CN115161468A - 一种锂云母提锂热循环系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于提锂技术领域，尤其涉及一种锂云母提锂热循环系统，它包括底座、支杆、内层螺纹片、第一电机、第二电机、内管、方形轴、第一清理环、外管、第三电机、外层螺旋片、第四电机、传动齿轮、第二清理环，本发明内层螺旋片和外层螺旋片的设置，一方面能够保证研磨后的料和新加入的料能够缓慢移动，使得研磨料和新料之间能够充分换热；另一方面内层螺旋片和外层螺旋片在旋转过程中能够对内管和外管壁面上的料起到刮除作用，防止料加热后黏在内管和外管的壁面上，影响换热；同时内层螺旋片和外层螺旋片在旋转过程中能够充分接触位于内侧的料，将内侧料的热量传导出来。
Description
技术领域
本发明属于提锂技术领域，尤其涉及一种锂云母提锂热循环系统。
背景技术
锂云母矿为重要的锂资源之一，如何高效经济地分解锂云母和溶出其中的锂，是利用锂云母矿提取锂进而制备各类锂化合物的关键。随着新能源产业和锂电池技术的发展，锂的需求量日益增大，有限的盐湖卤水锂资源可能会面临枯竭和供不应求的问题，并且盐湖卤水资源的分布又极不均衡。我国绝大部分的锂资源储藏于矿石当中，其中锂云母就是富锂矿石之一。
目前，以锂云母为原料提取锂、铷、铯等有价金属的方法有硫酸法、硫酸盐焙烧法、石灰石法、氯化焙烧法、压煮法、碱溶法等。
对于石灰石法，需要先研磨，然后在空气预热系统作用下加热进入焙烧设备，焙烧结束后，通过空气冷却系统将热量带走冷却，带走的热量用于新进入焙烧设备的云母预热。
上述空气预热设备和空气焙烧设备统称空气热循环节能系统，该系统设备成本造价很高，需要较大的安装空间，且在空气循环过程中，热有一定的损失。
本发明设计一种锂云母提锂热循环系统省掉了空气循环系统，直接将出的热量传递的进料，具有较高的热效率。
发明内容
为了达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：
一种锂云母提锂热循环系统，它包括底座、支杆、内层螺纹片、第一电机、第二电机、内管、方形轴、第一清理环、外管、第三电机、外层螺旋片、第四电机、传动齿轮、第二清理环，其中内管和外管通过两个支杆固定安装在底座的上侧；内管的上端具有研磨料进料口，内管的下端具有研磨料排料口；内管的内侧旋转安装有方形轴和内层螺旋片；所述方形轴上滑动安装有第一清理环，第一清理环的中心具有与方形轴滑动连接的方形口，方形口与第一清理环的环壁之间具有螺旋状的第一刮除口，第一刮除口与内层螺旋片的上下螺旋面紧密接触且滑动配合；内管的上下两端均固定安装有一个能够驱动内层螺旋片旋转的第一电机；两个第二电机固定安装在内管的上下两端，两个第二电机的输出轴分别通过齿轮传动与方形轴的上下两端传动连接。
所述外管嵌套安装在内管的外侧，外管的上端具有新料排料口，外管的下端具有新料进料口；外管的内侧旋转安装有外层螺旋片；所述外层螺旋片上滑动安装有第二清理环，第二清理环上具有螺旋状的第二刮除口，第二刮除口与外层螺旋片的上下螺旋面紧密接触且滑动配合；外管的上下两端固定安装有两个能够驱动外层螺旋片旋转的第三电机和能够驱动第二清理环旋转的第四电机。
作为优选的方案，所述内层螺旋片的外圈上具有螺旋侧片，螺旋侧片上周向均匀的固定安装有多个加固连杆。
作为优选的方案，所述内层螺旋片的上端固定安装有第一传动套，内层螺旋片的下端固定安装有第二传动套，内管的上下两端均固定安装有一个能够驱动第一传动套和第二传动套旋转的第一电机。
