CN116474697A - 一种低能耗生产水玻璃的制备方法和生产装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及水玻璃制备技术领域，尤其为一种低能耗生产水玻璃的制备方法和生产装置，包括反应罐。通过在反应罐顶部设置人孔结构，该人孔结构由堵头和人孔组成，堵头在液压油缸的驱动下与人孔对接，实现对人孔的封堵，其中，堵头底部设置的安装槽内安装了红外温度传感器和压力变送器，分别用于检测反应罐内部的温度及气压，设置的线路安装筒用于连接红外温度传感器和压力变送器的接线头，线路安装筒卡入接线头对接槽后，线路安装筒表面的密封圈起到良好的密封效果，且线路安装筒内的填充腔内填充了耐高温防水密封胶，当堵头与人孔对接后，反应罐内部形成密封空间，可实现对水玻璃原料的保压，杜绝温度及气压的外泄，提高反应效率，降低能耗。

Description

一种低能耗生产水玻璃的制备方法和生产装置

技术领域

本发明涉及水玻璃制备技术领域，具体为一种低能耗生产水玻璃的制备方法和生产装置。

背景技术

硅酸钠（化学式：Na2SiO3），俗称泡花碱、玻璃胶，是无色、透明的粘稠状固体，其水溶液俗称水玻璃，是一种矿黏合剂。其化学式为R2O·nSiO2，式中R2O为碱金属氧化物，n为二氧化硅与碱金属氧化物摩尔数的比值，称为水玻璃的摩数。水玻璃的用途非常广泛，几乎遍及国民经济的各个部门。在化工系统被用来制造硅胶、白炭黑、沸石分子筛、五水偏硅酸钠、硅溶胶、层硅及速溶粉状硅酸钠、硅酸钾钠等各种硅酸盐类产品，是硅化合物的基本原料。在经济发达国家，以硅酸钠为原料的深加工系列产品已发展到50余种，有些已应用于高、精、尖科技领域；在轻工业中是洗衣粉、肥皂等洗涤剂中不可缺少的原料，也是水质软化剂、助沉剂；在纺织工业中用于助染、漂白和浆纱；在机械行业中广泛用于铸造、砂轮制造和金属防腐剂等；在建筑行业中用于制造快干水泥、耐酸水泥防水油、土壤固化剂、耐火材料等；在农业方面可制造硅素肥料；另外用作石油催化裂化的硅铝催化剂、肥皂的填料、瓦楞纸的胶粘剂、实验室坩埚等耐高温材料、金属防腐剂、水软化剂、洗涤剂助剂、耐火材料和陶瓷原料、纺织品的漂、染和浆料、矿山选矿、防水、堵漏、木材防火、食品防腐以及制胶粘剂等。

目前，水玻璃生产工艺分为干法和湿法两种。干法以石英砂和纯碱为原料，在高温条件下(1400°C～1600°C)进行熔融反应4～6小时，可生产高模数(＞2.6，最高可达3.7)的水玻璃，该方法应用广泛，市场占有率超过90％；但该方法能耗高，所需设备数量多，投资大，湿法工艺原料为石英砂和氢氧化钠、氢氧化钾和水，蒸汽加热到0.6～0.8MPa，158-169℃保温8～12小时，使SiO2和碱发生化学反应，生成硅酸钠、硅酸钾，生成物经压滤或真空吸滤，得澄清水玻璃溶液，该方法固体残留物多，大约占总量的 5 ～ 15％，固体废弃物外排，危害生态环境。

因此，针对上述问题提出一种低能耗生产水玻璃的制备方法和生产装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低能耗生产水玻璃的制备方法和生产装置,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：

一种低能耗生产水玻璃的生产装置，包括用于水玻璃原料混合反应的反应机构、对接反应机构用于降低反应机构反应产物温度的冷却机构、对接冷却机构用于提纯水玻璃的回收机构，反应机构包括反应罐，反应罐内部设置有搅拌结构，反应罐的外壁上设置有加热夹层，加热夹层的顶部和底部分别设置有介质添加口和介质排出口，加热夹层的内壁上固定设置有电加热棒；

