CN116099481B - 一种硫酸铝浓缩结晶装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种硫酸铝浓缩结晶装置，属于硫酸铝制备技术领域，包括反应室、固体处理机构、搅拌机构和分流机构。本发明利用固体处理机构针对铝粉实施动态筛分与散布投入，利用分流机构实现硫酸的平缓点阵散布，利用搅拌机构实施上下对流式混合搅动，在固体处理机构、分流机构和搅拌机构三者配合下实现铝粉与硫酸的充分稳定混合反应；本发明在外室和内室之间形成一个空腔，空腔与蒸汽阀口出气端相连通，空腔构成了一个环绕式蒸汽散布区域，以给予内室全方位加热，提高混合反应速度和效果。

Description

一种硫酸铝浓缩结晶装置

技术领域

本发明涉及硫酸铝制备技术领域，具体为一种硫酸铝浓缩结晶装置。

背景技术

硫酸铝由铝土矿粉(以下简称铝粉)和硫酸反应制得，或用硫酸分解明矾石、高岭土及含氧化铝硅原料制得。前者制备过程主要包括将铝土矿粉碎至粉状，加入反应釜与硫酸反应，反应液经沉降，澄清液经浓缩、冷却固化成型为晶体。

在利用铝粉和硫酸制备硫酸铝的过程中，铝粉的粒度大小即粉碎程度、硫酸加入速度以及搅拌强度均会影响反应程度，铝粉粒度大和搅拌强度低会降低反应速度及反应完全性，而硫酸加入速度过快则会导致加酸期间的反应剧烈，产生安全隐患。

此外，在投放铝粉和硫酸期间，铝粉和硫酸的散布范围也会对反应初始阶段的反应程度造成影响，在搅拌强度低的情况下，铝粉和硫酸又集中投放，则会使得初始阶段的反应程度较为剧烈。

发明内容

本发明提供硫酸铝浓缩结晶装置，以解决相关技术中铝粉粒度不均匀、铝粉和硫酸集中投放、搅拌强度低以及硫酸投放流动速度快导致反应程度剧烈、反应速度慢的问题。

本发明提供了一种硫酸铝浓缩结晶装置，包括反应室，反应室上端设置有投料口、侧端设置有加酸阀口、清水阀口、排气阀口及排料阀口，反应室下端设置有搅拌机构，反应室内设置有与加酸阀口连通的分流机构。

反应室由用于混合反应的内室和设置有蒸汽阀口的外室组成，外室和内室之间形成有空腔并与蒸汽阀口出气端相连通，空腔构成了一个环绕式蒸汽散布区域，以给予内室全方位加热；外室上端设置有用于筛分处理从投料口向内室投放的铝粉的固体处理机构。

所述固体处理机构包括传动端、通过链轮链条与传动端连接且转动安装于外室内部的圆环板，圆环板内部上下滑动连接有筛板，筛板下端周向设置有凸块，凸块与联动凹槽相配合，联动凹槽开设在安装于内室上端的固定板上；圆环板和筛板在传动端带动下持续传动，在凸块和联动凹槽配合下，筛板同时做上下滑动而与圆环板之间相碰撞产生振动，加速筛分铝粉。

所述搅拌机构包括设有贯穿杆的联动部和搅拌叶，联动部设于外室下端，贯穿杆贯穿内室下端，贯穿杆有由外杆和转动安装于外杆内部的内杆组成，且外杆和内杆同步相反转动，外杆表面和内杆表面均周向设置有搅拌叶，外杆所连搅拌叶位于内杆所连搅拌叶下方；混合搅拌硫酸与铝粉时，内杆和外杆带动各自所连搅拌叶同步转动，进行上下反向搅动，产生上下对流，加速均匀混合。

优选的，所述传动端包括内部安装有传动电机的外置箱体，外置箱体安装于外室侧表面，传动电机输出轴与转动在外置箱体下端的传动轴相连，链轮链条连接于传动轴和圆环板之间且贯穿外室侧端。

优选的，所述圆环板周向开设有滑轨槽，筛板上端设置有沿滑轨槽上下滑动的推动板，推动板上端设有圆弧过渡面，外室上端内壁周向开设有内槽，内槽中上下滑动连接有倒L形的且位于推动板之间的圆管，圆管水平段与圆弧过渡面相配合，圆管下端设置有拍板，拍板下端面与筛板上端面相配合，在推动板随筛板转动期间，通过圆弧过渡面与圆管水平段配合，使圆管带动拍板做被动向上移动及自动向下移动。

