CN114921666B - 一种稀土镨钕用萃取装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及稀土元素萃取技术领域，提出了一种稀土镨钕用萃取装置及方法，包括萃取槽本体和搅拌机构，萃取槽本体包括混合室、澄清室、重相入口、轻相入口、重相出口、轻相出口、轻相堰和重相堰；搅拌机构设于混合室上，搅拌机构与混合室均为若干个且一一对应设置；其特征在于，还包括驱动装置，驱动装置包括驱动器和链条，搅拌机构包括驱动链轮和搅拌器，链条绕设所有的驱动链轮，驱动链轮驱动搅拌器进行公转和自转。通过上述技术方案，解决了相关技术中如何在萃取槽内提高稀土元素的萃取效率的问题。
Description
技术领域
本发明涉及稀土元素萃取技术领域，具体的，涉及一种稀土镨钕用萃取装置及方法。
背景技术
在稀土萃取分离过程中，空白有机相采用氨水、液碱或碳酸钙等皂化剂皂化，所得皂化有机相进入萃取分离体系，得到难萃组分(即难萃稀土溶液)和易萃组分(即负载有机相)，负载有机相需通过盐酸、硫酸或硝酸等反萃剂将易萃稀土从负载的有机相中反萃下来获得易萃稀土溶液，两种稀土溶液采用草酸、碳铵或碳酸钠等沉淀剂进行沉淀、洗涤和灼烧，获得稀土氧化物，空白有机相循环使用。
萃取槽是工业应用最早且仍广泛使用的技术成熟的萃取设备，它是靠重力实现两相分离的一种逐级接触式萃取设备。传统的萃取槽，主要由混合室和澄清室两部分组成，安装在地面基础之上，萃取级与级之间通过底部的暗格或者外接管道连通。
传统上稀土分离厂主要涉及两个工序：萃取和分离。一般为了能提高稀土各个元素的萃取效率，通常都需要将稀土溶液和萃取剂进行充分的搅拌。因此，当前亟需解决的问题是如何在萃取槽内提高稀土元素的萃取效率。
发明内容
本发明提出一种稀土镨钕用萃取装置及方法，解决了相关技术中如何在萃取槽内提高稀土元素的萃取效率的问题。
本发明的技术方案如下：一种稀土镨钕用萃取装置及方法，包括萃取槽本体和搅拌机构，所述萃取槽本体包括混合室、澄清室、重相入口、轻相入口、重相出口、轻相出口、轻相堰和重相堰；所述搅拌机构设于所述混合室上，所述搅拌机构与所述混合室均为若干个且一一对应设置；还包括驱动装置，所述驱动装置包括驱动器和链条，所述搅拌机构包括驱动链轮和搅拌器，所述链条绕设所有的所述驱动链轮，所述驱动链轮驱动所述搅拌器进行公转和自转。
作为进一步的技术方案，所述搅拌机构包括：
支板，可拆卸的设于所述混合室上；
支架，设于所述支板上，所述驱动链轮转动设于所述支架上，所述驱动链轮的轴线垂直于水平面；
连板，设于所述支架上且开设有球孔；
主动齿轮，转动设于所述支架上且与所述驱动链轮同轴设置；
从动齿轮，与所述主动齿轮啮合且可绕主动齿轮进行全周转动；
摆臂，一端转动设于所述支架上且转动轴线与所述主动齿轮的转动轴线重合，另一端进行全周转动；
摇杆，中部穿过所述球孔设置且穿过部位与所述球孔实现球铰接，所述摇杆的一端穿过所述从动齿轮设置，另一端与所述搅拌器连接。
作为进一步的技术方案，所述搅拌机构还包括转轴，所述转轴穿设于所述支架上且与所述支架转动连接，所述转轴的上端穿过所述驱动链轮设置，中部穿过所述主动齿轮设置，下端穿过所述摆臂设置。
作为进一步的技术方案，所述搅拌机构还包括球体，所述球体开设有贯穿孔，所述摇杆穿过所述贯穿孔，所述球体转动设于所述球孔，所述摇杆借助所述球体和所述球孔实现与所述连板的球铰接。
