CN116173873B - 一种碱渣处理均质搅拌装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及碱渣处理技术领域，具体为一种碱渣处理均质搅拌装置，包括壳体、转动组件、进料口、出料口，壳体包括罐体、导向段、竖直管、折弯段，罐体外表侧面安装到基础上，罐体底面部分设置朝下的导向段，导向段逐渐收窄并折弯连接竖直管，竖直管从下往上穿入罐体内，竖直管上端高于罐体内工作时的液位，竖直管上端连接折弯段，折弯段远离竖直管的出口位于罐体内，进料口设置在罐体顶部，出料口设置在导向段和竖直管的最低位置处，进料口置入待搅拌混合处理的碱渣和酸洗溶液，转动组件设置在罐体壁面上，转动组件促进碱渣沿导向段、竖直管、折弯段循环，碱渣在酸洗溶液中进出循环。
Description
技术领域
本发明涉及碱渣处理技术领域，具体为一种碱渣处理均质搅拌装置。
背景技术
化工场所常常会有酸性或碱性的渣物排放，其中酸性物质多为溶解性物质，处理难度相对较低，而碱性渣物，常常微溶于水，较难在溶液状态下进行酸碱中和处理，一般都是使用酸性溶剂长时间浸泡碱渣以便碱渣中的碱性物质能够不断进入溶液中进行中和，慢慢降低碱渣的碱性。
碱渣与酸性溶液的混合常常在搅拌设备中进行，但是，目前的搅拌都是使用传统的搅拌轮等形式进行，在搅拌混合作用过程中，碱渣表面以及内部孔隙中，存在一个粘滞底层，这一层液体由于摩擦力而一直附着在碱渣颗粒物上，这一层液体构成碱渣内部与酸性溶剂之间的一个缓冲地带，浓度差异较小，离子转移速度慢，进一步拉低碱渣的处理效率。
为了防止过度的酸性溶液造成碱渣酸碱性过量调整，一般酸性溶液的量都是根据碱渣已有碱性物质量计算过的，在酸洗中和的末期，趋向整体中性的时候，溶液与碱渣的浓度差更小，中和效率进一步下降，大大加长了碱渣处理所需要的时间。
发明内容
本发明的目的在于提供一种碱渣处理均质搅拌装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
一种碱渣处理均质搅拌装置，搅拌装置包括壳体、转动组件、进料口、出料口，壳体包括罐体、导向段、竖直管、折弯段，罐体外表侧面安装到基础上，罐体底面部分设置朝下的导向段，导向段逐渐收窄并折弯连接竖直管，竖直管从下往上穿入罐体内，竖直管上端高于罐体内工作时的液位，竖直管上端连接折弯段，折弯段远离竖直管的出口位于罐体内，
进料口设置在罐体顶部，出料口设置在导向段和竖直管的最低位置处，进料口置入待搅拌混合处理的碱渣和酸洗溶液，
转动组件设置在罐体壁面上，转动组件促进碱渣沿导向段、竖直管、折弯段循环，碱渣在酸洗溶液中进出循环。
碱渣在酸洗溶液中进出，碱渣表面附近附着的一层弱碱性溶液能够在循环进出过程中被去除，重新进入酸洗溶液后，酸洗溶液与碱渣内的多孔表面接触后，酸碱浓度差较大，可以让酸洗溶液更能够接触到碱渣的碱性物质位置，增加碱渣的酸洗效果，最终能够在出料口输出中性的渣物和溶液混合物。
壳体还包括回落管，回落管球铰链安装在折弯段的末端，回落管位于罐体内，折弯段的末端位于罐体的中央，回落管下端绕回落管、折弯段连接位置圆形转动。
回落管是碱渣重回罐体内酸洗溶液的位置，回落管转动，相当于将碱渣均匀布料到溶液中，而非进入到溶液的一个固定位置处，如果是进入到溶液的一个固定位置处，那么酸洗溶液在此处酸性可能较弱，在酸洗的末期不足以与碱渣的碱性位置处形成促进离子转移的浓度差，影响末期酸洗效果。
转动组件包括电机、主轴、牵引轮、推送轮，电机安装在罐体顶部，电机朝下设置穿入罐体内的主轴，主轴上设置牵引轮和推送轮，牵引轮高于推送轮，牵引轮与一个竖直布置均挂在罐体内壁上表面的齿轮啮合，齿轮与回落管之间设置连杆并构成平行四连杆结构，推送轮为螺旋结构，推送轮伸入导向段内，推送轮对周围物料推送方向是挤向下方。