拍板上端设有两个倾斜过渡面，两个倾斜过渡面构成倒V形，利用倾斜过渡面实现导料，避免残留铝粉颗粒于拍板上。

优选的，所述联动部包括转动安装在外室下端的外置轴，外杆与外室下端转动连接，外杆和外置轴下端均套接有齿轮，两齿轮相啮合，内杆下端面与联动电机输出轴相连，且联动电机输出轴与外置轴下端通过链带相连，联动电机、外置轴与齿轮均置于安装在外室下端面的壳体内。

优选的，所述圆管由滑动端、固定端、转动连接于滑动端和固定端之间的对接端组成，滑动端与滑轨槽上下滑动连接，固定端与拍板固定连接，对接端与圆弧过渡面相配合，且二者相接触期间，对接端发生转动。

优选的，分流机构用于分流从加酸阀口投入的硫酸，所述分流机构包括衔接管，衔接管一端与加酸阀口相连接，衔接管另一端设有若干分流管。

优选的，所述分流管设于过渡球腔上，过渡球腔与衔接管端部通过螺纹配合方式相连，过渡球腔上开设有若干连接槽，分流管与连接槽螺纹连接，且连接槽与栓塞相配套使用，栓塞与连接槽螺纹连接。

本发明的有益效果：1、根据本发明实施例提供的硫酸铝浓缩结晶装置，利用固体处理机构针对铝粉实施动态筛分与散布投入，利用分流机构实现硫酸的平缓点阵散布，利用搅拌机构实施上下对流式混合搅动，在固体处理机构、分流机构和搅拌机构三者配合下实现铝粉与硫酸的充分稳定混合反应。

2、根据本发明实施例提供的硫酸铝浓缩结晶装置，利用衔接管、过渡球腔和分流管的配合，一方面提供一个硫酸流动过渡段，降低硫酸流动速度，使其缓慢加入，另一方面实现点阵散布式加料，使硫酸分布均匀，避免局部过多，两个方面都是为了保证内室内部反应平缓，规避反应剧烈带来的问题与安全隐患。

3、根据本发明实施例提供的硫酸铝浓缩结晶装置，在投放铝粉期间，利用筛板的上下运动与圆环板之间产生碰撞振动，加速筛分铝粉，避免出现堵塞状况影响铝粉下落，同时利用筛板的周向转动和上下移动来实现附加动态投料，扩大铝粉散布范围，避免局部堆积较多导致该处反应较为剧烈。

4、根据本发明实施例提供的硫酸铝浓缩结晶装置，通过拍板与筛板之间的碰撞，一来可对筛板上未筛分通过的铝粉颗粒进行拍碎，二来可进一步增大筛板的振动频率，加速铝粉筛分。

5、根据本发明实施例提供的硫酸铝浓缩结晶装置，在圆管两次上下移动间隔期间，拍板位置不动，筛板依旧处于转动状态，这时，拍板可起到赶料和铺料的作用，避免铝粉堆积影响投放速度，拍板上移过程中也同样实现了散动铝粉的效果，避免铝粉堆积。

6、根据本发明实施例提供的硫酸铝浓缩结晶装置，反应室由外室和内室组成，在外室和内室之间形成一个空腔，空腔与蒸汽阀口出气端相连通，空腔构成了一个环绕式蒸汽散布区域，以给予内室全方位加热，提高混合反应速度和效果。