作为优选的方案，所述外层螺旋片的内外圈上均安装有螺旋侧片，螺旋侧片上周向均匀的固定安装有多个加固连杆。
作为优选的方案，所述外层螺旋片的上下两端分别固定安装有第三传动套，外管的上下两端固定安装有两个能够驱动第三传动套旋转的第三电机。
作为优选的方案，所述第二清理环的外侧具有均匀分布的齿牙。
外管的外侧对称的固定安装有两个与外管相通的外壳，每个外壳内均旋转安装有一个传动轴，传动轴上从上到下均匀的安装有多个传动齿轮；第四电机的输出轴与传动轴固定连接。
所述传动齿轮包括齿轮盘、驱动齿牙、弹簧，其中齿轮盘固定安装在传动轴上，齿轮盘上轴向均匀的滑动安装有多个驱动齿牙，所述驱动齿牙的上下两侧具有两个对称分布的斜面，驱动齿牙与齿轮盘之间安装有弹簧；驱动齿牙与第二清理环上的齿牙配合。
作为优选的方案，上下相邻两个传动齿轮上的驱动齿牙，其齿牙端面中心与中心之间的间距小于外层螺旋片外圈上安装的螺旋侧片的宽度。
作为优选的方案，所述外管的外侧包裹有保温层，保温层的下端位于新料进料口的上侧。
作为优选的方案，所述保温层的外侧安装有气箱，其上的上侧具有气口，气箱的下侧通过气管与新料进料口连接，气管与新料进料口的连接处的进气通道为条状；新料进料口位于进气通道的上侧具有扁形进料通道。
与现有的技术相比，本发明的优点在于：
1、本发明内层螺旋片和外层螺旋片的设置，一方面能够保证研磨后的料和新加入的料能够缓慢移动，使得研磨料和新料之间能够充分换热；另一方面内层螺旋片和外层螺旋片在旋转过程中能够对内管和外管壁面上的料起到刮除作用，防止料加热后黏在内管和外管的壁面上，影响换热；同时内层螺旋片和外层螺旋片在旋转过程中能够充分接触位于内侧的料，将内侧料的热量传导出来。
2、本发明中通过第一清理环和第二清理环的设置能够对内层螺旋片和外层螺旋的上下螺旋面起到清理作用，防止料黏在螺旋片上，影响导热。
3、本发明中内层螺旋片外圈上的螺旋侧片的作用是加大内管和外管之间的传热面积，提高传热效率。本发明中外层螺旋片上的螺旋侧片的作用是加大内管和外管、外管和保温层之间的传热面积，提高传热效率；同时外圈上的螺旋侧片还可以起到封堵外壳与外管之间通道的作用。
4、本发明中在外管的外侧设置了保温层，利用保温层，起到保温作用。另外，若有热量通过了保温层进入到了气箱内，则会对气箱内的气体加热；气箱从保温层吸收热量后会使得其内的气体加热，在气体吹入新料进料口内后能够对加入的新料起到加热作用，在保温层保温能力有限的有限的情况下保证热量的充分利用。
附图说明
图1是整体部件外观示意图。
图2是内层螺旋片安装示意图。
图3是第一电机和第二电机安装示意图。
图4是第一清理环安装示意图。
图5是第一清理环结构示意图。
图6是外管外观示意图。
图7是外层螺旋片安装示意图。
图8是顶部第三电机和第四电机安装示意图。
图9是底部第三电机和第四电机安装示意图。
图10是传动齿轮安装示意图。
图11是传动齿轮结构示意图。
图12是第二清理环安装示意图。
图13是第二清理环结构示意图。
图14是保暖层和气箱安装示意图。
图15是气箱与新料进料口连接示意图。
图16是气口分布示意图。
图17是新料进料口结构示意图。