牵引轮转动，可以带动一旁一个悬挂着的齿轮转动，齿轮转动通过四连杆结构转化为回落管端部的转动，四连杆结构中齿轮作为其中一个转动杆，连杆作为衔接杆，回落管端部与其安装位置的水平面投影半径作为四连杆的第一处实体直线特征，齿轮的转动与回落管端部的转动形成火车车轮式的同步转动结构，也是四连杆的基本构型。本结构主要是从主轴上获取转动，带动回落管端部的倾斜转动，将碱渣圆周均布散入酸洗溶液中。
转动组件还包括搅拌轮，竖直管位于罐体内的段落侧面开设侧壁孔，搅拌轮设置在主轴上，搅拌轮位于牵引轮和推送轮之间。
搅拌轮在罐体内将液体组分向周围推动，竖直管侧壁与罐体内部连通，允许液体进入，防止碱渣在竖直管内过分拥挤而使其抬升所需的力过大，减轻推送轮的作业负荷，防止物料卡死在从导向段往前的路径上，并且，保持碱渣不断进出液体的循环作用的同时，增加碱渣与酸洗溶液的接触时间。
搅拌轮具有若干沿主轴径向布置的叶片，各个叶片径向长度各不相等。
搅拌轮的若干不等长叶片对于周围液体的搅动力度不一，扩散到远处的流体冲击波时大时小成“涟漪”形态，在竖直管内的碱渣受到波动的冲击力而相互之间推搡松散，保持碱渣的松弛程度。
搅拌装置还包括压缩机，回落管底端浸入罐体内液面，压缩机安装在罐体外部，压缩机抽吸口通过气管连接折弯段顶部，压缩机出气口通过气管进入罐体内部，压缩机维持折弯段顶部压力低于当前温度水饱和蒸气压。
从竖直管不断抬升的碱渣颗粒物在到达折弯段顶部时，由于此处压力低，其表面以及孔隙间的水分不断蒸发，蒸发的气体被压缩机抽吸走，促进后续的蒸发过程，由于折弯段比罐体内液位要高，所以，在折弯段内的碱渣上的水优先挥发，碱渣上水分挥发后，其从回落管重新进入液面后，新的水分润湿碱渣表面与孔隙，其碱性组分与酸性溶液直接接触，没有弱碱性层的阻隔，酸碱组分的中和可以在较高浓度差下加速进行。
折弯段上部设置加高腔，加高腔上壁面作为折弯段和压缩机的连接位置。
加高腔可以做的较高，且防止抽吸力在折弯段处直接作用碱渣上而将碱渣吸入压缩机造成损坏。
为了实现加高腔处的碱渣表面和孔隙内水分蒸发的准确压力条件，现有两种设置方式：
其中一种是：罐体为封闭腔体，罐体上壁面上设置压力表，罐体顶部设置独立压力控制结构，压力控制结构控制罐体内控制区域的气压高出当前温度对于水饱和蒸气压0.1～0.2个大气压。
封闭的罐体内存放的搅拌混合物，如果其初始压力就处于较低的状态，那么，在竖直管和折弯段内的抽吸作用力只需要造成0.1～0.2个大气压即可实现碱渣在折弯段处的表面水分与孔隙水分剥离的过程，竖直管不需要设置得较长也能够实现相关动作。
另一种是：罐体上部与大气直连，加高腔朝向大气设置泄气阀，泄气阀为流向加高腔的单向结构，泄气阀的打开压差为大气与当前温度水分的饱和蒸气压压差。
前文的压力表方案需要独立压力控制结构操作封闭的罐体上部保持略高于饱和蒸气压的压力条件，这一控制相对难度较高，而本泄气阀结构，则不需要进行压力的识别与压缩机作用力的精确控制，压缩机只需要以较大抽吸作用力作用即可，过量的抽吸作用造成的加高腔负压过大也可以被泄气阀释放进来的气体弥补，加高腔内所能达到的最低压力就是当前温度饱和蒸气压，从泄气阀进入设备的空气则经过压缩机注入罐体后从罐体顶部直连大气排出，气体总量平衡。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明通过推送轮将罐体内的碱渣推送形成不断进出酸洗溶液的循环运动，在离开酸洗溶液的过程中还通过降压来剥离碱渣表面和孔隙内的水分，防止弱碱性层一直附着在碱渣上，干碱渣重新进入酸洗溶液后可以在较大的离子浓度差下增大酸碱组分的交换中和作用，增加酸洗溶液对于碱渣内碱性物质的去除，提升搅拌的最终效果。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是图1中的视图A；
