CN220584247U - 磷酸盐生产在线取样分析系统 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种磷酸盐生产在线取样分析系统。上述的磷酸盐生产在线取样分析系统包括反应容器、过滤装置及分析仪，过滤装置分别与反应容器及分析仪连通，过滤装置包括一级过滤装置、二级过滤装置和三级过滤装置，二级过滤装置分别与一级过滤装置和三级过滤装置连通，一级过滤装置还与反应容器连通，三级过滤装置还与分析仪连通。分析仪通过分析浆料的液体物质中硫酸根的含量，以此判断硫酸根是否过量。当硫酸根的含量过量时，工人可以及时增加磷矿浆；当硫酸根的含量不足时，工人可以及时增加浓硫酸，由此使得反应可以持续进行，避免因浓硫酸过量或不足，导致原料无法充分反应造成浪费。
Description
技术领域
本实用新型涉及锂电池的生产技术领域，特别是涉及一种磷酸盐生产在线取样分析系统。
背景技术
随着新能源汽车行业的兴起，锂电池的使用越来越广泛。硫酸钙是锂电池的生产原料，随着新能源汽车的数量增多，对硫酸钙的需求量越来越多。硫酸钙通过在向磷矿浆加入浓硫酸，反应生成硫酸钙和磷酸进行制备。其中，磷矿浆含有Ca5F(PO4)3，磷矿浆和浓硫酸的反应如下：
Ca5F(PO4)3+5H2SO4(浓)+5n·H20＝＝5CaSO4·nH2O+3H2PO4+HF↑。
其中，硫酸钙会以水合物的形式析出。在反应的过程中，当浓硫酸的含量过量或浓硫酸的含量不足时，反应会变得缓慢，需要加入磷矿浆或浓硫酸补充原料。
但是，现有技术中制备硫酸钙的设备，在制备硫酸钙的过程中，无法知晓浓硫酸的含量，容易导致浓硫酸过量或不足，进而导致原料无法充分反应造成浪费。
实用新型内容
本实用新型的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种能够减少原料浪费的磷酸盐生产在线取样分析系统。
本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种磷酸盐生产在线取样分析系统，包括反应容器、过滤装置及分析仪，所述过滤装置分别与所述反应容器及所述分析仪连通，所述过滤装置包括一级过滤装置、二级过滤装置和三级过滤装置，所述二级过滤装置分别与所述一级过滤装置和所述三级过滤装置连通，所述一级过滤装置还与所述反应容器连通，所述三级过滤装置还与所述分析仪连通。
在其中一个实施例中，所述一级过滤装置包括离心分离装置和初级压滤装置，所述离心分离装置与所述初级压滤装置连通，所述离心分离装置与所述反应容器连通，所述初级压滤装置与所述二级过滤装置连通。
在其中一个实施例中，所述二级过滤装置为次级压滤装置，所述次级压滤装置分别与所述初级压滤装置和所述三级过滤装置连通，所述次级压滤装置的过滤孔小于所述初级压滤装置的过滤孔。
在其中一个实施例中，所述三级过滤装置为膜式过滤装置。
在其中一个实施例中，所述磷酸盐生产在线取样分析系统还包括溢流池，所述溢流池分别与所述三级过滤装置和所述分析仪连通。
在其中一个实施例中，所述磷酸盐生产在线取样分析系统还包括溢流回浆管道，所述溢流回浆管道分别与所述溢流池和所述反应容器连通。
在其中一个实施例中，所述磷酸盐生产在线取样分析系统还包括进仪管道和出仪管道，所述进仪管道分别连通溢流池的溢流口和所述分析仪的置液区，所述出仪管道分别与所述分析仪的置液区和所述溢流回浆管道连通。
在其中一个实施例中，所述磷酸盐生产在线取样分析系统还包括浆料密度测量装置，所述浆料密度测量装置的浆料入料口与所述反应容器连通，所述浆料密度测量装置的浆料出料口与所述一级过滤装置连通。
