CN212549447U - 一种碱酸法制备高纯石墨气力输送装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种碱酸法制备高纯石墨气力输送装置，用于碱酸法高纯石墨制备。包括反应釜、气力储罐、冲洗罐、测压管、压力表、滑动环、送料管、进气口、进液口、气板、横板、侧板、侧壁、出料口、排污口、出料总管、出料第一分管、出料第二分管、出料第三分管、出料第四分管、第一进料口、第二进料口、第三进料口、第四进料口、输料管、中间开口、上储罐、下储罐、测压开口、自动控制系统。该实用新型结构简单、易于制造和操作，节省能源，使酸碱法制备的高纯石墨产品产能明显提高、产品质量稳步提升、生产能耗有效降低、生产成本下降，提高了企业经济效益。

Description

一种碱酸法制备高纯石墨气力输送装置

技术领域

本实用新型属于高纯石墨制备技术领域，具体为一种碱酸法制备高纯石墨气力输送装置。

背景技术

石墨原矿由于其本身的矿产特点，原矿中含碳量低，不能满足各种工业技术的需要，因此在应用技术研发过程中，需要将其中的杂质除去，近几年常用的石墨提纯方法主要分为两类:一是湿法提纯,包括浮选法、酸碱法、氢氟酸法；二是火法提纯,包括氯化焙烧法和高温法。碱酸法，也称之为熔碱法或氢氧化钠法。该方法包括NaOH-HCl、NaOH-H₂SO₄、NaOH-HCl-HNO₃等体系，其中N aOH-HCl法最常见。

NaOH-HCl法提纯主要利用石墨中杂质如SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、MgO、CaO 等在高温下与NaOH反应进行提纯，部分杂质(SiO₂)生成溶于水的产物，用水浸取洗涤而被除去。另外一部分杂质不反应或生成不溶于水的氢氧化物，再用盐酸浸泡使其转变为可溶性的氯化物，用水洗涤而除去。因此，将石墨的提纯方法分为碱熔过程和酸解过程。碱熔过程是将一定量的石墨、氢氧化钠与水混合均匀，放入碱熔炉中，加热熔融，然后再进行酸解，酸解利用硫酸的工艺中，提纯效果好。原生产过程中的酸解过程，石墨在反应釜与硫酸充分混合反应后，卸到中间仓，再用湿料泵打到冲洗罐。但在实际使用过程中出现以下问题，首先由于硫酸腐蚀性强，酸解还需要一定温度，对湿料泵腐蚀严重，而且湿料泵内表面衬四氟乙烯，而四氟乙烯层在使用中易磨损，好脱落，寿命不长，价格高；其次，石墨疏水性好，生产中一旦停车时间长，石墨会沉积在泵中造成堵塞，需冲洗甚至拆泵，工人在拆泵维修过程中，既影响生产，增加了工作量，又需要清理酸残液(渣)，存在很大的安全隐患。

由此可以看出，中间仓只是石墨与酸反应后的物料中间储存仓，起到缓冲的作用，如果不使用湿料泵，就不能将中间仓的物料输送到冲洗罐中，进行酸碱法石墨提纯的下一步工序，因此，携带大量酸的石墨粉料的输送存在严重的问题，研究一种制作成本低、节能环保，在输送酸碱法高纯石墨制备中的石墨混合物料过程中，效率高、操作简便的输送装置具有重要的意义。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足和缺陷，提供一种碱酸法制备高纯石墨气力输送装置。

本实用新型通过如下技术方案解决技术问题。所述的一种碱酸法制备高纯石墨气力输送装置，包括反应釜、气力储罐、冲洗罐、测压管、压力表、滑动环、送料管、进气口、进液口、气板、横板、侧板、侧壁、出料口、排污口、出料总管、出料第一分管、出料第二分管、出料第三分管、出料第四分管、第一进料口、第二进料口、第三进料口、第四进料口、输料管、中间开口、上储罐、下储罐、测压开口、自动控制系统、第一入口、第二入口、第三入口、第一分布器、第二分布器、第三分布器。

反应釜为酸碱法石墨提纯用的酸解设备，内设搅拌装置，反应釜下端通过阀门连接输料管，通过输料管和进液口将反应釜中的石墨物料注入到送料管中，石墨物料具有一定温度，夹杂着酸解反应的酸液。

气力储罐为立式圆柱形罐体，由气板的横板分割为上储罐、下储罐，气力储罐上设置测压管、滑动环、送料管、进气口、进液口、气板、排污口、出料口，自动控制系统与滑动环相连；