反应罐顶部设置有人孔结构，人孔结构包括固定设置在反应罐顶部且底部伸入反应罐内的人孔及人孔内活动设置的堵头，堵头底端从上往下依次设置有环形槽和安装环槽，且环形槽和安装环槽内分别安装O型密封环及喇叭型密封环，并且O型密封环及喇叭型密封环外边均与人孔的内壁挤压贴合，喇叭型密封环大口朝下，堵头底端于安装环槽下方设置有通过螺纹与堵头转动连接的固定环，堵头上设置有贯穿堵头的添加管，添加管外端从上往下依次设置有泄压阀和三通，且三通上设置有外接管，并且外接管上设置有单向阀；

堵头底部设置有安装槽，安装槽顶部设置有向上伸出堵头外的线路孔，且线路孔底端设置有接线头对接槽，安装槽内部横向设置有安装架，安装架上依次设置有检测头朝下的红外温度传感器以及压力变送器，接线头对接槽内部设置有线路安装筒，线路安装筒的外壁上设置有与接线头对接槽内壁贴合的密封圈，线路安装筒底部设置有通过对接螺纹头与线路安装筒螺纹连接的安装块，安装块上设置有供红外温度传感器以及压力变送器接线的接线头，线路安装筒顶部设置有线路伸出口，接线头的外接线路从线路伸出口伸出后沿线路孔伸出堵头外，线路伸出口下方延伸至线路安装筒内设置有填充腔，填充腔内填充耐高温防水密封胶。

作为一种优选方案，人孔顶部外沿固定设置有外沿板，且外沿板上等角度设置有四根滑杆，并且滑杆顶部固定设置有安装板，堵头顶部固定设置有滑动在滑杆上的滑动架，安装板上骨固定设置有液压油缸，且液压油缸的活塞杆与安装架固定连接。

作为一种优选方案，搅拌结构包括固定设置在反应罐顶部的搅拌电机以及设置在反应罐内部的由搅拌电机驱动的搅拌组件，搅拌组件包括搅拌轴、设置在搅拌轴上的螺旋叶及设置在搅拌轴上的搅拌器，反应罐的顶板上设置有筒体，搅拌轴向上贯穿筒体且通过密封轴承与筒体内壁转动连接，搅拌电机的电机轴通过联轴器与搅拌轴连接。

作为一种优选方案，冷却机构包括设置于反应罐下方的冷却罐，冷却罐左右两端的端盖上分别设置有进料管和出料管，反应罐底部设置有连接进料管的排料管，且排料管上设置有开关阀，冷却罐内部的顶板和底板上分别设置有与冷却罐内壁贴合的上导热管及下导热管，上导热管和下导热管之间排布换热管，上导热管左端设置有伸出冷却罐外的介质排出管，下导热管右端底部设置有伸出冷却罐外的介质添加管；

冷却罐的左端端盖上于进料管右侧垂直设置有不锈钢过滤板，且端盖下方于不锈钢过滤板左侧设置有向左上角倾斜伸出冷却罐外的螺旋提升机，螺旋提升机内部转动设置有螺旋轴，螺旋提升机左端固定设置有提升电机，且提升电机的电机轴与螺旋轴连接，螺旋提升机的左端底部设置有回收料排出口，回收料排出口的设置高度高于冷却罐的设置高度。

作为一种优选方案，冷却罐的右端端盖上设置有插入筒，插入筒上设置有从右往左插入插入筒内的封堵头，封堵头右端设置有法兰，封堵头的法兰通过螺栓与插入筒固定安装，封堵头的表面设置有与插入筒内壁挤压贴合的Y型密封圈，封堵头左端固定设置有温度传感器。

作为一种优选方案，回收机构包括过滤结构和沉淀结构；

过滤结构包括过滤筒和设置在过滤筒右端的安装端盖，安装端盖的侧面上设置有数个连接凹槽，过滤筒右端对应连接凹槽位置设置有连接凸起，过滤筒的连接凸起插入连接凹槽内通过螺钉与安装端盖固定连接，安装端盖的左侧面板上固定设置有安装堵头，安装堵头表面与过滤筒内壁贴合，且安装堵头上设置有与过滤筒内壁挤压贴合的密封圈组，安装堵头左端固定设置有对接筒，过滤筒内壁设置有不锈钢过滤筒，不锈钢过滤筒左端通过卡箍固定安装在对接筒上；