附图说明

图1是本发明实施例提供的硫酸铝浓缩结晶装置的立体结构示意图。

图2是本发明实施例提供的硫酸铝浓缩结晶装置在展示加酸阀口、清水阀口、排气阀口状态下的立体结构示意图。

图3是本发明实施例提供的硫酸铝浓缩结晶装置的半剖结构示意图。

图4是本发明实施例提供的硫酸铝浓缩结晶装置的分流机构的结构示意图。

图5是本发明实施例提供的硫酸铝浓缩结晶装置的固体处理机构的结构示意图。

图6是本发明实施例提供的硫酸铝浓缩结晶装置的圆环板、筛板、圆管、拍板和推动板的结构示意图。

图7是本发明实施例提供的硫酸铝浓缩结晶装置的筛板、凸块和推动板的结构示意图。

图8是本发明实施例提供的硫酸铝浓缩结晶装置的反应室与固体处理机构的结构示意图。

图9是本发明实施例提供的硫酸铝浓缩结晶装置的搅拌机构的立体结构示意图。

图10是本发明实施例提供的硫酸铝浓缩结晶装置的搅拌机构的剖视结构示意图。

附图标记：1、反应室；2、固体处理机构；3、搅拌机构；4、分流机构；5、投料口；6、加酸阀口；11、内室；12、外室；21、传动端；210、链轮链条；211、外置箱体；212、传动轴；22、圆环板；23、筛板；24、凸块；25、联动凹槽；221、推动板；222、内槽；223圆管；224、拍板；225、固定端；226、对接端；31联动部；311、齿轮；312、联动电机；32、搅拌叶；33、贯穿杆；331、外杆；332、内杆；41、衔接管；42、分流管；43、过渡球腔；44、栓塞。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于下面所描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。

参阅图1和图2，一种硫酸铝浓缩结晶装置，包括反应室1，反应室1上端设置有投料口5、侧端设置有加酸阀口6、清水阀口、排气阀口及排料阀口，清水阀口、投料口5、排气阀口、加酸阀口6、排料阀口依次打开。

参阅图3，反应室1由用于混合反应的内室11和设置有蒸汽阀口的外室12组成，外室12和内室11之间形成有空腔并与蒸汽阀口出气端相连通，先通过清水阀口投入按配比计量的水，再通过投料口5和加酸阀口6依次投入铝粉和硫酸后，然后打开蒸汽阀口，将蒸汽通入空腔中进行加热，空腔构成了一个环绕式蒸汽散布区域，以给予内室11全方位加热。

参阅图5-8，固体处理机构2，设于外室12上端，用于筛分处理从投料口5向内室11投放的铝粉，所述固体处理机构2包括传动端21、通过链轮链条210与传动端21连接且转动安装于外室12内部的圆环板22，圆环板22内部上下滑动连接有筛板23，筛板23下端周向设置有凸块24，凸块24与联动凹槽25相配合，联动凹槽25开设在安装于内室11上端的固定板上；投料口5与外部铝粉输送机的输送端相连，打开投料口5，启动铝粉输送机向下投放铝粉，铝粉通过筛板23的筛分进入内室11中，在此过程中通过传动端21带动圆环板22转动，圆环板22使筛板23带动凸块24同步转动，凸块24沿固定板上端周向转动，凸块24进入联动凹槽25的过程中，筛板23相对圆环板22向下运动，凸块24移出联动凹槽25的过程中，筛板23相对圆环板22向上运动，利用筛板23的上下运动与圆环板22之间产生碰撞振动，加速筛分铝粉，避免出现堵塞状况影响铝粉下落；利用筛板23的周向转动和上下移动来实现附加动态投料，扩大铝粉散布范围，避免局部堆积较多导致该处反应较为剧烈。

参阅图3和图5，所述传动端21包括内部安装有传动电机的外置箱体211，外置箱体211安装于外室12侧表面，传动电机输出轴与转动在外置箱体211下端的传动轴212相连，链轮链条210连接于传动轴212和圆环板22之间且贯穿外室12侧端。通过传动电机带动传动轴212转动，传动轴212通过链轮链条210带动圆环板22同步转动，进而使得圆环板22带动筛板23转动，同时凸块24和联动凹槽25的配合，实现筛板23的周转和上下移动同步进行，完成铝粉的多重动态散布。

参阅图5-8，所述圆环板22周向开设有滑轨槽，筛板23上端设置有沿滑轨槽上下滑动的推动板221，推动板221上端设有圆弧过渡面，外室12上端内壁周向开设有内槽222，内槽222中上下滑动连接有倒L形的且位于推动板221之间的圆管223，圆管223水平段与圆弧过渡面相配合，圆管223下端设置有拍板224，拍板224下端面与筛板23上端面相配合；拍板224上端设有两个倾斜过渡面，两个倾斜过渡面构成倒V形，利用倾斜过渡面实现导料，避免残留铝粉颗粒于拍板224上。圆环板22带动筛板23转动期间，推动板221随筛板23同步转动，圆管223水平段与圆弧过渡面接触并沿圆弧过渡面低点向最高点移动时，圆管223受到向上的推力，其带动拍板224向上移动，圆管223水平段沿圆弧过渡面最高点向低点移动时，圆管223在重力作用下带动拍板224下移，拍板224下移撞击筛板23，一来可对筛板23上未筛分通过的铝粉颗粒进行拍碎，二来可进一步增大筛板23的振动频率，加速铝粉筛分。同时，在圆管223两次上下移动间隔期间，拍板224位置不动，筛板23依旧处于转动状态，这时，拍板224可起到赶料和铺料的作用，避免铝粉堆积影响投放速度，拍板224上移过程中也同样实现了散动铝粉的效果，避免铝粉堆积。

