CN113198412B - 一种稀土纳米氧化物制备装置及其使用方法 - Google Patents

一种稀土纳米氧化物制备装置及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种稀土纳米氧化物制备装置及其使用方法，属于稀土材料制备技术领域。它解决了现有沉淀法制得产品易发生团聚，团聚后产品因体积较大，经常在过滤时发生堵塞，造成过滤难的问题，一方面造成了原溶液浪费，另一方面降低了原溶液中的材料析出率的问题。本稀土纳米氧化物制备装置及其使用方法，包括加热箱，所述加热箱下端设有四个底座，所述加热箱下端壁内设有两个加热腔，所述加热箱内设有加热机构，所述加热机构内设有导流机构。本稀土纳米氧化物制备装置及其使用方法使用时一方面避免了材料析出成型后的团聚，另一方面可对原溶液进行循环处理，提高原溶液中的材料析出率。

Description

一种稀土纳米氧化物制备装置及其使用方法
技术领域
本发明属于稀土材料制备技术领域，涉及一种稀土纳米氧化物制备装置及其使用方法。
背景技术
稀土元素又称稀土金属，在电子、石油化工、冶金、农业等领域被广泛应用，同样也是我国重要的战略性资源，现有的稀土材料可通过固相、沉淀、水热、凝胶等多种方法进行制备，沉淀法因溶液成核块，易控制，样品纯度高等特点被广为使用。
但沉淀法制得产品易发生团聚，团聚后产品因体积较大，经常在过滤时发生堵塞，造成过滤难的问题，且对于过滤后的原溶液以及加热过程中产生的原液蒸汽并没有进行很好的循环使用，一方面造成了原溶液浪费，另一方面降低了原溶液中的材料析出率。
发明内容
本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种稀土纳米氧化物制备装置及其使用方法，本稀土纳米氧化物制备装置使用时一方面避免了材料析出成型后的团聚，另一方面可对原溶液进行循环处理，提高原溶液中的材料析出率。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种稀土纳米氧化物制备装置及其使用方法，包括加热箱，所述加热箱下端设有四个底座，所述加热箱下端壁内设有两个加热腔，所述加热箱内设有加热机构，所述加热机构内设有导流机构，所述加热箱上方设有与所述加热机构连通的蒸汽机构，所述加热箱下端设有与所述加热机构连通的分筛机构。
作为优选，所述加热机构包括设置在所述加热箱上端的支架，所述支架内设有延伸至所述加热箱中层的加热桶，所述加热桶的外周侧开通有注料口。
作为优选，所述蒸汽机构包括设置在所述加热箱上端的两个支撑柱，两个所述支撑柱间设有冷凝箱，所述冷凝箱内设有冷凝块，所述冷凝箱内位于所述冷凝块右侧自上至下限定有第一空腔和第二空腔，所述冷凝块下端与所述第二空腔间连通有沿伸至所述加热箱内的导流管，所述第一空腔内设有控制电机，所述控制电机输出端与所述加热机构的加热桶上端相连。
作为优选，所述导流机构包括设置在所述加热机构加热桶内的圆盘支架，所述圆盘支架下端设有电机套，所述电机套内设有转动电机，所述圆盘支架上端设有与所述转动电机输出端固连的电机轴，所述电机轴外周侧设有拨片，所述电机轴上位于所述拨片上方通过轴承连接有升降架，所述升降架通过弹簧卡口设置在电机轴上，所述升降架上滑动连接有两个隔板，每个所述隔板下端设有与所述拨片配合的抵接板,所述电机轴上端位于所述升降架上方设有第一圆盘，所述第一圆盘上端均布有至少两个的倾斜块，所述倾斜块上端设有第二圆盘，所述第二圆盘上端均布有至少两个的弹性板。