沉淀结构包括沉淀桶，沉淀桶底部设置有下料斗，且下料斗的斗壁上设置有安装孔，安装孔内固定设置有与安装孔边缘密封贴合的透光面板，透光面板上固定设置有检测头朝向沉淀桶内部的光学传感器，沉淀桶的顶板上设置有安装筒，安装筒上设置有端帽，端帽底部的内壁上设置有螺母，且螺母与端帽底部的内壁之间通过透气连接环板固定连接，螺母通过螺纹固定安装在安装筒顶端，端帽中部设置有向下贯穿安装筒的安装柱，安装柱底端固定设置有补光灯；

安装堵头内部设置有横向贯穿安装堵头及对接筒的通料管，且通料管外端连接供给泵的物料输出端，供给泵的进料端连接冷却罐的出料管。

作为一种优选方案，过滤筒右端底部设置有与沉淀桶连接的供给管，沉淀桶底部右侧设置有成品排出管，沉淀桶的下料斗底部设置有排杂管，排杂管和成品排出管上均设置有阀体。

一种低能耗水玻璃的制备方法，包括如下步骤：

步骤一：按照比例将液体氢氧化钠、液体氢氧化钾、石英砂微粉和水依次添加到反应罐中，利用电加热棒加热导热介质进行外加热，待温度到达160℃后，从外接管处充入惰性气体，使反应罐内部压强到达1MPa，保温反应2h，后持续升温至200℃，保温反应5-6h，制得粗制水玻璃；

步骤二：开启泄压阀，将反应罐内部压力降低至0.3MPa，后开启排料管上的开关阀，利用余压将粗制水玻璃导入到冷却罐中，残留的石英砂微粉被不锈钢过滤板截留在冷却罐的左端端盖处，被螺旋提升机导出后可重新使用，液体流入到反应罐内，被换热管内通过的冷却介质冷却，当水玻璃液体温度降低至60℃以下时，供给泵运行，将水玻璃液体导入过滤筒内进行二级过滤；

步骤三：过滤后的水玻璃导入沉淀桶内，进行12-24h的自然沉淀，后将下料斗内汇集的沉淀物排出，即得纯净的水玻璃。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明提供的一种低能耗生产水玻璃的制备方法和生产装置，有益效果是：

1、通过在反应罐顶部设置人孔结构，该人孔结构由堵头和人孔组成，堵头在液压油缸的驱动下与人孔对接，实现对人孔的封堵，其中，堵头底部设置的安装槽内安装了红外温度传感器和压力变送器，分别用于检测反应罐内部的温度及气压，设置的线路安装筒用于连接红外温度传感器和压力变送器的接线头，线路安装筒卡入接线头对接槽后，线路安装筒表面的密封圈起到良好的密封效果，且线路安装筒内的填充腔内填充了耐高温防水密封胶，当堵头与人孔对接后，反应罐内部形成密封空间，可实现对水玻璃原料的保压，反应罐内部的搅拌轴上设置了螺旋叶，在搅拌过程中可将物料从上往下挤压，形成物料的循环搅拌，提高反应效率；

2、通过在冷却罐左端的端盖内设置不锈钢过滤板，可对混合液中未反应的石英粉末进行有效拦截，被拦截的颗粒由螺旋提升机导出冷却罐外进行回收，用于二次反应，冷却罐内壁的顶部和底部分别设置了上导热管和下导热管，且上导热管和下导热管之间设置了换热管，当换热介质从下导热管进入后，流入换热管，可对冷却罐内部的水玻璃进行冷却，冷却后的水玻璃被供给泵供给到过滤筒内，过滤筒内设置的不锈钢过滤筒可对水玻璃进行二次过滤；

3、通过在沉淀桶底部的下料斗内壁上设置透光面板，该透光面板上设置了光学传感器，当补光灯开启后，光学传感器可检测下料斗内壁是否有沉淀，有沉淀存在时，开启排杂管上的阀体进行排杂，直至下料斗内部水玻璃澄清。