图中标号名称：1、底座；2、支杆；3、研磨料排料口；4、新料进料口；5、保温层；6、气箱；7、新料排料口；8、研磨料进料口；9、内层螺纹片；10、第一电机；11、第二电机；12、内管；13、第一传动套；14、加固连杆；15、方形轴；18、第二传动套；19、第一清理环；20、方形孔；21、第一刮除口；22、外管；23、第三电机；24、外层螺旋片；25、第四电机；26、第三传动套；27、传动齿轮；28、外壳；29、传动轴；30、齿轮盘；31、驱动齿牙；32、斜面；33、弹簧；34、螺旋侧片；35、第二清理环；36、第二刮除口；37、气口；38、气管；39、进料通道；40、进气通道。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例或者附图用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
一种锂云母提锂热循环系统，如图1、2、7、14所示，它包括底座1、支杆2、保温层5、气箱6、内层螺纹片9、第一电机10、第二电机11、内管12、方形轴15、第一清理环19、外管22、第三电机23、外层螺旋片24、第四电机25、传动齿轮27、第二清理环35，其中内管12、外管22、保温层5和气箱6通过两个支杆2固定安装在底座1的上侧；如图2、3所示，内管12的上端具有研磨料进料口8，内管12的下端具有研磨料排料口3；内管12的内侧旋转安装有方形轴15和内层螺旋片；所述方形轴15上滑动安装有第一清理环19，如图5所示，第一清理环19的中心具有与方形轴15滑动连接的方形口，方形口与第一清理环19的环壁之间具有螺旋状的第一刮除口21，如图4所示，第一刮除口21与内层螺旋片的上下螺旋面紧密接触且滑动配合；所述内层螺旋片的外圈上具有螺旋侧片34，螺旋侧片34上周向均匀的固定安装有多个加固连杆14；如图3所示，所述内层螺旋片的上端固定安装有第一传动套13，内层螺旋片的下端固定安装有第二传动套18，内管12的上下两端均固定安装有一个能够驱动第一传动套13和第二传动套18旋转的第一电机10；两个第二电机11固定安装在内管12的上下两端，两个第二电机11的输出轴分别通过齿轮传动与方形轴15的上下两端传动连接。
第一电机10能够驱动第一传动套13和第二传动套18旋转，第一传动套13和第二传动套18旋转带动内层螺旋片相对内管12旋转。第二电机11能够驱动方形轴15相对内管12旋转，方形轴15能够通过方形孔20带动第一清理环19旋转；当方形轴15与内层螺旋片以相同的速度旋转时，安装在方形轴15上的第一清理环19相对内层螺旋片静止；当方形轴15的旋转方向与内层螺旋片的旋转方向相同且方形轴15的旋转速度大于内层螺旋片的旋转速度时，即第一清理环19的旋转速度小于内层螺旋片的旋转速度时，第一清理环19会沿着内层螺旋片向上移动，在移动过程中，第一清理环19通过其上的第一刮除口21对内层螺旋片上粘附的料起到清理作用。
本发明中内层螺旋片外圈上的螺旋侧片34的作用是加大内管12和外管22之间的传热面积，提高传热效率。
本发明为了提高换热效果，增加热循环效率，设置的内管12、外管22、方形轴15、内层螺旋片和外层螺旋片24均相对较长，保证了换热时间。为了能够较好的驱动，所以在内层螺旋片、方形轴15和外层螺旋片24的上下两端均配备了电机；同时在内层螺旋片的外圈、外层螺旋片24的内圈和外圈上均设置了加固连杆14，通过加固连杆14增加内层螺旋片和外层螺旋片24的强度。