作为优选，所述分筛机构包括设置在所述加热箱下端的过滤箱，所述过滤箱与所述加热机构的加热桶间连通有导向管，所述过滤箱前后两侧内壁分别开设有滑槽，两个所述滑槽间通过弹簧连接有过滤板，所述过滤箱前后两侧内壁间均布有三个水轮组件，所述水轮组件包括转动设置在所述过滤箱前后两侧内壁间的水轮轴，所述水轮轴上套设有水轮,所述过滤箱前后两侧内壁间位于所述过滤板上方设有推板轴.所述推板轴上通过扭簧套设有推板，所述推板与位于所述过滤箱中心线的水轮组件间通过拉绳传动连接, 所述过滤箱与所述蒸汽机构冷凝箱间连接有回流管，所述过滤箱后端设有风扇箱，位于所述过滤箱中心线左侧的水轮组件的水轮轴贯穿所述过滤箱后端壁延伸至所述风扇箱内，位于所述过滤箱中心线左侧水轮组件的水轮轴位于所述风扇箱内的部分上套设有风扇，所述风扇箱与所述过滤箱间连通有第二空腔风管。
此外，本发明在此还提供一种稀土纳米氧化物制备装置的使用方法，包括以下步骤：
S1、向加热箱内注入一定量的水进行加热，沿注料口将待处理的稀土原溶液注入加热桶中，通过加热桶在加热箱内的转动式加热方式，对加热桶内的原溶液进行加热处理；
S2、加热过程中，导流机构控制加热桶内的原溶液产生漩涡，控制原溶液充分与加热桶内壁接触，保证原溶液充分受热，同时漩涡的底端可吸附原溶液析出沉淀，对沉淀进行破碎，避免发生团聚；
S3、S2步骤进行的同时，加热桶内产地一定量原溶液的蒸汽，蒸汽经蒸汽机构冷凝后，沿加热箱进行再次加热、回温处理，继续回流至加热桶内；
S4、加热处理后的原溶液向分筛机构处排放，在分筛机构内进行固液分离，同时分筛机构内的推板进行摆动，使沉淀物在过滤板上更好的分散，溶液沿回流管流至冷凝箱处，经导流管再次提温后继续回流至加热桶内进行下侧的加热处理。
工作原理：
使用本装置前向加热箱内注入一定量的水，沿注料口处将待处理的稀土原溶液注入加热桶内，将加热元件放置在加热箱下端壁的两个加热腔内，对加热箱内的水进行加热，以进行稀土氧化物的析出工作；
加热桶内的原溶液进行加热的同时控制控制电机启动，控制电机输出端带动加热桶在支架上进行转动，即控制加热桶携带原溶液在加热箱内进行转动式加热，通过将原溶液至于加热箱内中心位以及加热桶转动加热的方式，保证了加热桶内原溶液的受热均匀；
随着加热桶内原溶液的加热，加热桶内产地一定量的蒸汽，蒸汽沿加热桶路径进入第二空腔内，进入第二空腔内的蒸汽经冷凝块的冷凝再次转转变位液态，冷凝液化后的原溶液沿导流管回流至第二空腔内，并从第二空腔再次回流至加热桶中进行再次的加热处理，由于大部分导流管位于加热箱内，故在导流管内回流过程中的原溶液可通过加热箱内的热水进行初步的加热、回温，保证再次回流至加热桶内的原溶液具有一定的温度，避免冷的原溶液回流，对加热桶内的加热环境造成影响，进行影响氧化物的析出；
加热桶内的原溶液加热过程中，启动电机套内的转动电机，转动电机带动电机轴在加热桶内进行转动，电机轴转动过程中带动第一圆盘、若干倾斜块和第二圆盘进行转动，第一圆盘、若干倾斜块和第二圆盘转动过程中在加热桶内产生一定的漩涡，使加热桶内的原溶液充分与加热桶的内壁接触，即控制加热桶内的溶液充分与加热箱内的加热水源接触，保证原溶液的充分反应，同时第二圆盘转动过程中带动若干弹性板拍打加热桶内壁，避免析出的氧化物附着在加热桶内壁上，无法被有效排出，由于漩涡底端具有一定的吸附性，故随着加热桶内氧化物的析出，氧化物沉淀被吸附进第一圆盘和第二圆盘间，通过沉淀物与若干倾斜块间的碰撞，保证沉淀处于破碎状态，有效避免了沉淀发生团聚；
随着隔板上沉淀物的堆加，升降架和隔板受到沉淀物施加的外力增大，此时升降架克服与电机轴间的弹簧卡口，在电机轴上下移，升降架下移过程中，拨片间歇性的拨动抵接板，控制隔板在升降架上间歇性打开，即控制加热桶内的原溶液和析出的氧化物沉淀沿导向管被排出至过滤箱内；