附图说明

图1为本发明一种低能耗生产水玻璃的生产装置整体结构示意图；

图2为本发明中人孔结构示意图；

图3为本发明中堵头截面结构示意图；

图4为本发明中喇叭型密封环结构示意图；

图5为本发明中线路安装筒结构示意图；

图6为本发明中冷却罐结构示意图；

图7为本发明中过滤筒结构示意图；

图8为本发明中沉淀桶结构示意图。

图中：1、反应罐；11、加热夹层；12、电加热棒；13、介质添加口；14、介质排出口；15、排料管；16、开关阀；2、搅拌电机；21、搅拌轴；22、螺旋叶；23、搅拌器；3、人孔结构；31、人孔；32、外沿板；33、滑杆；34、安装板；35、液压油缸；36、堵头；361、添加管；362、三通；363、泄压阀；364、外接管；365、单向阀；366、固定环；367、安装环槽；368、喇叭型密封环；369、O型密封环；37、滑动架；4、安装槽；41、线路孔；411、接线头对接槽；42、安装架；43、红外温度传感器；44、压力变送器；45、线路安装筒；451、线路伸出口；452、密封圈；453、安装环板；454、螺钉孔；455、安装块；456、接线头；457、对接螺纹头；458、填充腔；5、冷却罐；501、螺旋提升机；502、不锈钢过滤板；503、螺旋轴；504、回收料排出口；505、提升电机；51、进料管；52、出料管；53、下导热管；54、上导热管；55、换热管；56、固定件；57、介质排出管；58、介质添加管；59、插入筒；591、封堵头；592、端盖；593、Y型密封圈；594、温度感应器；6、供给泵；7、过滤筒；71、安装端盖；72、固定套环；73、连接凸起；74、连接凹槽；75、安装堵头；76、对接筒；77、密封圈组；78、不锈钢过滤筒；781、卡箍；79、供给管；8、沉淀桶；81、排杂管；82、成品排出管；83、安装筒；831、端帽；832、螺母；833、透气连接环板；834、安装柱；835、补光灯；84、安装孔；841、透光面板；85、光学传感器。

实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

为了更好地理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

如图1-8所示，本发明实施例提供一种低能耗生产水玻璃的生产装置，包括用于水玻璃原料混合反应的反应机构、对接反应机构用于降低反应机构反应产物温度的冷却机构、对接冷却机构用于提纯水玻璃的回收机构；

请参阅图1，反应机构包括反应罐1，反应罐1内部设置有搅拌结构，反应罐1的外壁上设置有加热夹层11，加热夹层11的顶部和底部分别设置有介质添加口13和介质排出口14，加热夹层11的内壁上固定设置有电加热棒12，加热夹层11内部的导热介质可采用导热油，根据需求从介质添加口13添加到加热夹层11内，电加热棒12的加热由温度继电器控制，该温度继电器的温度探头采用设置在堵头36内的红外温度传感器43，用于对反应罐1内温度的控制及调节，温度继电器由PLC控制系统控制；

进一步，搅拌结构包括固定设置在反应罐1顶部的搅拌电机2以及设置在反应罐1内部的由搅拌电机2驱动的搅拌组件，搅拌组件包括搅拌轴21、设置在搅拌轴21上的螺旋叶22及设置在搅拌轴21上的搅拌器23，反应罐1的顶板上设置有筒体，搅拌轴21向上贯穿筒体且通过密封轴承与筒体内壁转动连接，搅拌电机2的电机轴通过联轴器与搅拌轴21连接，搅拌轴21上设置了螺旋叶22，在搅拌过程中可将物料从上往下挤压，形成物料的循环搅拌，加快物料混合，提高反应效率；

请参阅图2-图4，反应罐1顶部设置有人孔结构3，人孔结构3包括固定设置在反应罐1顶部且底部伸入反应罐1内的人孔31及人孔31内活动设置的堵头36，堵头36底端从上往下依次设置有环形槽和安装环槽367，且环形槽和安装环槽367内分别安装O型密封环369及喇叭型密封环368，并且O型密封环369及喇叭型密封环368外边均与人孔31的内壁挤压贴合，喇叭型密封环368大口朝下，堵头36底端于安装环槽367下方设置有通过螺纹与堵头36转动连接的固定环366，堵头36上设置有贯穿堵头36的添加管361，添加管361外端从上往下依次设置有泄压阀363和三通362，且三通362上设置有外接管364，并且外接管364上设置有单向阀365，O型密封环369及喇叭型密封环368的作用在于实现对人孔31的封堵，起到良好的密封效果；

其中，喇叭型密封环368具体为开口朝下的开口165°橡胶环，当反应罐1内部气压升高时，气体进入到堵头36和人孔31之间的缝隙内，汇集到喇叭型密封环368下方，喇叭型密封环368外侧在气压的作用力下朝水平方向挤压，与人孔31内壁进一步挤压贴合，以此提升堵头36与人孔31内壁之间的密封性；

