CN115501952A - 一种铁基生物炭研磨装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及研磨设备技术领域，具体为一种铁基生物炭研磨装置，包括驱动单元、入料单元、研磨单元、干燥单元和传送单元。本发明通过生物炭与含铁化合物由入料单元进入研磨单元，在研磨单元中研磨形成铁基生物炭，铁基生物炭依次通过所述干燥单元和所述传送单元送入接料装置。由于研磨单元采用双层反转研磨装置，相比于现有技术而言，本申请的研磨装置可将研磨生物炭装置在研磨效果提高10％。

Description

一种铁基生物炭研磨装置
技术领域
本发明涉及研磨设备技术领域，具体为一种铁基生物炭研磨装置。
背景技术
生物炭是一种用做土壤改良剂的木炭，生物炭能够帮助植物生长，可用于农业、碳收集及储存使用，生物炭和一般的木炭一样都是生物质能原料经热裂解之后的产物，其主要成分都是碳分子。而对于研磨改性后的铁基生物炭，期刊《铁改性生物炭对磷的吸附及磷形态的变化特征》(农业环境科学学报，蒋旭涛、迟杰；中途分类号：X17、文章编号：1672-2043(2014)19-1817-06)中指出生物炭经氯化铁溶液研磨改性后得到的铁基生物炭Fe的质量分数大幅上升；其铁基生物炭表面的羧基含量增加，碱性官能团含量显著降低。研磨后的铁基生物炭对磷的吸附平衡时间由改性前的60min增至120min；研磨得到铁基生物炭后，铁基生物炭的理论最大吸附量为10.1mgg-1，是改性前的19.4倍。
现有技术对于铁基生物炭的处理：专利CN106179201B公开了一种羟基硫酸铁污泥基生物炭的设备，其设备利用化学反应以及工艺处理，制作出一种羟基硫酸铁污泥基生物炭；在其挤压粉碎工艺中，存在挤压粉碎不完全地现象。由于该专利将生物炭改性通过一定的条件下，将生物炭研磨处理成铁基生物炭，而所需的铁基生物炭颗粒在1微米以下的大小，但此专利只能将研磨后的铁基生物炭颗粒在3-5微米；所以铁基生物炭在最后研磨工序存在不充分问题，然后就导致反应融合时存在融合不充分现象。
针对于铁基生物炭研磨不充分的问题：专利CN109847697B公开了一种生物炭基纳米零价铁材料的制备；在其研磨工艺过程时，其方法是相对生物炭研磨，在研磨时加入铁盐溶解，之后进行干燥处理。由于所需的铁基生物炭颗粒大小在1微米以下的效果最佳，所以要得到研磨后的铁基生物炭颗粒大小在1微米以下，然而其设备研磨过程中并没有检测或过滤装置进行研磨是否充分，无法保证研磨后所得到的铁基生物炭颗粒大小在1微米以下，得不到满足要求的铁基生物炭，并没有充分解决铁基生物炭研磨不充分的问题。
针对上述专利存在的在铁基生物炭研磨过程中存在的研磨不充分的问题，本申请提出一种铁基生物炭研磨装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铁基生物炭研磨装置，通研磨单元的双层反转筛选研磨装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种铁基生物炭研磨装置，包括驱动单元、入料单元、研磨单元、干燥单元和传送单元；所述驱动单元为所述研磨单元提供动力；
生物炭与含铁化合物依次通过所述入料单元、所述研磨单元、所述干燥单元和所述传送单元；
所述入料单元与所述研磨单元的顶部连通，所述入料单元用于生物炭与含铁化合物的加入；
所述研磨单元的底部与所述干燥单元连通，所述研磨单元用于研磨生物炭；所述干燥单元用于干燥生物炭；
所述传送单元上部与所述干燥单元连通，所述传送单元末端连通接料装置，所述传送单元用于成品的输出。
优选的，所述入料单元包括生物炭入料管和高温导热油输入管；
所述生物炭入料管包括圆锥管部与直管部；所述圆锥管部与所述直管部上下连通。所述直管部设置有夹层，所述夹层内部为预加热空间；所述夹层连通高温导热油输入管；所述直管下部连通所述研磨单元。