所述外管22嵌套安装在内管12的外侧，如图6、7所示，外管22的上端具有新料排料口7，外管22的下端具有新料进料口4；外管22的内侧旋转安装有外层螺旋片24；如图12所示，所述外层螺旋片24上滑动安装有第二清理环35，如图13所示，第二清理环35上具有螺旋状的第二刮除口36，如图12所示，第二刮除口36与外层螺旋片24的上下螺旋面紧密接触且滑动配合；第二清理环35的外侧具有均匀分布的齿牙；所述外层螺旋片24的内外圈上均安装有螺旋侧片34，螺旋侧片34上周向均匀的固定安装有多个加固连杆14；如图8、9所示，所述外层螺旋片24的上下两端分别固定安装有第三传动套26，外管22的上下两端固定安装有两个能够驱动第三传动套26旋转的第三电机23；如图10所示，外管22的外侧对称的固定安装有两个与外管22相通的外壳28，每个外壳28内均旋转安装有一个传动轴29，传动轴29上从上到下均匀的安装有多个传动齿轮27。
如图11所示，所述传动齿轮27包括齿轮盘30、驱动齿牙31、弹簧33，其中齿轮盘30固定安装在传动轴29上，齿轮盘30上轴向均匀的滑动安装有多个驱动齿牙31，所述驱动齿牙31的上下两侧具有两个对称分布的斜面32，驱动齿牙31与齿轮盘30之间安装有弹簧33；驱动齿牙31与第二清理环35上的齿牙配合。
上下相邻两个传动齿轮27上的驱动齿牙31，其齿牙端面中心与中心之间的间距小于外层螺旋片24外圈上安装的螺旋侧片34的宽度。这样的设计能够保证外层螺旋片24在旋转过程，安装于传动轴29上的所有传动齿轮27，其上与螺旋侧片34接触的驱动齿牙31始终处于被挤压状态，即安装于两个传动轴29上的所有传动齿轮27均不会影响外层螺旋片24的旋转。
如图8、9所示，所述外管22的上下两端安装有四个能够两个传动轴29旋转的第四电机25。
第三电机23能够驱动第三传动套26旋转，第三传动套26带动外层螺旋片24相对内管12和外管22旋转。第四电机25能够驱动传动轴29旋转，传动轴29旋转带动安装在其上的传动齿轮27旋转，传动齿轮27通过其上驱动齿牙31与第二清理环35上的齿牙的配合带动第二清理环35旋转；当第二清理环35与外层螺旋片24以相同的速度旋转时，第二清理环35相对外层螺旋片24静止；当第二清理环35的旋转速度为零或者的第二清理环35的旋转方向与外层螺旋片24旋转方向相同且第二清理环35旋转速度小于外层螺旋片24的旋转速度时，第二清理环35会沿着外层螺旋片24向上移动，在移动过程中，第二清理环35通过其上的第二刮除口36对外层螺旋片24上粘附的料起到清理作用。
本发明中外层螺旋片24上的螺旋侧片34的作用是加大内管12和外管22、外管22和保温层5之间的传热面积，提高传热效率；同时外圈上的螺旋侧片34还可以起到封堵外壳28与外管22之间通道的作用。
本发明中传动轴29的传动齿轮27从上到下均匀布置，传动齿轮27布置的间距能够保证第二清理环35上的齿牙始终能够有传动齿轮27带动其旋转。
本发明设计两组传动齿轮27的作用是保证第二清理环35在旋转过程中能够始终被带动旋转，即使第二清理环35上的第二刮除口36与其中一组传动齿轮27配合，那么另一组传动齿轮27也能够正常带动第二清理环35进行旋转。
如图14所示，所述外管22的外侧包裹有保温层5，保温层5的下端位于新料进料口4的上侧；保温层5将外管22外侧的外壳28和传动齿轮27包裹。本发明中在外管22的外侧设置了保温层5，利用保温层5，起到保温作用。另外，若有热量通过了保温层5进入到了气箱6内，则会对气箱6内的气体加热；气箱6从保温层5吸收热量后会使得其内的气体加热，在气体吹入新料进料口4内后能够对加入的新料起到加热作用，在保温层5保温能力有限的有限的情况下保证热量的充分利用。