进入过滤箱内的沉淀物堆积在过滤板上，原溶液沿过滤板继续下流冲击在水轮上，带动水轮在水轮轴上进行转动，水轮转动过程中间歇性撞击过滤板，控制过滤板在滑槽内进行抖动，通过过滤板的抖动使附着在沉淀物上的原溶液更好的脱离，以进行再一次的加热处理，冲击水轮后的原溶液沿回流管流至冷凝箱处，经导流管再次提温后继续回流至加热桶内进行下侧的加热处理；
位于过滤箱中心线处的水轮轴转动时带动推板在推板轴上进行往复摆动，通过推板的摆动，将堆加在过滤板上方的沉淀物向过滤板的两侧拨动，使沉淀物在过滤板上更好的分散，以保证原溶液的排放，位于过滤箱中心线左侧的水轮轴转动时，带动风扇在风扇箱内进行转动，风扇转动过程中产生一定的风，风沿风管吹入过滤箱内，对过滤板上方的沉淀物进行进一步的风干处理，保证沉淀物表面无原溶液的覆盖。
与现有技术相比，本稀土纳米氧化物制备装置及其使用方法具有以下优点：
1、由于加热机构的设计，通过将原溶液至于加热箱内中心位以及加热桶转动加热的方式，保证了加热桶内原溶液的受热均匀。
2、由于蒸汽机构的设计，冷凝液化后的原溶液沿导流管回流至第二空腔内，并从第二空腔再次回流至加热桶中进行再次的加热处理，由于大部分导流管位于加热箱内，故在导流管内回流过程中的原溶液可通过加热箱内的热水进行初步的加热、回温，保证再次回流至加热桶内的原溶液具有一定的温度，避免冷的原溶液回流，对加热桶内的加热环境造成影响，进行影响氧化物的析出。
3、由于导流机构的设计，导流机构运行时，在加热桶内产生一定的漩涡，使加热桶内的原溶液充分与加热桶的内壁接触，保证原溶液的充分反应，同时第二圆盘转动过程中带动若干弹性板拍打加热桶内壁，避免析出的氧化物附着在加热桶内壁上，无法被有效排出，由于漩涡底端具有一定的吸附性，故随着加热桶内氧化物的析出，氧化物沉淀被吸附进第一圆盘和第二圆盘间，通过沉淀物与若干倾斜块间的碰撞，保证沉淀处于破碎状态，有效避免了沉淀发生团聚。
附图说明
图1是本发明的立体结构示意图。
图2是本发明图1中的前视方向剖视图。
图3是本发明图1中的左视方向剖视图。
图4是本发明图2中A处的局部放大示意图。
图5是本发明图2中B处的局部放大示意图。
图6是本发明图3中C处的局部放大示意图。
图中，加热箱100、底座101、加热腔102、支撑柱103、冷凝箱104、冷凝块105、第一空腔106、控制电机107、加热桶108、支架109、注料口110、导流管111 、圆盘支架112、电机套113、转动电机114、电机轴115、拨片116、升降架117、隔板118、抵接板119、第一圆盘120、倾斜块121、第二圆盘122、弹性板 123、导向管124、过滤箱125、滑槽126、过滤板127、推板轴129、推板130、水轮轴131、水轮132、回流管133、风扇箱134、风扇135、第二空腔136、风管137。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
如图1、图2所示，一种稀土纳米氧化物制备装置及其使用方法，包括加热箱100，加热箱100下端设有四个底座101，加热箱100下端壁内设有两个加热腔102，加热箱100内设有加热机构，加热机构内设有导流机构，加热箱100上方设有与加热机构连通的蒸汽机构，加热箱100下端设有与加热机构连通的分筛机构。
如图2所示，加热机构包括设置在加热箱100上端的支架 109，支架109内设有延伸至加热箱100中层的加热桶108，加热桶108的外周侧开通有注料口110。