图3是图2中的视图D-D；
图4是图1中的视图B；
图5是图1中的视图C-C；
图中：1-壳体、11-罐体、12-导向段、13-竖直管、131-侧壁孔、14-折弯段、15-回落管、16-加高腔、2-转动组件、21-电机、22-主轴、23-牵引轮、24-搅拌轮、25-推送轮、3-压缩机、41-进料口、42-出料口、5-压力表、6-泄气阀、7-连杆、91-碱渣、92-酸洗溶液。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种碱渣处理均质搅拌装置，搅拌装置包括壳体1、转动组件2、进料口41、出料口42，
壳体1包括罐体11、导向段12、竖直管13、折弯段14，罐体11外表侧面安装到基础上，罐体11底面部分设置朝下的导向段12，导向段12逐渐收窄并折弯连接竖直管13，竖直管13从下往上穿入罐体11内，竖直管13上端高于罐体11内工作时的液位，竖直管13上端连接折弯段14，折弯段14远离竖直管13的出口位于罐体11内，
进料口41设置在罐体11顶部，出料口42设置在导向段12和竖直管13的最低位置处，进料口41置入待搅拌混合处理的碱渣91和酸洗溶液92，
转动组件2设置在罐体11壁面上，转动组件2促进碱渣91沿导向段12、竖直管13、折弯段14循环，碱渣91在酸洗溶液92中进出循环。
如图1所示，碱渣91在酸洗溶液92中进出，碱渣91表面附近附着的一层弱碱性溶液能够在循环进出过程中被去除，重新进入酸洗溶液92后，酸洗溶液92与碱渣91内的多孔表面接触后，酸碱浓度差较大，可以让酸洗溶液92更能够接触到碱渣91的碱性物质位置，增加碱渣91的酸洗效果，最终能够在出料口42输出中性的渣物和溶液混合物。
壳体1还包括回落管15，回落管15球铰链安装在折弯段14的末端，回落管15位于罐体11内，折弯段14的末端位于罐体11的中央，回落管15下端绕回落管15、折弯段14连接位置圆形转动。
回落管15是碱渣91重回罐体11内酸洗溶液92的位置，回落管15转动，相当于将碱渣91均匀布料到溶液中，而非进入到溶液的一个固定位置处，如果是进入到溶液的一个固定位置处，那么酸洗溶液在此处酸性可能较弱，在酸洗的末期不足以与碱渣91的碱性位置处形成促进离子转移的浓度差，影响末期酸洗效果。
转动组件2包括电机21、主轴22、牵引轮23、推送轮25，电机21安装在罐体11顶部，电机21朝下设置穿入罐体11内的主轴22，主轴22上设置牵引轮23和推送轮25，牵引轮23高于推送轮25，牵引轮23与一个竖直布置均挂在罐体11内壁上表面的齿轮啮合，齿轮与回落管15之间设置连杆并构成平行四连杆结构，推送轮25为螺旋结构，推送轮25伸入导向段12内，推送轮25对周围物料推送方向是挤向下方。
如图1、2、3所示，牵引轮23转动，可以带动一旁一个悬挂着的齿轮转动，齿轮转动通过四连杆结构转化为回落管15端部的转动，四连杆结构中齿轮作为其中一个转动杆，连杆7作为衔接杆，回落管15端部与其安装位置的水平面投影半径作为四连杆的第一处实体直线特征，齿轮的转动与回落管15端部的转动形成火车车轮式的同步转动结构，也是四连杆的基本构型。本结构主要是从主轴22上获取转动，带动回落管15端部的倾斜转动，将碱渣91圆周均布散入酸洗溶液92中。
转动组件2还包括搅拌轮24，竖直管13位于罐体11内的段落侧面开设侧壁孔131，搅拌轮24设置在主轴22上，搅拌轮24位于牵引轮23和推送轮25之间。
如图1、5所示，搅拌轮24在罐体11内将液体组分向周围推动，竖直管13侧壁与罐体11内部连通，允许液体进入，防止碱渣91在竖直管13内过分拥挤而使其抬升所需的力过大，减轻推送轮25的作业负荷，防止物料卡死在从导向段12往前的路径上，并且，保持碱渣91不断进出液体的循环作用的同时，增加碱渣91与酸洗溶液92的接触时间。