如图15、16、17所示，所述保温层5的外侧安装有气箱6，其上的上侧具有气口37，气箱6的下侧通过气管38与新料进料口4连接，气管38与新料进料口4的连接处的进气通道40为条状；新料进料口4位于进气通道40的上侧具有扁形进料通道39。扁形进料通道39的作用是保证新料进入时能够被从进气通道40吹入的气体充分加热，进气通道40为条状的设计是保证气体进入新料进料口4内的强度，保证新料能够得到的充分加热。
本发明中气箱6从保温层5吸收热量后会使得其内的气体加热，在气体吹入新料进料口4内后能够对加入的新料起到加热作用，保证热量的充分利用。
本发明内层螺旋片和外层螺旋片24的设置，一方面能够保证研磨后的料和新加入的料能够缓慢移动，使得研磨料和新料之间能够充分换热；另一方面内层螺旋片和外层螺旋片24在旋转过程中能够对内管12和外管22壁面上的料起到刮除作用，防止料加热后黏在内管12和外管22的壁面上，影响导热；同时内层螺旋片和外层螺旋片24在旋转过程中能够充分接触位于内侧的料，将内侧料的热量传导出来。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。
实施方式：当使用本发明设计的设备，研磨料从研磨料进料口8加入，新料从新料进入口加入；在使用时，控制第一电机10、第二电机11、第三电机23和第四电机25工作，第一电机10能够驱动第一传动套13和第二传动套18旋转，第一传动套13和第二传动套18旋转带动内层螺旋片相对内管12旋转。第二电机11能够驱动方形轴15相对内管12旋转，方形轴15能够通过方形孔20带动第一清理环19旋转；第三电机23能够驱动第三传动套26旋转，第三传动套26带动外层螺旋片24相对内管12和外管22旋转；第四电机25能够驱动传动轴29旋转，传动轴29旋转带动安装在其上的传动齿轮27旋转，传动齿轮27通过其上驱动齿牙31与第二清理环35上的齿牙的配合带动第二清理环35旋转；在正常使用过程中，控制第二清理环35与外层螺旋片24以相同的速度旋转，方形轴15与内层螺旋片以相同的速度旋转时，安装在方形轴15上的第一清理环19相对内层螺旋片静止；这种状态下，内层螺旋片旋转就会将研磨料向下输送，外层螺旋片24旋转将新料向上输送，在输送过程中，通过内层螺旋片、内层螺旋片上的螺旋侧片34、内管12、外层螺旋片24、外层螺旋片24上的螺旋侧片34将研磨料的热量传递到内管12内的新料内对新料进行加热；实现热量循环。
当需要清理内层螺旋片上粘附的料时，控制方形轴15的旋转方向与内层螺旋片的旋转方向相同且方形轴15的旋转速度大于内层螺旋片的旋转速度时，即第一清理环19的旋转速度小于内层螺旋片的旋转速度时，第一清理环19会沿着内层螺旋片向上移动，在移动过程中，第一清理环19通过其上的第一刮除口21对内层螺旋片上粘附的料起到清理作用；当第一清理环19移动到上侧后，再控制使得第一清理环19没有旋转速度、第一清理环19旋转速度小于内层螺旋片的旋转速度或者第一清理环19的旋转方向与内层螺旋片的旋转方向相反，那么第一清理环19就会相对内层螺旋片向下运动，运动中对内层螺旋片上粘附的料起到重复清理作用。
当需要清理外层螺旋片24上粘附的料时，控制第二清理环35的旋转速度为零或者的第二清理环35的旋转方向与外层螺旋片24旋转方向相同且第二清理环35旋转速度小于外层螺旋片24的旋转速度时，第二清理环35会沿着外层螺旋片24向上移动，在移动过程中，第二清理环35通过其上的第二刮除口36对外层螺旋片24上粘附的料起到清理作用；当第二清理环35移动到上侧后，再控制第二清理环35的旋转方向与外层螺旋片24的旋转方向相同且第二清理环35的旋转速度大于外层螺旋片24的旋转速度，那么第二清理环35就会相对外层螺旋片24向下运动，运动中对外层螺旋片24上粘附的料起到重复清理作用。