优选的，所述入料单元还包括含铁化合物入料管；所述含铁化合物入料管数量为三个；三个所述含铁化合物入料管为漏斗状结构，三个所述含铁化合物入料管均匀排列在所述研磨单元顶部；三个所述含铁化合物入料管分别与所述研磨单元连通。
优选的，高温导热油由高温导热油管道依次经过所述高温导热油输入管、研磨辊、高温导热油管道、所述干燥单元和高温导热油输出管；所述高温导热油用于所述铁基生物炭研磨装置的加热。
优选的，所述研磨单元包括研磨桶和研磨辊；所述研磨桶为三层结构，所述研磨桶桶壁分为第一过滤壁、第二过滤壁和外壳；所述第一过滤壁和所述第二过滤壁均为网状结构；所述第一过滤壁的网孔大于所述第二过滤壁的网孔；
所述研磨辊位于所述第一过滤壁底部，所述研磨辊由左边电机驱动。
优选的，所述第一过滤壁与右边电机的驱动端固定连接；所述第二过滤壁与左边电机的驱动端固定连接；所述第一过滤壁与所述第二过滤壁同轴布置且转向相反。
优选的，所述第一过滤壁与所述第二过滤壁均采用高分子聚乙烯金属材料。
优选的，所述研磨辊为圆形桶状结构；所述研磨辊包括从内到外依次排布有导热通道、驱动轴和研磨壁；所述导热通道左端与所述高温导热油管道连通；所述驱动轴与所述驱动单元的输出轴固定连接；所述研磨壁位于所述研磨辊的最外层，所述研磨壁用于研磨生物炭。
优选的，所述干燥单元的外部开设有预热通道，所述干燥单元内部为铁基生物炭通道；所述预热通道上端连通高温导热油管道，所述预热通道下端连通高温导热油输出管。
优选的，所述传送单元包括螺旋传送装置；所述螺旋传送装置与左端电机的输出端固定连接；所述传送单元末端连接接料装置；所述螺旋传送装置用于铁基生物炭的运输。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本申请采用一种高温导热油加热的方式，可以将研磨温度控制在270°-300°，使铁基生物炭的研磨效率达到最佳状态(铁基生物炭研磨最佳温度280°)；高温导热油由高温导热油输入管进入；高温导热油先经过生物炭入料管，预加热生物炭。之后经过研磨辊，高温导热油将研磨单元的温度提高到280°，使生物炭与含铁化合物的融合效果最佳。接着经过干燥单元，给干燥单元加热。最后由高温导热油输出管输出。充分利用高温导热油系统的热量，相对于现有技术采用电加热的方式，其温度分布更加均匀、温度波动小、节约环保。
2、本申请在研磨单元中，采用双层筛选装置，初次研磨的铁基生物炭颗粒大小在1-2微米之间的，从第一过滤壁进入第二过滤壁；二次研磨铁基生物炭，将铁基生物炭颗粒大小研磨至1微米以下，达到研磨标准后，铁基生物炭经过第二过滤壁进入干燥单元。相比于现有技术而言，本申请的研磨装置可将研磨生物炭装置的研磨效果提高10％，得到的铁基生物炭颗粒的质量相比于现有技术可提高15％。
3、本申请采用的研磨辊位于研磨单元的内部，研磨辊与第一过滤壁配合研磨形成初次研磨，研磨辊由左边电机带动正转，第一过滤壁由右边电机带动反转，两部件相互配合高速反转；第一过滤壁与第二过滤壁配合研磨形成二次研磨，第一过滤壁由右边电机带动反转，第二过滤壁由左边电机带动正转，两部件相互配合高速反转。相比于单向啮合研磨的装置和挤压研磨的方式，本申请在提高整体研磨效率上提高了5％。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的正视图；
图3为本发明的剖视图；
图4为本发明的俯视图；
图5为图3的A处放大图；
图6为研磨单元的局部剖视图。
图中：1、驱动单元；2、入料单元；21、生物炭入料管；22、含铁化合物入料管；23、高温导热油输入管；24、高温导热油管道；25、高温导热油输出管；3、研磨单元；31、外壳；32、第二过滤壁；33、第一过滤壁；34、研磨辊；341、导热通道；342、驱动轴；343、研磨壁；4、干燥单元；5、传送单元；51、螺旋传送装置；