参阅图6，所述圆管223由滑动端、固定端225、转动连接于滑动端和固定端225之间的对接端226组成，滑动端与滑轨槽上下滑动连接，固定端225与拍板224固定连接，对接端226与圆弧过渡面相配合。圆弧过渡面与对接端226接触期间，圆管223整体向上或向下移动，同时对接端226自身因其与圆弧过渡面之间的摩擦而发生转动，利用对接端226转动来减小推动板221周转及圆管223整体上移阻力。

参阅图3和图9，搅拌机构3，搅拌机构3包括设有贯穿杆33的联动部31和搅拌叶32，联动部31设于外室12下端，贯穿杆33贯穿内室11下端，贯穿杆33有由外杆331和转动安装于外杆331内部的内杆332组成，且外杆331和内杆332同步相反转动，外杆331表面和内杆332表面均周向设置有搅拌叶32，外杆331所连搅拌叶32位于内杆332所连搅拌叶32下方。

第一步，通过清水阀口向内室11中一次性投入按投料配比计量的水，随后关闭。第二步，通过投料口5向内室11中投入铝粉，加完料口封闭投料口5，并通过联动部31带动搅拌叶32转动进行搅拌；先打开排气阀口，再通过加酸阀口6投入硫酸，加酸完毕后关闭加酸阀口6与排气阀口，内杆332和外杆331带动各自所连搅拌叶32同步转动，进行上下反向搅动，产生上下对流，使铝粉和硫酸均匀扩散、混合，加速硫酸与铝粉反应，同时确保反应均匀避免局部反应现象较为过大。第三步，通过蒸汽阀口将蒸汽通入空腔中进行加热，至相应温度后，蒸汽阀口自动关闭。第四步，反应结束后，打开排料阀口，放料至与反应室1相连通的现有溢流罐中进行沉降分离。第五步，沉降结束后，将分离出的溢流排至与溢流罐相连通的现有结晶罐中进行浓缩结晶。

参阅图9-10，所述联动部31包括转动安装在外室12下端的外置轴，外杆331与外室12下端转动连接，外杆331和外置轴下端均套接有齿轮311，两齿轮311相啮合，内杆332下端面与联动电机312输出轴相连，且联动电机312输出轴与外置轴下端通过链带相连，联动电机312、外置轴与齿轮311均置于安装在外室12下端面的壳体内。通过联动电机312带动内杆332转动，外杆331在齿轮311与链带的作用下随之同步转动，但内杆332与外杆331二者转动方向相反，继而内杆332和外杆331带动各自所连搅拌叶32同步转动，进行上下同步反向搅动。

参阅图3和图4，分流机构4，用于分流从加酸阀口6投入的硫酸，所述分流机构4包括衔接管41，衔接管41一端与加酸阀口6相连接，衔接管41另一端设有若干分流管42。打开加酸阀口6，通过现有硫酸输送设备将浓硫酸从衔接管41加入内室11中，硫酸经分流管42分流至内室11各处，一方面，提供一个硫酸流动过渡段，降低硫酸流动速度，使其缓慢加入，另一方面实现点阵散布式加料，使硫酸分布均匀，避免局部过多，两个方面都是为了保证内室11内部反应平缓，规避反应剧烈带来的问题与安全隐患。

参阅图4，所述分流管42设于过渡球腔43上，过渡球腔43与衔接管41端部通过螺纹配合方式相连，过渡球腔43上开设有若干连接槽，分流管42与连接槽螺纹连接，且连接槽与栓塞44相配套使用，栓塞44与连接槽螺纹连接。在装置整体组装时，可根据内室11容积选择是否安装过渡球腔43，安装过去球腔时，可进一步根据内室11容积选择相应数量的分流管42，未连接有分流管42的连接槽通过栓塞44进行封闭。

本装置所包含的所有零部件均具备抗腐蚀性能。

在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，或滑动连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依据本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种硫酸铝浓缩结晶装置，其特征在于：包括反应室(1)，反应室(1)上端设置有投料口(5)、侧端设置有加酸阀口(6)、清水阀口、排气阀口及排料阀口；

反应室(1)由用于混合反应的内室(11)和设置有蒸汽阀口的外室(12)组成，外室(12)和内室(11)之间形成有空腔并与蒸汽阀口出气端相连通，空腔构成了一个环绕式蒸汽散布区域，形成全方位加热；