作为进一步的技术方案，所述摇杆包括主杆和副杆，所述主杆的一端开设有盲孔，所述主杆穿过所述球体，所述副杆的一端穿设于所述盲孔内，另一端连接所述搅拌器，所述搅拌机构还包括弹簧，所述弹簧置于所述盲孔内且位于所述盲孔的底面和所述副杆的端面之间。
作为进一步的技术方案，所述副杆的穿入端具有外凸起，所述盲孔的开口端具有内凸起，所述外凸起和所述内凸起均为环状，所述外凸起与所述盲孔的内壁滑动连接，所述副杆借助所述外凸起和所述内凸起实现与所述主杆的连接。
作为进一步的技术方案，所述搅拌器呈笼型且一端向另一端的渐变形式为收束结构。
本发明提供的一种稀土镨钕用萃取装置的有益效果为：稀土镨钕用萃取装置包括萃取槽本体、搅拌机构和驱动装置。萃取槽本体包括混合室、澄清室、重相入口、轻相入口、重相出口、轻相出口、轻相堰和重相堰，轻相堰和重相堰设置在澄清室内，混合室和澄清室借助管路连通，重相入口和轻相入口分别用于向下一级分离单元提供重相溶液和轻相溶液的流动通道，萃取槽本体包括多个萃取单元，这样就能实现多级萃取，进而能保证提取的稀土溶液中的元素杂质更少，纯度更高；重相出口和轻相出口设置在澄清室内，并且分别用于向下一级萃取单元或者收集槽排出相应的稀土元素容易。为了提高整体装置对稀土元素的萃取效率，在混合室上还设置了搅拌机构，搅拌机构包括驱动链轮和搅拌器，驱动装置包括驱动器和链条，每一个混合室内都设置一个搅拌器，搅拌器的驱动端与驱动链轮固定连接，链条只有一个，驱动链轮有若干个，并且链条与所有的驱动链轮连接，即链条与链轮组成链传动形式，驱动器可以驱动链条进行循环移动，这样就能实现对所有的混合室内的液体进行搅拌，这样就能保证所有混合室内的液体都是搅拌均匀和充足的，进而能提高整体的萃取效率。并且搅拌器在混合室内还可以实现自转和公转，这样就能使搅拌器尽可能在混合室内更多的地方进行搅拌。
本发明还提供一种稀土镨钕用萃取方法，包括以下步骤：
步骤A、清洗除杂：使用纯水对萃取槽本体进行全面的清洗；
步骤B、通入原料：将含有镨钕的稀土氯化物水溶液放入到萃取槽本体内的混合室内；
步骤C、加入萃取剂：待混合室内的溶液不再流动后，加入P507萃取剂，P507萃取剂与稀土氯化物水溶液的体积比为1:3～5；
步骤D、混合搅拌：启动混合室上的搅拌机构，搅拌20～30min，搅拌器的公转速度为60-75r/min；
步骤E、静置分离：将步骤D中的混合液送入澄清室内，静置3-4h，将下层液体从重相出口排出，将上层液体从轻相出口排出。
作为进一步的技术方案，所述步骤E中，下层液体的释放速度小于3-5L/min。
作为进一步的技术方案，所述步骤E中，澄清室中设置有蛇形通道，所述蛇形通道的开口位于下层液体的液面以下，且出口分别与所述重相出口和所述轻相出口连通。
本发明提供的一种稀土镨钕用萃取方法的有益效果为：
1、通过在混合室上设置笼型的搅拌器，并且保证搅拌器可以在公转的同时还有自身的自转，大大提高了搅拌效率；
2、采用驱动装置内的链条，将所有的搅拌机构进行同步搅拌，保证了稀土溶液和萃取剂的充分接触时间，在节省时间的同时实现了最大的萃取效率。
附图说明
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。
图1为本发明提供的装置的整体结构示意图；
图2为图1的俯视图；
图3为本发明中搅拌机构的等轴测示意图；
图4为图3的俯视图；
图5为图3的右视图；
图6为本发明中搅拌机构的另一个角度上的结构示意图；
图7为本发明中搅拌机构的再一个角度上的结构示意图；