如图2所示，蒸汽机构包括设置在加热箱100上端的两个支撑柱103，两个支撑柱103间设有冷凝箱104，冷凝箱104内设有冷凝块105，冷凝箱104内位于冷凝块105右侧自上至下限定有第一空腔106和第二空腔136，冷凝块105下端与第二空腔136 间连通有沿伸至加热箱100内的导流管111 ，第一空腔106内设有控制电机107，控制电机107输出端与加热机构的加热桶108 上端相连。
如图2、图4所示，导流机构包括设置在加热机构加热桶108 内的圆盘支架112，圆盘支架112下端设有电机套113，电机套 113内设有转动电机114，圆盘支架112上端设有与转动电机114 输出端固连的电机轴115，电机轴115外周侧设有拨片116，电机轴115上位于拨片116上方通过轴承连接有升降架117，升降架 117通过弹簧卡口设置在电机轴115上，升降架117上滑动连接有两个隔板118，每个隔板118下端设有与拨片116配合的抵接板119,电机轴115上端位于升降架117上方设有第一圆盘120，第一圆盘120上端均布有至少两个的倾斜块121，倾斜块121上端设有第二圆盘122，第二圆盘122上端均布有至少两个的弹性板123。
如图2、图3、图5和图6所示，分筛机构包括设置在加热箱 100下端的过滤箱125，过滤箱125与加热机构的加热桶108间连通有导向管124，过滤箱125前后两侧内壁分别开设有滑槽126，两个滑槽126间通过弹簧连接有过滤板127，过滤箱125前后两侧内壁间均布有三个水轮组件，水轮组件包括转动设置在过滤箱 125前后两侧内壁间的水轮轴131，水轮轴131上套设有水轮132, 过滤箱125前后两侧内壁间位于过滤板127上方设有推板轴129. 推板轴129上通过扭簧套设有推板130，推板130与位于过滤箱 125中心线的水轮组件间通过拉绳传动连接,过滤箱125与蒸汽机构冷凝箱104间连接有回流管133，过滤箱125后端设有风扇箱 134，位于过滤箱125中心线左侧的水轮组件的水轮轴131贯穿过滤箱125后端壁延伸至风扇箱134内，位于过滤箱125中心线左侧水轮组件的水轮轴131位于风扇箱134内的部分上套设有风扇 135，风扇箱134与过滤箱125间连通有第二空腔风管137。
工作原理：
使用本装置前向加热箱100内注入一定量的水，沿注料口110 处将待处理的稀土原溶液注入加热桶108内，将加热元件放置在加热箱100下端壁的两个加热腔102内，对加热箱100内的水进行加热，以进行稀土氧化物的析出工作；
加热桶108内的原溶液进行加热的同时控制控制电机107启动，控制电机107输出端带动加热桶108在支架109上进行转动，即控制加热桶108携带原溶液在加热箱100内进行转动式加热，通过将原溶液至于加热箱100内中心位以及加热桶108转动加热的方式，保证了加热桶108内原溶液的受热均匀；
随着加热桶108内原溶液的加热，加热桶108内产地一定量的蒸汽，蒸汽沿加热桶108路径进入第二空腔136内，进入第二空腔136内的蒸汽经冷凝块105的冷凝再次转转变位液态，冷凝液化后的原溶液沿导流管111 回流至第二空腔136内，并从第二空腔136再次回流至加热桶108中进行再次的加热处理，由于大部分导流管111 位于加热箱100内，故在导流管111 内回流过程中的原溶液可通过加热箱100内的热水进行初步的加热、回温，保证再次回流至加热桶108内的原溶液具有一定的温度，避免冷的原溶液回流，对加热桶108内的加热环境造成影响，进行影响氧化物的析出；