进一步，人孔31顶部外沿固定设置有外沿板32，且外沿板32上等角度设置有四根滑杆33，并且滑杆33顶部固定设置有安装板34，堵头36顶部固定设置有滑动在滑杆33上的滑动架37，安装板34上骨固定设置有液压油缸35，且液压油缸35的活塞杆与安装架37固定连接，液压油缸35活塞杆的伸缩可驱动堵头36位移，实现对人孔31的封堵及开启，人孔31开启口用于物料的添加；

进一步，请参阅图3和图5，堵头36底部设置有安装槽4，安装槽4顶部设置有向上伸出堵头36外的线路孔41，且线路孔41底端设置有接线头对接槽411，安装槽4内部横向设置有安装架42，安装架42上依次设置有检测头朝下的红外温度传感器43以及压力变送器44，接线头对接槽411内部设置有线路安装筒45，线路安装筒45的外壁上设置有与接线头对接槽411内壁贴合的密封圈452，线路安装筒45底部设置有通过对接螺纹头457与线路安装筒45螺纹连接的安装块455，安装块455上设置有供红外温度传感器43以及压力变送器44接线的接线头456，线路安装筒45顶部设置有线路伸出口451，接线头456的外接线路从线路伸出口451伸出后沿线路孔41伸出堵头36外，线路伸出口451下方延伸至线路安装筒45内设置有填充腔458，填充腔458内填充耐高温防水密封胶，在安装时，红外温度传感器43以及压力变送器44的输出线路连接对应的接线头456，后将安装块455安装在线路安装筒45上，线路安装筒45卡入接线头对接槽411后，由于在线路安装筒45表面设置了密封圈452，该密封圈452与接线头对接槽411内壁挤压贴合，实现密封，可有效避免气体从该处流失，能够有效维持反应罐1内部气压及温度；

其中，红外温度传感器43用于检测反应罐1内部温度，为电加热棒12的运行提供温度依据，设置的压力变送器44用于检测反应罐1内部气压，为泄压阀363的开关提供气压数据，该压力变送器44与PLC控制系统相连，泄压阀363由PLC控制系统控制。

请参阅图1和图6，冷却机构包括设置于反应罐1下方的冷却罐5，冷却罐5左右两端的端盖上分别设置有进料管和出料管52，反应罐1底部设置有连接进料管的排料管15，且排料管15上设置有开关阀16，冷却罐5内部的顶板和底板上分别设置有与冷却罐5内壁贴合的上导热管54及下导热管53，上导热管54和下导热管53之间排布换热管55，上导热管54左端设置有伸出冷却罐5外的介质排出管57，下导热管53右端底部设置有伸出冷却罐5外的介质添加管58，介质添加管58可连接冷却系统，冷却系统包括液冷系统，也可直接接入自来水进行冷却；

进一步，冷却罐5的左端端盖上于进料管51右侧垂直设置有不锈钢过滤板502，且端盖下方于不锈钢过滤板502左侧设置有向左上角倾斜伸出冷却罐5外的螺旋提升机501，螺旋提升机501内部转动设置有螺旋轴503，螺旋提升机501左端固定设置有提升电机505，且提升电机505的电机轴与螺旋轴503连接，螺旋提升机501的左端底部设置有回收料排出口504，回收料排出口504的设置高度高于冷却罐5的设置高度，通过在冷却罐5左端的端盖内设置不锈钢过滤板502，可对混合液中未反应的石英粉末进行有效拦截，被拦截的颗粒由螺旋提升机501导出冷却罐5外进行回收，用于二次反应；

进一步，请参阅图6，冷却罐5的右端端盖上设置有插入筒59，插入筒59上设置有从右往左插入插入筒59内的封堵头591，封堵头591右端设置有法兰，封堵头591的法兰通过螺栓与插入筒59固定安装，封堵头591的表面设置有与插入筒59内壁挤压贴合的Y型密封圈593，封堵头591左端固定设置有温度传感器594，温度传感器594的设置用于检测冷却罐5内部水玻璃的温度，当温度降低至70℃时，供给泵6运行，向过滤筒7供给水玻璃，同时，停止向介质添加管58供给冷却介质，温度传感器594的检测信号输出端连接PLC控制系统，供料泵6由PLC控制系统控制。