气板包括横板、侧板、中间开口、测压开口，横板为圆板，侧板为圆筒状板，侧板圆筒直径与横板外径相等，侧板圆筒固定在横板圆周上；中间开口在横板中央，中间开口的圆心与横板圆心为同一个，即横板和中间开口所在的圆为同心圆，中间开口内径与送料管外径相等，送料管从横板中间开口穿过，进入气力储罐中；测压开口为圆形，直径与测压管外径相等，测压管从测压开口中穿过，进入气力储罐中；

滑动环固定在气板的横板上，可以在送料管外壁上下滑动，滑动环上下滑动可以带动气板在气力储罐中上下运动；

气板的侧板与气力储罐的侧壁紧贴，保证气板在气体储罐中上下滑动时下储罐中的气体不能泄漏到上储罐中，保证下储罐中具有一定的气体压力；

气力储罐下端设置排污口，进行气力储罐的排污；

送料管上端为进气口，侧面开设进液口，进液口与输料管相连；输料管连接在气力储罐的进液口上，另一端与反应釜相连；

反应釜与进液口有高度差，通过势能将石墨物料注入进液口中，利用从进气口进入的气体的气力将石墨物料推入下储罐中；

出料口设置在气力储罐下端，和出料总管相连，出料总管末端设置1个以上出料分管，出料分管末端连接在冲洗罐的进料口上，通过下储罐中气体压力的不同，将石墨原料通过不同的出料分管输送到冲洗罐中；下储罐中气体压力低，至少可以将物料通过出料第一分管注入到冲洗罐中，如果压力增高，就可以通过第一分管、出料第二分管注入到冲洗管中，如果压力继续增高，就可以再通过出料第三分管、出料第四分管将物料注入到冲洗罐中；如果压力足够大， 1个以上的出料分管同时打开，均匀将物料注入到冲洗罐中，增加物料在冲洗罐中分散性，有利于进行冲洗。这种装置，可以减少在气力储罐上设置排气口，减少因气体排而造成的浪费，同时可以缓冲下储罐中气体压力，根据下储罐中压力大小，可以将石墨酸解反应釜中的石墨物料呈分散状态进入冲洗罐，在冲洗罐中可以减少搅拌装置的设计，结构简单，易于操作。

优化地，冲洗罐设置四个进料口，底部设置第一进料口，通过阀门与出料第一分管连接，中间设置第二进料口、第三进料口，通过阀门与出料第二分管、出料第三分管连接，上端设置第四进料口，通过阀门与出料第四分管连接。设置四个出料分管，可以将下储罐中压力进行均衡分配，可以使进入冲洗罐中的石墨物料分散开，利于在冲洗罐中的冲洗工艺流程的操作。

在冲洗罐上设置冲洗液入口，在冲洗液入口上设置液体分布器，入口的位置在进料口的对侧，冲洗液呈喷射状态注入冲洗罐中，设置在进料口对侧，可以将通过气力注入到冲洗罐中的石墨物料和冲洗液充分接触，将石墨物料进行充分洗涤。

优化地，在冲洗罐上设置冲洗液第一入口、第二入口、第三入口，在第一入口处设置第一分布器，在第二入口处设置第二分布器，在第三入口处设置第三分布器，冲洗液通过第一入口、第二入口、第三入口利用气力输送，进入冲洗罐呈喷射状，第一入口与第一进料口相对，第二入口与第二进料口相对，第三入口与第三进料口相对，第四进料口设置在冲洗罐上部中间位置。这种设置，当下储罐的压力可以将石墨物料注入到第四进料口时，在下落过程中可以和冲洗液直接接触进行冲洗。

自动控制系统连接到滑动环上，滑动环的运动可以通过自动控制系统控制，自动控制系统设置气体压力感应装置，当检测到下储罐中气体压力不足时，滑动环向下移动，使下储罐的体积减小，气体压力增加，将其中的石墨物料从出料口排出；当检测到下储罐中气体压力过大时，滑动环向上移动，使下储罐的体积增大，气体压力减小，增加气力储罐的安全性。同时还可以通过设置出料分管来调整流入冲洗罐的进料量、进料速度。

测压管、送料管进入气力储罐中的长度要保证气板下移时下端一直保持在下储罐中；压力表安装在测压管上，用以观测下储罐中的气体压力。

该实用新型结构简单、易于制造和操作，节省能源，使酸碱法制备的高纯石墨产品产能明显提高、产品质量稳步提升、生产能耗有效降低、生产成本下降，提高了企业经济效益。

附图说明

附图1为本实用新型气力输送装置示意图；附图2为本实用新型气板主视图；附图3为本实用新型气板俯视图。

图示：

1反应釜、2气力储罐、3冲洗罐、4测压管、5压力表、6滑动环、7送料管、8进气口、9进液口、10气板、11横板、12侧板、13侧壁、14出料口、15 排污口、16出料总管、17出料第一分管、18出料第二分管、19出料第三分管、 20出料第四分管、21第一进料口、22第二进料口、23第三进料口、24第四进料口、25输料管、26中间开口、27上储罐、28下储罐、29测压开口、30自动控制系统、31第一入口、32第二入口、33第三入口、34第一分布器、35第二分布器、36第三分布器。