加热桶108内的原溶液加热过程中，启动电机套113内的转动电机114，转动电机114带动电机轴115在加热桶108内进行转动，电机轴115转动过程中带动第一圆盘120、若干倾斜块121 和第二圆盘122进行转动，第一圆盘120、若干倾斜块121和第二圆盘122转动过程中在加热桶108内产生一定的漩涡，使加热桶108内的原溶液充分与加热桶108的内壁接触，即控制加热桶 108内的溶液充分与加热箱100内的加热水源接触，保证原溶液的充分反应，同时第二圆盘122转动过程中带动若干弹性板123 拍打加热桶108内壁，避免析出的氧化物附着在加热桶108内壁上，无法被有效排出，由于漩涡底端具有一定的吸附性，故随着加热桶108内氧化物的析出，氧化物沉淀被吸附进第一圆盘120 和第二圆盘122间，通过沉淀物与若干倾斜块121间的碰撞，保证沉淀处于破碎状态，有效避免了沉淀发生团聚；
随着隔板118上沉淀物的堆加，升降架117和隔板118受到沉淀物施加的外力增大，此时升降架117克服与电机轴115间的弹簧卡口，在电机轴115上下移，升降架117下移过程中，拨片 116间歇性的拨动抵接板119，控制隔板118在升降架117上间歇性打开，即控制加热桶108内的原溶液和析出的氧化物沉淀沿导向管124被排出至过滤箱125内；
进入过滤箱125内的沉淀物堆积在过滤板127上，原溶液沿过滤板127继续下流冲击在水轮132上，带动水轮132在水轮轴 131上进行转动，水轮132转动过程中间歇性撞击过滤板127，控制过滤板127在滑槽126内进行抖动，通过过滤板127的抖动使附着在沉淀物上的原溶液更好的脱离，以进行再一次的加热处理，冲击水轮132后的原溶液沿回流管133流至冷凝箱104处，经导流管111 再次提温后继续回流至加热桶108内进行下侧的加热处理；
位于过滤箱125中心线处的水轮轴131转动时带动推板130 在推板轴129上进行往复摆动，通过推板130的摆动，将堆加在过滤板127上方的沉淀物向过滤板127的两侧拨动，使沉淀物在过滤板127上更好的分散，以保证原溶液的排放，位于过滤箱125 中心线左侧的水轮轴131转动时，带动风扇135在风扇箱134内进行转动，风扇135转动过程中产生一定的风，风沿风管137吹入过滤箱125内，对过滤板127上方的沉淀物进行进一步的风干处理，保证沉淀物表面无原溶液的覆盖。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例得到限制，上述实施例和说明书中的描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种稀土纳米氧化物制备装置，包括加热箱(100)，所述加热箱(100)下端设有四个底座(101)，所述加热箱(100)下端壁内设有两个加热腔(102)，其特征在于，所述加热箱(100)内设有加热机构，所述加热机构内设有导流机构，所述加热箱(100)上方设有与所述加热机构连通的蒸汽机构，所述加热箱(100)下端设有与所述加热机构连通的分筛机构；所述加热机构包括设置在所述加热箱(100)上端的支架(109)，所述支架(109)内设有延伸至所述加热箱(100)中层的加热桶(108)，所述加热桶(108)的外周侧开通有注料口(110)；所述蒸汽机构包括设置在所述加热箱(100)上端的两个支撑柱(103)，两个所述支撑柱(103)间设有冷凝箱(104)，所述冷凝箱(104)内设有冷凝块(105)，所述冷凝箱(104)内位于所述冷凝块(105)右侧自上至下限定有第一空腔(106)和第二空腔(136)，所述冷凝块(105)下端与所述第二空腔(136)间连通有沿伸至所述加热箱(100)内的导流管(111)，所述第一空腔(106)内设有控制电机(107)，所述控制电机(107)输出端与所述加热机构的加热桶(108)上端相连；所述导流机构包括设置在所述加热机构加热桶