请参阅图7-8，回收机构包括过滤结构和沉淀结构；

其中，过滤结构包括过滤筒7和设置在过滤筒7右端的安装端盖71，安装端盖71的侧面上设置有数个连接凹槽74，过滤筒7右端对应连接凹槽74位置设置有连接凸起7，过滤筒7的连接凸起7插入连接凹槽74内通过螺钉与安装端盖71固定连接，安装端盖71的左侧面板上固定设置有安装堵头75，安装堵头75表面与过滤筒7内壁贴合，且安装堵头75上设置有与过滤筒7内壁挤压贴合的密封圈组77，安装堵头75左端固定设置有对接筒76，过滤筒7内壁设置有不锈钢过滤筒78，不锈钢过滤筒78左端通过卡箍781固定安装在对接筒76上，安装端盖71和过滤筒7之间利用固定螺钉固定安装，拆卸方便，安装堵头75上设置了与过滤筒7内壁挤压贴合的密封圈组77，当安装端盖71和过滤筒7对接后，安装堵头75与过滤筒7的内壁密封，该结构拆装方便，能够承受较大水压，不会又泄露风险，设置的不锈钢过滤筒78用于过滤残留的石英粉等未反应物质；

其中，沉淀结构包括沉淀桶8，沉淀桶8底部设置有下料斗，且下料斗的斗壁上设置有安装孔84，安装孔84内固定设置有与安装孔84边缘密封贴合的透光面板841，透光面板841上固定设置有检测头朝向沉淀桶8内部的光学传感器85，沉淀桶8的顶板上设置有安装筒83，安装筒83上设置有端帽831，端帽831底部的内壁上设置有螺母832，且螺母832与端帽831底部的内壁之间通过透气连接环板833固定连接，螺母832通过螺纹固定安装在安装筒83顶端，端帽831中部设置有向下贯穿安装筒83的安装柱834，安装柱834底端固定设置有补光灯835，过滤筒7右端底部设置有与沉淀桶8连接的供给管79，沉淀桶8底部右侧设置有成品排出管82，沉淀桶8的下料斗底部设置有排杂管81，排杂管81和成品排出管82上均设置有阀体，补光灯835用于为光学传感器85提供光源，当有沉淀汇集在下料斗内部时，光学传感器85无法检测光源亮度，当下料斗内部沉淀排除后，光学传感器85可检测光亮，并将检测信息传送到PLC控制系统，由PLC控制系统排杂管81的阀体关闭，成品排出管82的阀体开启，排出澄清的水玻璃；

其中，安装堵头75内部设置有横向贯穿安装堵头75及对接筒76的通料管，且通料管外端连接供给泵6的物料输出端，供给泵6的进料端连接冷却罐5的出料管52。

利用上述水玻璃生产装置生产水玻璃的方法，包括如下步骤：

步骤一：按照比例将液体氢氧化钠200kg（50%NaOH）、液体氢氧化钾190KG（45%KOH）、石英砂微粉200KG（二氧化硅含量不小于98％）和水300KG依次添加到反应罐中，利用电加热棒加热导热介质进行外加热，待温度到达160℃后，从外接管处充入惰性气体，使反应罐内部压强到达1MPa，保温反应2h，后持续升温至200℃，保温反应5-6h，制得粗制水玻璃；

步骤二：开启泄压阀，将反应罐内部压力降低至0.3MPa，后开启排料管上的开关阀，利用余压将粗制水玻璃导入到冷却罐中，残留的石英砂微粉被不锈钢过滤板截留在冷却罐的左端端盖处，被螺旋提升机导出后可重新使用，液体流入到反应罐内，被换热管内通过的冷却介质冷却，当水玻璃液体温度降低至60℃以下时，供给泵运行，将水玻璃液体导入过滤筒内进行二级过滤；

步骤三：过滤后的水玻璃导入沉淀桶内，进行12-24h的自然沉淀，后将下料斗内汇集的沉淀物排出，即得纯净的水玻璃。

进一步，PLC控制系统的控制逻辑与水玻璃加工方法相同。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种低能耗生产水玻璃的生产装置，包括用于水玻璃原料混合反应的反应机构、对接反应机构用于降低反应机构反应产物温度的冷却机构、对接冷却机构用于提纯水玻璃的回收机构，其特征在于：

所述反应机构包括反应罐（1），所述反应罐（1）内部设置有搅拌结构，所述反应罐（1）的外壁上设置有加热夹层（11），所述加热夹层（11）的顶部和底部分别设置有介质添加口（13）和介质排出口（14），所述加热夹层（11）的内壁上固定设置有电加热棒（12）；