具体实施方式

实施方式一：

如附图1-3所示，所述的一种碱酸法制备高纯石墨气力输送装置，包括反应釜1、气力储罐2、冲洗罐3、测压管4、压力表5、滑动环6、送料管7、进气口8、进液口9、气板10、横板11、侧板12、侧壁13、出料口14、排污口15、出料总管16、出料第一分管17、出料第二分管18、出料第三分管19、出料第四分管20、第一进料口21、第二进料口22、第三进料口23、第四进料口24、输料管25、中间开口26、上储罐27、下储罐28、测压开口29、自动控制系统 30、第一入口31、第二入口32、第三入口33、第一分布器34、第二分布器35、第三分布器36。

反应釜1为酸碱法石墨提纯用的酸解设备，内设搅拌装置，反应釜1下端通过阀门连接输料管25，通过输料管25和进液口9将反应釜中的石墨物料注入到送料管7中，石墨物料具有一定温度，夹杂着酸解反应的酸液。

气力储罐2为立式圆柱形罐体，由气板10的横板11分割为上储罐27、下储罐28，气力储罐2上设置测压管4、滑动环6、送料管7、进气口8、进液口 9、气板10、排污口15、出料口14，自动控制系统30与滑动环6相连；

气板10包括横板11、侧板12、中间开口26、测压开口29，横板11为圆板，侧板12为圆筒状板，侧板12圆筒直径与横板11外径相等，侧板12圆筒固定在横板11圆周上；中间开口26在横板11中央，中间开口26的圆心与横板11圆心为同一个，即横板11和中间开口26所在的圆为同心圆，中间开口26 内径与送料管7外径相等，送料管7从横板11中间开口26穿过，进入气力储罐2中；测压开口29为圆形，直径与测压管4外径相等，测压管4从测压开口 29中穿过，进入气力储罐2中；

滑动环6固定在气板10的横板11上，可以在送料管7外壁上下滑动，滑动环6上下滑动可以带动气板10在气力储罐2中上下运动；

气板10的侧板12与气力储罐2的侧壁13紧贴，保证气板10在气体储罐2 中上下滑动时下储罐27中的气体不能泄漏到上储罐27中，保证下储罐28中具有一定的气体压力；

气力储罐2下端设置排污口15，进行气力储罐2的排污；

送料管7上端为进气口8，侧面开设进液口9，进液口9与输料管25相连；输料管25连接在气力储罐2的进液口9上，另一端与反应釜1相连；

反应釜1与进液口9有高度差，通过势能将石墨物料注入进液口9中，利用从进气口8进入的气体的气力将石墨物料推入下储罐28中；

出料口14设置在气力储罐2下端，和出料总管16相连，出料总管16末端设置1个以上出料分管，出料分管末端连接在冲洗罐3的进料口上，通过下储罐28中气体具有一定的压力，将石墨原料通过不同的出料分管输送到冲洗罐3 中；下储罐28中气体压力低，至少可以将物料通过出料第一分管17注入到冲洗罐3中，如果压力增高，就可以通过第一分管17、出料第二分管18注入到冲洗罐3中，如果压力继续增高，就可以再通过出料第三分管23、出料第四分管 24将物料注入到冲洗罐3中；如果压力足够大，1个以上的出料分管同时打开，均匀将物料注入到冲洗罐3中，增加物料在冲洗罐3中分散性，有利于进行冲洗。这种装置，可以减少在气力储罐2上设置排气口，减少因气体排放而造成的浪费，同时可以缓冲下储罐28中气体压力，根据下储罐28中压力大小，可以将石墨酸解反应釜1中的石墨物料呈分散状态进入冲洗罐3，在冲洗罐3中可以减少搅拌装置的设计，结构简单，易于操作。

自动控制系统30连接到滑动环6上，滑动环6的运动可以通过自动控制系统30控制，自动控制系统30设置气体压力感应装置，当检测到下储罐28中气体压力不足时，滑动环6向下移动，使下储罐28的体积减小，气体压力增加，将其中的石墨物料从出料口14排出；当检测到下储罐中气体压力过大时，滑动环6向上移动，使下储罐28的体积增大，气体压力减小，增加气力储罐2的安全性。同时还可以通过设置出料分管来调整流入冲洗罐3的进料量、进料速度。