图8为本发明中主杆和副杆配合处的结构示意图；
图中：
1、萃取槽本体，2、搅拌机构，3、混合室，4、澄清室，5、重相入口，6、轻相入口，7、重相出口，8、轻相出口，9、轻相堰，10、重相堰，11、链条，12、驱动链轮，13、搅拌器，14、支板，15、支架，16、连板，17、主动齿轮，18、从动齿轮，19、摆臂，20、摇杆，21、转轴，22、球体，23、主杆，24、副杆。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，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，都涉及本发明保护的范围。
如图1～图2所示，本实施例提出了一种稀土镨钕用萃取装置，包括萃取槽本体和搅拌机构，萃取槽本体包括混合室、澄清室、重相入口、轻相入口、重相出口、轻相出口、轻相堰和重相堰；搅拌机构设于混合室上，搅拌机构与混合室均为若干个且一一对应设置；还包括驱动装置，驱动装置包括驱动器和链条，搅拌机构包括驱动链轮和搅拌器，链条绕设所有的驱动链轮，驱动链轮驱动搅拌器进行公转和自转。
本实施例中，稀土镨钕用萃取装置包括萃取槽本体、搅拌机构和驱动装置。萃取槽本体包括混合室、澄清室、重相入口、轻相入口、重相出口、轻相出口、轻相堰和重相堰，轻相堰和重相堰设置在澄清室内，混合室和澄清室借助管路连通，重相入口和轻相入口分别用于向下一级分离单元提供重相溶液和轻相溶液的流动通道，萃取槽本体包括多个萃取单元，这样就能实现多级萃取，进而能保证提取的稀土溶液中的元素杂质更少，纯度更高；重相出口和轻相出口设置在澄清室内，并且分别用于向下一级萃取单元或者收集槽排出相应的稀土元素容易。为了提高整体装置对稀土元素的萃取效率，在混合室上还设置了搅拌机构，搅拌机构包括驱动链轮和搅拌器，驱动装置包括驱动器和链条，每一个混合室内都设置一个搅拌器，搅拌器的驱动端与驱动链轮固定连接，链条只有一个，驱动链轮有若干个，并且链条与所有的驱动链轮连接，即链条与链轮组成链传动形式，驱动器可以驱动链条进行循环移动，这样就能实现对所有的混合室内的液体进行搅拌，这样就能保证所有混合室内的液体都是搅拌均匀和充足的，进而能提高整体的萃取效率。并且搅拌器在混合室内还可以实现自转和公转，这样就能使搅拌器尽可能在混合室内更多的地方进行搅拌。
如图3～图7所示，进一步，搅拌机构包括：
支板，可拆卸的设于混合室上；
支架，设于支板上，驱动链轮转动设于支架上，驱动链轮的轴线垂直于水平面；
连板，设于支架上且开设有球孔；
主动齿轮，转动设于支架上且与驱动链轮同轴设置；
从动齿轮，与主动齿轮啮合且可绕主动齿轮进行全周转动；
摆臂，一端转动设于支架上且转动轴线与主动齿轮的转动轴线重合，另一端进行全周转动；
摇杆，中部穿过球孔设置且穿过部位与球孔实现球铰接，摇杆的一端穿过从动齿轮设置，另一端与搅拌器连接。
本实施例中，为了实现搅拌器的公转和自转，搅拌机构还包括支板、支架、连板、主动齿轮、从动齿轮、摆臂和摇杆。支板可拆卸的设置在混合室上，支架设置在支板上，驱动链轮转动设置在支架上，在装置正常使用状态下，驱动链轮的转动轴线垂直于水平面，连板设置在支架上，在连板上开设球孔，主动齿轮转动设置在支架上，并且主动齿轮与驱动链轮同轴设置，即主动齿轮可以实现与驱动链轮的同步同向转动；摆臂一端转动设置在支架上，另一端与摇杆连接；摆臂的端部的转动轴线与主动齿轮的转动轴线重合，这样就能保证摇杆可以绕着主动齿轮的轴线进行转动，由于摇杆的中部与球孔铰接，搅拌器设置在遥控的另一端，因此，摆臂和摇杆的配合可以实现搅拌器在混合室内的公转；摇杆的另一端连接从动齿轮，从动齿轮与主动齿轮啮合，由于主动齿轮仅仅只在支架上进行转动，不会有任何移动，因此从动齿轮就会沿着主动齿轮的外缘进行全周的转动，由于从动齿轮与摇杆进行连接，因此，在从动齿轮的全周转动过程中，由于从动齿轮的轴线与摇杆的轴线重合，因此，从动齿轮可以提供搅拌器的自身转动。