搅拌轮24具有若干沿主轴22径向布置的叶片，各个叶片径向长度各不相等。
如图1、5所示，搅拌轮24的若干不等长叶片对于周围液体的搅动力度不一，扩散到远处的流体冲击波时大时小成“涟漪”形态，在竖直管13内的碱渣91受到波动的冲击力而相互之间推搡松散，保持碱渣91的松弛程度。
搅拌装置还包括压缩机3，回落管15底端浸入罐体11内液面，压缩机3安装在罐体11外部，压缩机3抽吸口通过气管连接折弯段14顶部，压缩机3出气口通过气管进入罐体11内部，压缩机3维持折弯段14顶部压力低于当前温度水饱和蒸气压。
如图1、4所示，从竖直管13不断抬升的碱渣91颗粒物在到达折弯段14顶部时，由于此处压力低，其表面以及孔隙间的水分不断蒸发，蒸发的气体被压缩机3抽吸走，促进后续的蒸发过程，由于折弯段14比罐体11内液位要高，所以，在折弯段14内的碱渣91上的水优先挥发，碱渣91上水分挥发后，其从回落管15重新进入液面后，新的水分润湿碱渣91表面与孔隙，其碱性组分与酸性溶液92直接接触，没有弱碱性层的阻隔，酸碱组分的中和可以在较高浓度差下加速进行。
折弯段14上部设置加高腔16，加高腔16上壁面作为折弯段14和压缩机3的连接位置。
加高腔可以做的较高，且防止抽吸力在折弯段14处直接作用碱渣91上而将碱渣91吸入压缩机3造成损坏。
为了实现加高腔处的碱渣表面和孔隙内水分蒸发的准确压力条件，现有两种设置方式：
一：罐体11为封闭腔体，罐体11上壁面上设置压力表5，罐体11顶部设置独立压力控制结构，压力控制结构控制罐体11内控制区域的气压高出当前温度对于水饱和蒸气压0.1～0.2个大气压。
如图1所示，封闭的罐体11内存放的搅拌混合物，如果其初始压力就处于较低的状态，那么，在竖直管13和折弯段14内的抽吸作用力只需要造成0.1～0.2个大气压即可实现碱渣91在折弯段14处的表面水分与孔隙水分剥离的过程，竖直管13不需要设置得较长也能够实现相关动作。
二：罐体11上部与大气直连，加高腔16朝向大气设置泄气阀6，泄气阀6为流向加高腔的单向结构，泄气阀6的打开压差为大气与当前温度水分的饱和蒸气压压差。
前文的压力表5方案需要独立压力控制结构操作封闭的罐体11上部保持略高于饱和蒸气压的压力条件，这一控制相对难度较高，而本泄气阀6结构，则不需要进行压力的识别与压缩机作用力的精确控制，压缩机3只需要以较大抽吸作用力作用即可，过量的抽吸作用造成的加高腔16负压过大也可以被泄气阀6释放进来的气体弥补，加高腔16内所能达到的最低压力就是当前温度饱和蒸气压，从泄气阀6进入设备的空气则经过压缩机3注入罐体11后从罐体11顶部直连大气排出，气体总量平衡。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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 (7)
1.一种碱渣处理均质搅拌装置，其特征在于：所述搅拌装置包括壳体(1)、转动组件(2)、进料口(41)、出料口(42)，
所述壳体(1)包括罐体(11)、导向段(12)、竖直管(13)、折弯段(14)，所述罐体(11)外表侧面安装到基础上，罐体(11)底面部分设置朝下的导向段(12)，所述导向段(12)逐渐收窄并折弯连接竖直管(13)，所述竖直管(13)从下往上穿入罐体(11)内，竖直管(13)上端高于罐体(11)内工作时的液位，竖直管(13)上端连接折弯段(14)，所述折弯段(14)远离竖直管(13)的出口位于罐体(11)内，