Claims (9)
1.一种锂云母提锂热循环系统，其特征在于：它包括底座、支杆、内层螺纹片、第一电机、第二电机、内管、方形轴、第一清理环、外管、第三电机、外层螺旋片、第四电机、传动齿轮、第二清理环，其中内管和外管通过两个支杆固定安装在底座的上侧；内管的上端具有研磨料进料口，内管的下端具有研磨料排料口；内管的内侧旋转安装有方形轴和内层螺旋片；所述方形轴上滑动安装有第一清理环，第一清理环的中心具有与方形轴滑动连接的方形口，方形口与第一清理环的环壁之间具有螺旋状的第一刮除口，第一刮除口与内层螺旋片的上下螺旋面紧密接触且滑动配合；内管的上下两端均固定安装有一个能够驱动内层螺旋片旋转的第一电机；两个第二电机固定安装在内管的上下两端，两个第二电机的输出轴分别通过齿轮传动与方形轴的上下两端传动连接；
所述外管嵌套安装在内管的外侧，外管的上端具有新料排料口，外管的下端具有新料进料口；外管的内侧旋转安装有外层螺旋片；所述外层螺旋片上滑动安装有第二清理环，第二清理环上具有螺旋状的第二刮除口，第二刮除口与外层螺旋片的上下螺旋面紧密接触且滑动配合；外管的上下两端固定安装有两个能够驱动外层螺旋片旋转的第三电机和能够驱动第二清理环旋转的第四电机。
2.根据权利要求1所述的一种锂云母提锂热循环系统，其特征在于：所述内层螺旋片的外圈上具有螺旋侧片，螺旋侧片上周向均匀的固定安装有多个加固连杆。
3.根据权利要求1所述的一种锂云母提锂热循环系统，其特征在于：所述内层螺旋片的上端固定安装有第一传动套，内层螺旋片的下端固定安装有第二传动套，内管的上下两端均固定安装有一个能够驱动第一传动套和第二传动套旋转的第一电机。
4.根据权利要求1所述的一种锂云母提锂热循环系统，其特征在于：所述外层螺旋片的内外圈上均安装有螺旋侧片，螺旋侧片上周向均匀的固定安装有多个加固连杆。
5.根据权利要求1所述的一种锂云母提锂热循环系统，其特征在于：所述外层螺旋片的上下两端分别固定安装有第三传动套，外管的上下两端固定安装有两个能够驱动第三传动套旋转的第三电机。
6.根据权利要求1所述的一种锂云母提锂热循环系统，其特征在于：所述第二清理环的外侧具有均匀分布的齿牙；
外管的外侧对称的固定安装有两个与外管相通的外壳，每个外壳内均旋转安装有一个传动轴，传动轴上从上到下均匀的安装有多个传动齿轮；第四电机的输出轴与传动轴固定连接；
所述传动齿轮包括齿轮盘、驱动齿牙、弹簧，其中齿轮盘固定安装在传动轴上，齿轮盘上轴向均匀的滑动安装有多个驱动齿牙，所述驱动齿牙的上下两侧具有两个对称分布的斜面，驱动齿牙与齿轮盘之间安装有弹簧；驱动齿牙与第二清理环上的齿牙配合。
7.根据权利要求6所述的一种锂云母提锂热循环系统，其特征在于：上下相邻两个传动齿轮上的驱动齿牙，其齿牙端面中心与中心之间的间距小于外层螺旋片外圈上安装的螺旋侧片的宽度。
8.根据权利要求1所述的一种锂云母提锂热循环系统，其特征在于：所述外管的外侧包裹有保温层，保温层的下端位于新料进料口的上侧。
9.根据权利要求8所述的一种锂云母提锂热循环系统，其特征在于：所述保温层的外侧安装有气箱，其上的上侧具有气口，气箱的下侧通过气管与新料进料口连接，气管与新料进料口的连接处的进气通道为条状；新料进料口位于进气通道的上侧具有扁形进料通道。
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