滑套，所述滑套内设有弹簧限位块，述衬套位于底座和弹簧限位块之间并与推杆固定连接；所述复位弹簧、过载弹簧分别套于阀芯和推杆两端；所述复位弹簧两端分别与感温包和底座连接；所述过载弹簧两端分别与衬套和弹簧限位块相连接；所述滑套内部中空设置；所述底座上设有流体通道；所述底座固定在阀壳内；所述感温包设置在阀壳内且靠近混合气出口设置；所述滑套滑动设置在阀壳内；所述推杆的一端设有弹簧托盘、另一端依次穿过底座、衬套和弹簧限位块，所述弹簧托盘与感温包连接，所述衬套通过复位连杆与弹簧托盘连接，所述复位弹簧和过载弹簧分别位于推杆两侧，所述复位弹簧两端分别与弹簧托盘和底座连接；所述过载弹簧两端分别与衬套和弹簧限位块连接。

8.根据权利要求5～7任意一项所述的一种无碱速凝剂的生产装置，其特征在于：所述离心干燥装置包括外壳体，所述外壳体内固定连接有升降槽，所述升降槽内设置有转筒，所述转筒的内壁上设置有干燥层，所述干燥层由吸水柔性布包裹颗粒干燥剂，所述升降槽内活动连接有升降板，该升降板上固定连接有滚轴，所述滚轴上设置有受其传动的传送带，所述外壳体的右侧安装有出料管，所述外壳体内底部安装有电机，所述电机的上端输出端上设置有受其控制转动的传动轴，所述传动轴上端固定有旋转平台，所述旋转平台上安装有若干个液压缸，所述液压缸的输出端与升降板固定连接。

9.根据权利要求8所述的一种无碱速凝剂的生产装置，其特征在于：所述外壳体内还设置有喷气机构，所述喷气机构安装在外壳体上端中心处，所述反应釜上安装有出气管，所述出气管远离反应釜的一端穿入外壳体与喷气机构连通，所述喷气机构用于向外壳体内喷射气体。

10.根据权利要求9所述的一种无碱速凝剂的生产装置，其特征在于：所述喷气机构包括安装在外壳体内的喷头外管，所述喷头外管安装在外壳体内顶壁的中心处，所述喷头外管下端安装有连接件，所述连接件上设置有安装板，所述喷头外管内侧竖直设置有第一挡板和第二挡板，所述第一挡板和第二挡板间隔设置所述第一挡板和第二挡板的下端均与安装板铰接，所述第一挡板和第二挡板相背的一端均设置有拉簧，所述拉簧的一端与安装板连接，所述第一挡板和第二挡板相背的一端均设置有凸轮，所述凸轮上设置有凹齿，所述凸轮上端设置有齿轮，所述喷头外管上还设置有控制齿轮转动的驱动机构，分别设有竖直设置的第三挡板和第四挡板，所述第一挡板与第三挡板接触，所述第二挡板与第四挡板接触，所述第三挡板与第四挡板之间形成通风道，所述通风道与出气管连通。

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