所述进料口(41)设置在罐体(11)顶部，所述出料口(42)设置在导向段(12)和竖直管(13)的最低位置处，所述进料口(41)置入待搅拌混合处理的碱渣(91)和酸洗溶液(92)，
所述转动组件(2)设置在罐体(11)壁面上，转动组件(2)促进碱渣(91)沿导向段(12)、竖直管(13)、折弯段(14)循环，碱渣(91)在酸洗溶液(92)中进出循环；
所述壳体(1)还包括回落管(15)，所述回落管(15)球铰链安装在折弯段(14)的末端，回落管(15)位于罐体(11)内，所述折弯段(14)的末端位于罐体(11)的中央，所述回落管(15)下端绕回落管(15)、折弯段(14)连接位置圆形转动；
所述搅拌装置还包括压缩机(3)，所述回落管(15)底端浸入罐体(11)内液面，所述压缩机(3)安装在罐体(11)外部，压缩机(3)抽吸口通过气管连接折弯段(14)顶部，压缩机(3)出气口通过气管进入罐体(11)内部，所述压缩机(3)维持折弯段(14)顶部压力低于当前温度水饱和蒸气压。
2.根据权利要求1所述的一种碱渣处理均质搅拌装置，其特征在于：所述转动组件(2)包括电机(21)、主轴(22)、牵引轮(23)、推送轮(25)，所述电机(21)安装在罐体(11)顶部，电机(21)朝下设置穿入罐体(11)内的主轴(22)，所述主轴(22)上设置牵引轮(23)和推送轮(25)，所述牵引轮(23)高于推送轮(25)，所述牵引轮(23)与一个竖直布置均挂在罐体(11)内壁上表面的齿轮啮合，所述齿轮与回落管(15)之间设置连杆并构成平行四连杆结构，所述推送轮(25)为螺旋结构，推送轮(25)伸入导向段(12)内，推送轮(25)对周围物料推送方向是挤向下方。
3.根据权利要求2所述的一种碱渣处理均质搅拌装置，其特征在于：所述转动组件(2)还包括搅拌轮(24)，所述竖直管(13)位于罐体(11)内的段落侧面开设侧壁孔(131)，所述搅拌轮(24)设置在主轴(22)上，搅拌轮(24)位于牵引轮(23)和推送轮(25)之间。
4.根据权利要求3所述的一种碱渣处理均质搅拌装置，其特征在于：所述搅拌轮(24)具有若干沿主轴(22)径向布置的叶片，各个叶片径向长度各不相等。
5.根据权利要求1所述的一种碱渣处理均质搅拌装置，其特征在于：所述折弯段(14)上部设置加高腔(16)，所述加高腔(16)上壁面作为折弯段(14)和压缩机(3)的连接位置。
6.根据权利要求5所述的一种碱渣处理均质搅拌装置，其特征在于：所述罐体(11)为封闭腔体，罐体(11)上壁面上设置压力表(5)，罐体(11)顶部设置独立压力控制结构，压力控制结构控制罐体(11)内控制区域的气压高出当前温度对于水饱和蒸气压0.1～0.2个大气压。
7.根据权利要求5所述的一种碱渣处理均质搅拌装置，其特征在于：所述罐体(11)上部与大气直连，所述加高腔(16)朝向大气设置泄气阀(6)，所述泄气阀(6)为流向加高腔的单向结构，泄气阀(6)的打开压差为大气与当前温度水分的饱和蒸气压压差。
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Denomination of invention: A homogeneous stirring device for alkaline residue treatment Granted publication date: 20240126 Pledgee: Industrial Bank Co.,Ltd. Taizhou Branch Pledgor: JIANGSU SOUTHEAST ENVIRONMENTAL PROTECTION SCIENCE AND TECHNOLOGY CO.,LTD. Registration number: Y2024980012144 |