具体实施方式
请参阅图1至图6，本发明提供一种铁基生物炭研磨装置，技术方案如下：
具体实施例一：
一种铁基生物炭研磨装置，包括驱动单元1、入料单元2、研磨单元3、干燥单元4和传送单元5；驱动单元1为研磨单元3提供动力；
生物炭与含铁化合物依次通过入料单元2、研磨单元3、干燥单元4和传送单元5；
入料单元2与研磨单元3的顶部连通，入料单元2用于生物炭与含铁化合物的加入；
研磨单元3的底部与干燥单元4连通，研磨单元3用于研磨生物炭；干燥单元4用于干燥生物炭；
传送单元5上部与干燥单元4连通，传送单元5末端连通接料装置，传送单元5用于成品的输出。
首先，加入原料：一方面生物炭由生物炭入料管21加入；另一方面含铁化合物由含铁化合物入料管22加入；使加入的生物炭与加入的含铁化合物可以同时进入研磨单元。生物炭与含铁化合物通过入料单元2进入研磨单元3。
接着，在研磨单元3中；研磨单元3将生物炭与含铁化合物融合并研磨形成铁基生物炭。利用研磨单元3的研磨装置，将生物炭与含铁化合物研磨成铁基生物炭。研磨单元3将研磨好的铁基生物炭送入干燥单元4。
之后，在干燥单元4中；利用温度将研磨好的铁基生物炭干燥，从而得到较为干燥的铁基生物炭。经过干燥的铁基生物炭进入传送单元5。
最后，在传送单元5中，传送单元5将干燥后的铁基生物炭送至接料装置。
具体实施例二：
参照图2，在具体实施例一的基础上，入料单元2包括生物炭入料管21和高温导热油输入管23；
生物炭入料管21包括圆锥管部与直管部；圆锥管部与直管部上下连通。直管部设置有夹层，夹层内部为预加热空间；夹层连通高温导热油输入管23；直管下部连通研磨单元3。
入料单元2还包括含铁化合物入料管22；含铁化合物入料管22数量为三个；三个含铁化合物入料管22为漏斗状结构，三个含铁化合物入料管22均匀排列在研磨单元3顶部；三个含铁化合物入料管22分别与研磨单元3连通。
在入料单元2中，生物炭由生物炭入料管21进入。生物炭入料管21直管部有预加热空间，可对生物炭进行预热，有助于提高生物炭的活性。将含铁化合物分别加入三个含铁化合物入料管22，设置三个含铁化合物入料管22可以均匀的将含铁化合物加入研磨单元3，有助于含铁化合物参与后续的研磨。
具体实施例三：
参照图3，在具体实施例二的基础上，高温导热油由高温导热油管道24依次经过高温导热油输入管23、研磨辊34、高温导热油管道24、干燥单元4和高温导热油输出管25；高温导热油用于铁基生物炭研磨装置的加热。
高温导热油加热的方式，可以将研磨温度控制在270°-300°，是铁基生物炭的研磨效率达到最佳状态(铁基生物炭研磨最佳温度280°)；高温导热油由高温导热油输入管23进入；高温导热油先经过生物炭入料管21，预加热生物炭。之后经过研磨辊34，高温导热油将研磨单元3的温度提高到280°，使生物炭与含铁化合物的融合效果最佳。接着经过干燥单元4，给干燥单元4加热。最后由高温导热油输出管25输出；充分利用高温导热油系统的热量，相对于现有技术采用电加热的方式，其温度分布更加均匀、温度波动小、节约环保。
作为本发明的一种实施方式，研磨单元3包括研磨桶和研磨辊34；研磨桶为三层结构，研磨桶桶壁分为第一过滤壁33、第二过滤壁32和外壳31；第一过滤壁33和第二过滤壁32均为网状结构；第一过滤壁33的网孔大于第二过滤壁32的网孔；
研磨辊34位于第一过滤壁33底部，研磨辊34由左边电机驱动。
作为本发明的一种实施方式，第一过滤壁33与第二过滤壁32均采用高分子聚乙烯金属材料。
在研磨单元3中，本申请采用双层筛选装置，初次研磨的铁基生物炭颗粒大小在1-2微米之间的，从第一过滤壁33进入第二过滤壁32；二次研磨铁基生物炭，将铁基生物炭颗粒大小研磨至1微米以下，达到研磨标准后，铁基生物炭经过第二过滤壁32进入干燥单元4。相比于现有技术而言，本申请的研磨装置经过5分钟研磨后，可得到1微米一下的铁基生物炭，从而将研磨生物炭装置的研磨效果提高10％，得到的铁基生物炭颗粒的质量相比于现有技术可提高15％。