所述反应罐（1）顶部设置有人孔结构（3），所述人孔结构（3）包括固定设置在反应罐（1）顶部且底部伸入反应罐（1）内的人孔（31）及人孔（31）内活动设置的堵头（36），所述堵头（36）底端从上往下依次设置有环形槽和安装环槽（367），且环形槽和安装环槽（367）内分别安装O型密封环（369）及喇叭型密封环（368），并且O型密封环（369）及喇叭型密封环（368）外边均与人孔（31）的内壁挤压贴合，所述喇叭型密封环（368）大口朝下，所述堵头（36）底端于安装环槽（367）下方设置有通过螺纹与堵头（36）转动连接的固定环（366），所述堵头（36）上设置有贯穿堵头（36）的添加管（361），所述添加管（361）外端从上往下依次设置有泄压阀（363）和三通（362），且三通（362）上设置有外接管（364），并且外接管（364）上设置有单向阀（365）；

所述堵头（36）底部设置有安装槽（4），所述安装槽（4）顶部设置有向上伸出堵头（36）外的线路孔（41），且线路孔（41）底端设置有接线头对接槽（411），所述安装槽（4）内部横向设置有安装架（42），所述安装架（42）上依次设置有检测头朝下的红外温度传感器（43）以及压力变送器（44），所述接线头对接槽（411）内部设置有线路安装筒（45），所述线路安装筒（45）的外壁上设置有与接线头对接槽（411）内壁贴合的密封圈（452），所述线路安装筒（45）底部设置有通过对接螺纹头（457）与线路安装筒（45）螺纹连接的安装块（455），所述安装块（455）上设置有供红外温度传感器（43）以及压力变送器（44）接线的接线头（456），所述线路安装筒（45）顶部设置有线路伸出口（451），所述接线头（456）的外接线路从线路伸出口（451）伸出后沿线路孔（41）伸出堵头（36）外，所述线路伸出口（451）下方延伸至线路安装筒（45）内设置有填充腔（458），所述填充腔（458）内填充耐高温防水密封胶。

2.根据权利要求1所述的一种低能耗生产水玻璃的生产装置，其特征在于：所述人孔（31）顶部外沿固定设置有外沿板（32），且外沿板（32）上等角度设置有四根滑杆（33），并且滑杆（33）顶部固定设置有安装板（34），所述堵头（36）顶部固定设置有滑动在滑杆（33）上的滑动架（37），所述安装板（34）上骨固定设置有液压油缸（35），且液压油缸（35）的活塞杆与安装架（37）固定连接。

3.根据权利要求1所述的一种低能耗生产水玻璃的生产装置，其特征在于：所述搅拌结构包括固定设置在反应罐（1）顶部的搅拌电机（2）以及设置在反应罐（1）内部的由搅拌电机（2）驱动的搅拌组件，所述搅拌组件包括搅拌轴（21）、设置在搅拌轴（21）上的螺旋叶（22）及设置在搅拌轴（21）上的搅拌器（23），所述反应罐（1）的顶板上设置有筒体，所述搅拌轴（21）向上贯穿筒体且通过密封轴承与筒体内壁转动连接，所述搅拌电机（2）的电机轴通过联轴器与搅拌轴（21）连接。

4.根据权利要求1所述的一种低能耗生产水玻璃的生产装置，其特征在于：所述冷却机构包括设置于反应罐（1）下方的冷却罐（5），所述冷却罐（5）左右两端的端盖上分别设置有进料管和出料管（52），所述反应罐（1）底部设置有连接进料管的排料管（15），且排料管（15）上设置有开关阀（16），所述冷却罐（5）内部的顶板和底板上分别设置有与冷却罐（5）内壁贴合的上导热管（54）及下导热管（53），所述上导热管（54）和下导热管（53）之间排布换热管（55），所述上导热管（54）左端设置有伸出冷却罐（5）外的介质排出管（57），所述下导热管（53）右端底部设置有伸出冷却罐（5）外的介质添加管（58）；

所述冷却罐（5）的左端端盖上于进料管（51）右侧垂直设置有不锈钢过滤板（502），且端盖下方于不锈钢过滤板（502）左侧设置有向左上角倾斜伸出冷却罐（5）外的螺旋提升机（501），所述螺旋提升机（501）内部转动设置有螺旋轴（503），所述螺旋提升机（501）左端固定设置有提升电机（505），且提升电机（505）的电机轴与螺旋轴（503）连接，所述螺旋提升机（501）的左端底部设置有回收料排出口（504），所述回收料排出口（504）的设置高度高于冷却罐（5）的设置高度。