(108)内的圆盘支架(112)，所述圆盘支架(112)下端设有电机套(113)，所述电机套(113)内设有转动电机(114)，所述圆盘支架(112)上端设有与所述转动电机(114)输出端固连的电机轴(115)，所述电机轴(115)外周侧设有拨片(116)，所述电机轴(115)上位于所述拨片(116)上方通过轴承连接有升降架(117)，所述升降架(117)上滑动连接有两个隔板(118)，每个所述隔板(118)下端设有与所述拨片(116)配合的抵接板(119)；所述分筛机构包括设置在所述加热箱(100)下端的过滤箱(125)，所述过滤箱(125)与所述加热机构的加热桶(108)间连通有导向管(124)，所述过滤箱(125)前后两侧内壁分别开设有滑槽(126)，两个所述滑槽(126)间通过弹簧连接有过滤板(127)，所述过滤箱(125)前后两侧内壁间均布有三个水轮组件，所述水轮组件包括转动设置在所述过滤箱(125)前后两侧内壁间的水轮轴(131)，所述水轮轴(131)上套设有水轮(132)。
2.根据权利要求1所述的一种稀土纳米氧化物制备装置，其特征在于，所述电机轴(115)上端位于所述升降架(117)上方设有第一圆盘(120)，所述第一圆盘(120)上端均布有至少两个的倾斜块(121)，所述倾斜块(121)上端设有第二圆盘(122)，所述第二圆盘(122)上端均布有至少两个的弹性板(123)。
3.根据权利要求1所述的一种稀土纳米氧化物制备装置，其特征在于，所述过滤箱(125)前后两侧内壁间位于所述过滤板(127)上方设有推板轴(129).所述推板轴(129)上通过扭簧套设有推板(130)，所述推板(130)与位于所述过滤箱(125)中心线的水轮组件间通过拉绳传动连接，所述过滤箱(125)与所述蒸汽机构冷凝箱(104)间连接有回流管(133)。
4.根据权利要求3所述的一种稀土纳米氧化物制备装置，其特征在于，所述过滤箱(125)后端设有风扇箱(134)，位于所述过滤箱(125)中心线左侧的水轮组件的水轮轴(131)贯穿所述过滤箱(125)后端壁延伸至所述风扇箱(134)内，位于所述过滤箱(125)中心线左侧水轮组件的水轮轴(131)位于所述风扇箱(134)内的部分上套设有风扇(135)，所述风扇箱(134)与所述过滤箱(125)间连通有风管(137)。
5.根据权利要求1～4任一项所述的一种稀土纳米氧化物制备装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：向加热箱(100)内注入一定量的水进行加热，沿注料口(110)将待处理的稀土原溶液注入加热桶(108)中，通过加热桶(108)在加热箱(100)内的转动式加热方式，对加热桶(108)内的原溶液进行加热处理；
S2：加热过程中，导流机构控制加热桶(108)内的原溶液产生漩涡，控制原溶液充分与加热桶(108)内壁接触，保证原溶液充分受热，同时漩涡的底端可吸附原溶液析出沉淀，对沉淀进行破碎，避免发生团聚；
S3：S2步骤进行的同时，加热桶(108)内产地一定量原溶液的蒸汽，蒸汽经蒸汽机构冷凝后，沿加热箱(100)进行再次加热、回温处理，继续回流至加热桶(108)内；
S4：加热处理后的原溶液向分筛机构处排放，在分筛机构内进行固液分离，同时分筛机构内的推板(130)进行摆动，使沉淀物在过滤板(127)上更好的分散，溶液沿回流管(133)流至冷凝箱(104)处，经导流管(111)再次提温后继续回流至加热桶(108)内进行下侧的加热处理。
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