具体实施例四：
参照图3，在具体实施例三的基础上，第一过滤壁33与右边电机的驱动端固定连接；第二过滤壁32与左边电机的驱动端固定连接；第一过滤壁33与第二过滤壁32同轴布置且转向相反。
作为本发明的一种实施方式，研磨辊34为圆形桶状结构；研磨辊34包括从内到外依次排布有导热通道341、驱动轴342和研磨壁343；导热通道341左端与高温导热油管道24连通；驱动轴342与驱动单元1的输出轴固定连接；研磨壁343位于研磨辊34的最外层，研磨壁343用于研磨生物炭。
研磨辊34位于研磨单元3的内部，研磨辊34与第一过滤壁33配合研磨形成初次研磨，研磨辊34由左边电机带动正转，第一过滤壁33由右边电机带动反转，两部件相互配合高速反转；第一过滤壁33与第二过滤壁32配合研磨形成二次研磨，第一过滤壁33由右边电机带动反转，第二过滤壁32由左边电机带动正转，两部件相互配合高速反转。相比于单向啮合研磨的装置和挤压研磨的方式的研磨效率，在提高整体研磨效率由原来的75％提高到了80％
具体实施例五：
参照图5，在具体实施例四的基础上，干燥单元4的外部开设有预热通道，干燥单元4内部为铁基生物炭通道；预热通道上端连通高温导热油管道24，预热通道下端连通高温导热油输出管25。
干燥单元4开设加热通道，由于高温导热油温度较高，可以满足干燥所需温度，可以再次利用高温导热油进行预热。所以相比于现有技术的直接加热干燥的方式，在干燥效率由原来的上70提升到了现在的80％。
参照图4，作为本发明的一种实施方式，传送单元5包括螺旋传送装置51；螺旋传送装置51与左端电机的输出端固定连接；传送单元5末端连接接料装置；螺旋传送装置51用于铁基生物炭的运输。
传送单元55中的螺旋传送装置51，通过旋转将铁基生物炭传送，可以有效地对活性碳颗粒运输同时还可以起到筛散的效果，有助于铁基生物炭的利用。
工作原理：首先，加入原料：一方面生物炭由生物炭入料管21加入；另一方面含铁化合物由含铁化合物入料管22加入；生物炭与含铁化合物通过入料单元2进入研磨单元3。
接着，在研磨单元3中；研磨单元3将生物炭与含铁化合物融合并研磨。首先，研磨辊34由左边电机带动正转，同时，第一过滤壁33由右边电机带动反转，将生物炭与含铁化合物混合并初次研磨。经过5分钟研磨后，初次研磨过的铁基生物炭(颗粒介于1-2微米平均微粒尺寸)通过第一过滤壁33，进入第二过滤壁32；第二过滤壁32高速正转与第一过滤壁33反转配合，对未达标准的铁基生物炭二次研磨。最后，研磨好的铁基生物炭(平均微粒尺寸小于1微米)穿过第二过滤壁32进入干燥单元4。
再接着，在干燥单元4中，干燥单元4将研磨好的铁基生物炭干燥。由于高温导热油经过干燥单元4的预热通道，将干燥单元4的温度升高，对干燥单元4进行预加热(充分利用高温导热油系统的热量，相对于现有技术采用电加热的方式，其温度分布更加均匀、温度波动小、节约环保)；研磨好的铁基生物炭经过高温将铁基生物炭干燥；经过干燥的铁基生物炭进入传送单元5；
最后，在传送单元5中，传送单元5将干燥后的铁基生物炭送至接料装置。传送单元5中的螺旋传送装置51，可以有效的对活性碳颗粒运输同时还可以起到筛散的效果，有助于铁基生物炭的利用。
高温导热油的流通顺序如下：高温导热油由高温导热油输入管23进入；高温导热油先经过生物炭入料管21，预加热生物炭。之后经过研磨辊34，高温导热油将研磨单元3的温度提高到280°，使生物炭与含铁化合物的融合效果最佳。接着经过干燥单元4，给干燥单元4加热。最后由高温导热油输出管输出。

Claims (10)