测压管4、送料管7进入气力储罐2中的长度要保证气板10下移时下端一直保持在下储罐28中；压力表5安装在测压管4上，用以观测下储罐28中的气体压力。

该实用新型结构简单、易于制造和操作，节省能源，使酸碱法制备的高纯石墨产品产能明显提高、产品质量稳步提升、生产能耗有效降低、生产成本下降，提高了企业经济效益。

实施方式二：

如实施方式一所述，冲洗罐3设置四个进料口，底部设置第一进料口21，通过阀门与出料第一分管17连接，中间设置第二进料口22、第三进料口23，通过阀门与出料第二分管18、出料第三分管19连接，上端设置第四进料口24，通过阀门与出料第四分管20连接。设置四个出料分管，可以将下储罐28中压力进行均衡分配，可以使进入冲洗罐3中的石墨物料分散开，利于在冲洗罐3 中的冲洗工艺流程的操作。

实施方式三：

如实施方式一所述，在冲洗罐3上设置冲洗液第一入口31、第二入口32、第三入口33，在第一入口31处设置第一分布器34，在第二入口32处设置第二分布器35，在第三入口33处设置第三分布器36，冲洗液通过第一入口31、第二入口32、第三入口33利用气力输送，进入冲洗罐3呈喷射状，第一入口31与第一进料口21相对，第二入口32与第二进料口22相对，第三入口33与第三进料口23相对，第四进料口24设置在冲洗罐3上部中间位置。

Claims (8)

1.一种碱酸法制备高纯石墨气力输送装置，其特征在于：包括反应釜、气力储罐、冲洗罐、测压管、压力表、滑动环、送料管、进气口、进液口、气板、横板、侧板、侧壁、出料口、排污口、出料总管、出料第一分管、出料第二分管、出料第三分管、出料第四分管、第一进料口、第二进料口、第三进料口、第四进料口、输料管、中间开口、上储罐、下储罐、测压开口、自动控制系统；气力储罐为立式圆柱形罐体，由气板的横板分割为上储罐、下储罐，气力储罐上设置测压管、滑动环、送料管、进气口、进液口、气板、排污口、出料口，送料管上端为进气口，侧面开设进液口，进液口与输料管相连；输料管连接在气力储罐的进液口上，另一端与反应釜相连。

2.根据权利要求1所述的一种碱酸法制备高纯石墨气力输送装置，其特征在于：气板包括横板、侧板、中间开口、测压开口，横板为圆板，侧板为圆筒状板，侧板圆筒直径与横板外径相等，侧板圆筒固定在横板圆周上；中间开口在横板中央，中间开口的圆心与横板圆心为同一个，即横板和中间开口所在的圆为同心圆，中间开口内径与送料管外径相等，送料管从横板中间开口穿过，进入气力储罐中；测压开口为圆形，直径与测压管外径相等，测压管从测压开口中穿过，进入气力储罐中。

3.根据权利要求1所述的一种碱酸法制备高纯石墨气力输送装置，其特征在于：滑动环固定在气板的横板上，可以在送料管外壁上下滑动，滑动环上下滑动可以带动气板在气力储罐中上下运动。

4.根据权利要求1所述的一种碱酸法制备高纯石墨气力输送装置，其特征在于：气板的侧板与气力储罐的侧壁紧贴，保证气板在气体储罐中上下滑动时下储罐中的气体不能泄漏到上储罐中，保证下储罐中具有一定的气体压力，气力储罐下端设置排污口，进行气力储罐的排污。

5.根据权利要求1所述的一种碱酸法制备高纯石墨气力输送装置，其特征在于：反应釜与进液口有高度差，通过势能将石墨物料注入进液口中，利用从进气口进入的气体的气力将石墨物料推入下储罐中。

6.根据权利要求1所述的一种碱酸法制备高纯石墨气力输送装置，其特征在于：冲洗罐设置四个进料口，底部设置第一进料口，通过阀门与出料第一分管连接，中间设置第二进料口、第三进料口，通过阀门与出料第二分管、出料第三分管连接，上端设置第四进料口，通过阀门与出料第四分管连接；在冲洗罐上另一侧设置冲洗液第一入口、第二入口、第三入口，在第一入口处设置第一分布器，在第二入口处设置第二分布器，在第三入口处设置第三分布器，冲洗液通过第一入口、第二入口、第三入口利用气力输送，第一入口与第一进料口相对，第二入口与第二进料口相对，第三入口与第三进料口相对，第四进料口设置在冲洗罐上部中间位置。

7.根据权利要求1所述的一种碱酸法制备高纯石墨气力输送装置，其特征在于：自动控制系统连接到滑动环上，滑动环的运动可以通过自动控制系统控制，自动控制系统设置气体压力感应装置。

8.根据权利要求1所述的一种碱酸法制备高纯石墨气力输送装置，其特征在于：测压管、送料管进入气力储罐中的长度要保证气板下移时下端一直保持在下储罐中；压力表安装在测压管上，用以观测下储罐中的气体压力。

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