如图3～图7所示，进一步，搅拌机构还包括转轴，转轴穿设于支架上且与支架转动连接，转轴的上端穿过驱动链轮设置，中部穿过主动齿轮设置，下端穿过摆臂设置。
本实施例中，为了保证主动齿轮，驱动链轮和摆臂的端部同轴设置，搅拌机构还包括转轴，转轴穿设在支架上，并且转轴与支架转动连接，转轴的上端穿过驱动链轮设置，用于提供驱动链轮转动需要的轴，同理，转轴同时提供主动齿轮和摆臂端部需要的轴。
如图3～图7所示，进一步，搅拌机构还包括球体，球体开设有贯穿孔，摇杆穿过贯穿孔，球体转动设于球孔，摇杆借助球体和球孔实现与连板的球铰接。
本实施例中，为了保证摇杆与连接板之间稳定的球铰接，搅拌机构还包括球体，球体上设置贯穿孔，摇杆穿过贯穿孔设置，球体设置在连接板的球孔内，摇杆借助球体与球孔实现连接板。为了将球体放置在球孔中，可以将连接板设置成拼装的形式，这样就能保证球体在球孔内，不会出现脱离。
如图3～图7所示，进一步，摇杆包括主杆和副杆，主杆的一端开设有盲孔，主杆穿过球体，副杆的一端穿设于盲孔内，另一端连接搅拌器，搅拌机构还包括弹簧，弹簧置于盲孔内且位于盲孔的底面和副杆的端面之间。
本实施例中，为了保证驱动器可以进一步到达混合室内更多的空间，摇杆包括主杆和副杆，主杆的端部开设有盲孔，主杆穿过球体，副杆的端部穿入到盲孔内，另一端连接搅拌器，搅拌机构还包括弹簧，弹簧放置在盲孔内，并且弹簧的一端连接盲孔的底面，另一端连接副杆的端面。在搅拌器的公转过程中，搅拌器可以贴着混合室的底面进行搅拌，此时弹簧受到压缩，在弹簧的整个压缩过程中，可以给搅拌器提供一端时间的与混合室底面接触的时间。
如图8所示，进一步，副杆的穿入端具有外凸起，盲孔的开口端具有内凸起，外凸起和内凸起均为环状，外凸起与盲孔的内壁滑动连接，副杆借助外凸起和内凸起实现与主杆的连接。
本实施例中，为了避免副杆从主杆内脱出，副杆的穿入端设置外凸起，盲孔的开口端设置内凸起，外凸起和内凸起均为环状，盲孔为圆孔，外凸起与盲孔的内壁之间滑动连接，内凸起的内径小于外凸起的外径，因此，副杆不会与主杆发生完全的分离。
如图3～图4所示，进一步，搅拌器呈笼型且一端向另一端的渐变形式为收束结构。
本实施例中，为了提高搅拌器的搅拌效率，将搅拌器设置成笼型，这样搅拌器具有若干个肋条，能保证搅动更大的面积。
本发明还提供一种稀土镨钕用萃取方法，包括以下步骤：
步骤A、清洗除杂：使用纯水对萃取槽本体进行全面的清洗；
步骤B、通入原料：将含有镨钕的稀土氯化物水溶液放入到萃取槽本体内的混合室内；
步骤C、加入萃取剂：待混合室内的溶液不再流动后，加入P507萃取剂，P507萃取剂与稀土氯化物水溶液的体积比为1:3～5；
步骤D、混合搅拌：启动混合室上的搅拌机构，搅拌20～30min，搅拌器的公转速度为60-75r/min；
步骤E、静置分离：将步骤D中的混合液送入澄清室内，静置3-4h，将下层液体从重相出口排出，将上层液体从轻相出口排出。