1.一种铁基生物炭研磨装置，包括驱动单元(1)、入料单元(2)、研磨单元(3)、干燥单元(4)和传送单元(5)，其特征在于：所述驱动单元(1)为所述研磨单元(3)提供动力；
生物炭与含铁化合物依次通过所述入料单元(2)、所述研磨单元(3)、所述干燥单元(4)和所述传送单元(5)；
所述入料单元(2)与所述研磨单元(3)的顶部连通，所述入料单元(2)用于生物炭与含铁化合物的加入；
所述研磨单元(3)的底部与所述干燥单元(4)连通，所述研磨单元(3)用于研磨生物炭；所述干燥单元(4)用于干燥生物炭；
所述传送单元(5)上部与所述干燥单元(4)连通，所述传送单元(5)末端连通接料装置，所述传送单元(5)用于成品的输出。
2.根据权利要求1所述的一种铁基生物炭研磨装置，其特征在于：所述入料单元(2)包括生物炭入料管(21)和高温导热油输入管(23)；
所述生物炭入料管(21)包括圆锥管部与直管部；所述圆锥管部与所述直管部上下连通；所述直管部设置有夹层，所述夹层内部为预加热空间；所述夹层连通高温导热油输入管(23)；所述直管下部连通所述研磨单元(3)。
3.根据权利要求2所述的一种铁基生物炭研磨装置，其特征在于：所述入料单元(2)还包括含铁化合物入料管(22)；所述含铁化合物入料管(22)数量为三个；三个所述含铁化合物入料管(22)为漏斗状结构，三个所述含铁化合物入料管(22)均匀排列在所述研磨单元(3)顶部；三个所述含铁化合物入料管(22)分别与所述研磨单元(3)连通。
4.根据权利要求2所述的一种铁基生物炭研磨装置，其特征在于：高温导热油由高温导热油管道(24)依次经过所述高温导热油输入管(23)、研磨辊(34)、高温导热油管道(24)、所述干燥单元(4)和高温导热油输出管；所述高温导热油用于所述铁基生物炭研磨装置的加热。
5.根据权利要求2所述的一种铁基生物炭研磨装置，其特征在于：所述研磨单元(3)包括研磨桶和研磨辊(34)；所述研磨桶为三层结构，所述研磨桶桶壁分为第一过滤壁(33)、第二过滤壁(32)和外壳；所述第一过滤壁(33)和所述第二过滤壁(32)均为网状结构；所述第一过滤壁(33)的网孔大于所述第二过滤壁(32)的网孔；
所述研磨辊(34)位于所述第一过滤壁(33)底部，所述研磨辊(34)由左边电机驱动。
6.根据权利要求5所述的一种铁基生物炭研磨装置，其特征在于：所述第一过滤壁(33)与右边电机的驱动端固定连接；所述第二过滤壁(32)与左边电机的驱动端固定连接；所述第一过滤壁(33)与所述第二过滤壁(32)同轴布置且转向相反。
7.根据权利要求5所述的一种铁基生物炭研磨装置，其特征在于：所述第一过滤壁(33)与所述第二过滤壁(32)均采用高分子聚乙烯金属材料。
8.根据权利要求5所述的一种铁基生物炭研磨装置，其特征在于：所述研磨辊(34)为圆形桶状结构；所述研磨辊(34)包括从内到外依次排布有导热通道(341)、驱动轴(342)和研磨壁(343)；所述导热通道(341)左端与所述高温导热油管道(24)连通；所述驱动轴(342)与所述驱动单元(1)的输出轴固定连接；所述研磨壁(343)位于所述研磨辊(34)的最外层，所述研磨壁(343)用于研磨生物炭。
9.根据权利要求4所述的一种铁基生物炭研磨装置，其特征在于：所述干燥单元(4)的外部开设有预热通道，所述干燥单元(4)内部为铁基生物炭通道；所述预热通道上端连通高温导热油管道(24)，所述预热通道下端连通高温导热油输出管。
10.根据权利要求1所述的一种铁基生物炭研磨装置，其特征在于：所述传送单元(5)包括螺旋传送装置(51)；所述螺旋传送装置(51)与左端电机的输出端固定连接；所述传送单元(5)末端连接接料装置；所述螺旋传送装置(51)用于铁基生物炭的运输。
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