5.根据权利要求4所述的一种低能耗生产水玻璃的生产装置，其特征在于：所述冷却罐（5）的右端端盖上设置有插入筒（59），所述插入筒（59）上设置有从右往左插入插入筒（59）内的封堵头（591），所述封堵头（591）右端设置有法兰，所述封堵头（591）的法兰通过螺栓与插入筒（59）固定安装，所述封堵头（591）的表面设置有与插入筒（59）内壁挤压贴合的Y型密封圈（593），所述封堵头（591）左端固定设置有温度传感器（594）。

6.根据权利要求1所述的一种低能耗生产水玻璃的生产装置，其特征在于：所述回收机构包括过滤结构和沉淀结构；

所述过滤结构包括过滤筒（7）和设置在过滤筒（7）右端的安装端盖（71），所述安装端盖（71）的侧面上设置有数个连接凹槽（74），所述过滤筒（7）右端对应连接凹槽（74）位置设置有连接凸起（7），所述过滤筒（7）的连接凸起（7）插入连接凹槽（74）内通过螺钉与安装端盖（71）固定连接，所述安装端盖（71）的左侧面板上固定设置有安装堵头（75），所述安装堵头（75）表面与过滤筒（7）内壁贴合，且安装堵头（75）上设置有与过滤筒（7）内壁挤压贴合的密封圈组（77），所述安装堵头（75）左端固定设置有对接筒（76），所述过滤筒（7）内壁设置有不锈钢过滤筒（78），所述不锈钢过滤筒（78）左端通过卡箍（781）固定安装在对接筒（76）上；

所述沉淀结构包括沉淀桶（8），所述沉淀桶（8）底部设置有下料斗，且下料斗的斗壁上设置有安装孔（84），所述安装孔（84）内固定设置有与安装孔（84）边缘密封贴合的透光面板（841），所述透光面板（841）上固定设置有检测头朝向沉淀桶（8）内部的光学传感器（85），所述沉淀桶（8）的顶板上设置有安装筒（83），所述安装筒（83）上设置有端帽（831），所述端帽（831）底部的内壁上设置有螺母（832），且螺母（832）与端帽（831）底部的内壁之间通过透气连接环板（833）固定连接，所述螺母（832）通过螺纹固定安装在安装筒（83）顶端，所述端帽（831）中部设置有向下贯穿安装筒（83）的安装柱（834），所述安装柱（834）底端固定设置有补光灯（835）；

所述安装堵头（75）内部设置有横向贯穿安装堵头（75）及对接筒（76）的通料管，且通料管外端连接供给泵（6）的物料输出端，所述供给泵（6）的进料端连接冷却罐（5）的出料管（52）。

7.根据权利要求6所述的一种低能耗生产水玻璃的生产装置，其特征在于：所述过滤筒（7）右端底部设置有与沉淀桶（8）连接的供给管（79），所述沉淀桶（8）底部右侧设置有成品排出管（82），所述沉淀桶（8）的下料斗底部设置有排杂管（81），所述排杂管（81）和成品排出管（82）上均设置有阀体。

8.一种基于权利要求1-7所述生产装置的一种低能耗水玻璃的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一：按照比例将液体氢氧化钠、液体氢氧化钾、石英砂微粉和水依次添加到反应罐中，利用电加热棒加热导热介质进行外加热，待温度到达160℃后，从外接管处充入惰性气体，使反应罐内部压强到达1MPa，保温反应2h，后持续升温至200℃，保温反应5-6h，制得粗制水玻璃；

步骤二：开启泄压阀，将反应罐内部压力降低至0.3MPa，后开启排料管上的开关阀，利用余压将粗制水玻璃导入到冷却罐中，残留的石英砂微粉被不锈钢过滤板截留在冷却罐的左端端盖处，被螺旋提升机导出后可重新使用，液体流入到反应罐内，被换热管内通过的冷却介质冷却，当水玻璃液体温度降低至60℃以下时，供给泵运行，将水玻璃液体导入过滤筒内进行二级过滤；

步骤三：过滤后的水玻璃导入沉淀桶内，进行12-24h的自然沉淀，后将下料斗内汇集的沉淀物排出，即得纯净的水玻璃。