所述步骤E中，下层液体的释放速度小于3-5L/min。
所述步骤E中，澄清室中设置有蛇形通道，蛇形通道的开口位于下层液体的液面以下，且出口分别与重相出口和轻相出口连通。
以上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 (5)
1.一种稀土镨钕用萃取装置，包括萃取槽本体（1）和搅拌机构（2），所述萃取槽本体（1）包括混合室（3）、澄清室（4）、重相入口（5）、轻相入口（6）、重相出口（7）、轻相出口（8）、轻相堰（9）和重相堰（10）；所述搅拌机构（2）设于所述混合室（3）上，所述搅拌机构（2）与所述混合室（3）均为若干个且一一对应设置；其特征在于，还包括驱动装置，所述驱动装置包括驱动器和链条（11），所述搅拌机构（2）包括驱动链轮（12）和搅拌器（13），所述链条（11）绕设所有的所述驱动链轮（12），所述驱动链轮（12）驱动所述搅拌器（13）进行公转和自转；
所述搅拌机构（2）包括：
支板（14），可拆卸的设于所述混合室（3）上；
支架（15），设于所述支板（14）上，所述驱动链轮（12）转动设于所述支架（15）上，所述驱动链轮（12）的轴线垂直于水平面；
连板（16），设于所述支架（15）上且开设有球孔；
主动齿轮（17），转动设于所述支架（15）上且与所述驱动链轮（12）同轴设置；
从动齿轮（18），与所述主动齿轮（17）啮合且可绕主动齿轮（17）进行全周转动；
摆臂（19），一端转动设于所述支架（15）上且转动轴线与所述主动齿轮（17）的转动轴线重合，另一端进行全周转动；
摇杆（20），中部穿过所述球孔设置且穿过部位与所述球孔实现球铰接，所述摇杆（20）的一端穿过所述从动齿轮（18）设置，另一端与所述搅拌器（13）连接；
所述搅拌机构（2）还包括转轴（21），所述转轴（21）穿设于所述支架（15）上且与所述支架（15）转动连接，所述转轴（21）的上端穿过所述驱动链轮（12）设置，中部穿过所述主动齿轮（17）设置，下端穿过所述摆臂（19）设置。
2.根据权利要求1所述的一种稀土镨钕用萃取装置，其特征在于，所述搅拌机构（2）还包括球体（22），所述球体（22）开设有贯穿孔，所述摇杆（20）穿过所述贯穿孔，所述球体（22）转动设于所述球孔，所述摇杆（20）借助所述球体（22）和所述球孔实现与所述连板（16）的球铰接。
3.根据权利要求2所述的一种稀土镨钕用萃取装置，其特征在于，所述摇杆（20）包括主杆（23）和副杆（24），所述主杆（23）的一端开设有盲孔，所述主杆（23）穿过所述球体（22），所述副杆（24）的一端穿设于所述盲孔内，另一端连接所述搅拌器（13），所述搅拌机构（2）还包括弹簧，所述弹簧置于所述盲孔内且位于所述盲孔的底面和所述副杆（24）的端面之间。
4.根据权利要求3所述的一种稀土镨钕用萃取装置，其特征在于，所述副杆（24）的穿入端具有外凸起，所述盲孔的开口端具有内凸起，所述外凸起和所述内凸起均为环状，所述外凸起与所述盲孔的内壁滑动连接，所述副杆（24）借助所述外凸起和所述内凸起实现与所述主杆（23）的连接。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的一种稀土镨钕用萃取装置，其特征在于，所述搅拌器（13）呈笼型且一端向另一端的渐变形式为收束结构。
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