固体处理机构(2)，设于外室(12)上端，用于筛分处理从投料口(5)向内室(11)投放的铝粉，所述固体处理机构(2)包括传动端(21)、通过链轮链条(210)与传动端(21)连接且转动安装于外室(12)内部的圆环板(22)，圆环板(22)内部上下滑动连接有筛板(23)，筛板(23)下端周向设置有凸块(24)，凸块(24)与联动凹槽(25)相配合，联动凹槽(25)开设在安装于内室(11)上端的固定板上；在传动端(21)、凸块(24)和联动凹槽(25)配合下，筛板(23)周向转动同时上下滑动并与圆环板(22)相碰撞产生振动，加速筛分铝粉；

搅拌机构(3)，搅拌机构(3)包括设有贯穿杆(33)的联动部(31)和搅拌叶(32)，联动部(31)设于外室(12)下端，贯穿杆(33)贯穿内室(11)下端，贯穿杆(33)有由外杆(331)和转动安装于外杆(331)内部的内杆(332)组成，且外杆(331)和内杆(332)同步相反转动，外杆(331)表面和内杆(332)表面均周向设置有搅拌叶(32)，外杆(331)所连搅拌叶(32)位于内杆(332)所连搅拌叶(32)下方；混合搅拌硫酸与铝粉时，内杆(332)和外杆(331)带动各自所连搅拌叶(32)同步转动，进行上下反向搅动，产生上下对流，加速均匀混合；

所述圆环板(22)周向开设有滑轨槽，筛板(23)上端设置有沿滑轨槽上下滑动的推动板(221)，推动板(221)上端设有圆弧过渡面，外室(12)上端内壁周向开设有内槽(222)，内槽(222)中上下滑动连接有倒L形的且位于推动板(221)之间的圆管(223)，圆管(223)水平段与圆弧过渡面相配合，圆管(223)下端设置有拍板(224)，拍板(224)下端面与筛板(23)上端面相配合，在推动板(221)随筛板(23)转动期间，通过圆弧过渡面与圆管(223)水平段配合，使圆管(223)带动拍板(224)做被动向上移动及自动向下移动；拍板(224)上端设有两个倾斜过渡面，两个倾斜过渡面构成倒V形，利用倾斜过渡面实现导料，避免残留铝粉颗粒于拍板(224)上。

2.根据权利要求1所述的一种硫酸铝浓缩结晶装置，其特征在于：所述传动端(21)包括内部安装有传动电机的外置箱体(211)，外置箱体(211)安装于外室(12)侧表面，传动电机输出轴与转动在外置箱体(211)下端的传动轴(212)相连，链轮链条(210)连接于传动轴(212)和圆环板(22)之间且贯穿外室(12)侧端。

3.根据权利要求1所述的一种硫酸铝浓缩结晶装置，其特征在于：所述联动部(31)包括转动安装在外室(12)下端的外置轴，外杆(331)与外室(12)下端转动连接，外杆(331)和外置轴下端均套接有齿轮(311)，两齿轮(311)相啮合，内杆(332)下端面与联动电机(312)输出轴相连，且联动电机(312)输出轴与外置轴下端通过链带相连，联动电机(312)、外置轴与齿轮(311)均置于安装在外室(12)下端面的壳体内。

4.根据权利要求1所述的一种硫酸铝浓缩结晶装置，其特征在于：所述圆管(223)由滑动端、固定端(225)、转动连接于滑动端和固定端(225)之间的对接端(226)组成，滑动端与滑轨槽上下滑动连接，固定端(225)与拍板(224)固定连接，对接端(226)与圆弧过渡面相配合，且二者相接触期间，对接端(226)发生转动。

5.根据权利要求1所述的一种硫酸铝浓缩结晶装置，其特征在于：分流机构(4)，用于分流从加酸阀口(6)投入的硫酸，所述分流机构(4)包括衔接管(41)，衔接管(41)一端与加酸阀口(6)相连接，衔接管(41)另一端设有若干分流管(42)。

6.根据权利要求5所述的一种硫酸铝浓缩结晶装置，其特征在于：所述分流管(42)设于过渡球腔(43)上，过渡球腔(43)与衔接管(41)端部通过螺纹配合方式相连，过渡球腔(43)上开设有若干连接槽，分流管(42)与连接槽螺纹连接，且连接槽与栓塞(44)相配套使用，栓塞(44)与连接槽螺纹连接。

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