在其中一个实施例中，所述浆料密度测量装置包括平台秤、容置罐、球阀、计量阀、液位计、浆料入料管道和浆料出料管道，所述容置罐安装于于所述平台秤的上方，所述浆料入料管道连接于所述容置罐的顶部，所述浆料出料管道连接于所述容置罐的底部，所述浆料入料管道和所述浆料出料管道分别与所述容置罐连通，所述计量阀安装于所述浆料入料管道，所述球阀安装于所述浆料出料管道，所述液位计安装于所述容置罐内。
在其中一个实施例中，所述浆料密度测量装置还包括溢流管道，所述溢流管道分别与所述容置罐和所述反应容器连通，所述液位计对齐所述溢流管道。
与现有技术相比，本实用新型至少具有以下优点：
磷酸盐生产在线取样分析系统将磷矿浆和浓硫酸加入反应容器，制备硫酸钙。对反应容器中的浆料进行取样，浆料依次经过一级过滤装置、二级过滤装置和三级过滤装置，以对浆料中的固体物质进行过滤，浆料的液体物质流向分析仪，分析仪通过分析浆料的液体物质中硫酸根的含量，以此判断硫酸根是否过量。当硫酸根的含量过量时，工人可以及时增加磷矿浆；当硫酸根的含量不足时，工人可以及时增加浓硫酸，由此使得反应可以持续进行，避免因浓硫酸过量或不足，导致原料无法充分反应造成浪费。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为一实施例中磷酸盐生产在线取样分析系统的结构示意图；
图2为一实施例中浆料密度测量装置的结构示意图。
附图说明：10、磷酸盐生产在线取样分析系统；100、反应容器；200、过滤装置；210、一级过滤装置；220、二级过滤装置；230、三级过滤装置；240、第一转运管道；241、第一转运阀门；250、第二转运管道；251、第二转运阀门；260、一级回浆管道；261、一级回浆阀门；270、二级回浆管道；271、二级回浆阀门；280、三级回浆管道；281、三级回浆阀门；300、分析仪；400、溢流池；410、溢流回浆管道；420、溢流回浆阀；430、进仪管道；440、出仪管道；500、加热装置；600、去离子水管道；610、去离子水阀门；700、浆料密度测量装置；710、平台秤；720、容置罐；730、球阀；740、计量阀；750、液位计；760、浆料入料管道；770、浆料出料管道；780、溢流管道。
具体实施方式
为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施方式。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本实用新型的公开内容理解的更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
参见图1，一实施例中，磷酸盐生产在线取样分析系统10，包括反应容器100、过滤装置200及分析仪300，过滤装置200分别与反应容器100及分析仪300连通，过滤装置200包括一级过滤装置210、二级过滤装置220和三级过滤装置230，二级过滤装置220分别与一级过滤装置210和三级过滤装置230连通，一级过滤装置210还与反应容器100连通，三级过滤装置230还与分析仪300连通。
其中，分析仪300用于分析硫酸根的含量，现有技术中的分析仪300即可分析硫酸根的含量，本申请并未对分析仪300进行改进。反应容器100用于放置磷矿浆和浓硫酸，发生反应Ca5F(PO4)3+5H2SO4(浓)+5n·H20＝＝5CaSO4·nH2O+3H2PO4+HF↑，反应容器100中游离的硫酸根离子来自浓硫酸，硫酸钙以水合物的形式析出，硫酸钙的硫酸根很少游离在液体中，因此，可以从反应容器100中抽取浆料，检测硫酸根离子的含量，判断硫酸根离子是否过量，进而判断浓硫酸是否过量或不足。当浓硫酸过量时，可以加入磷矿浆；当浓硫酸不足时，可以加入浓硫酸，避免由于缺少磷矿浆和浓硫酸导致化学反应停止，使得化学反应可以持续进行，确保磷矿浆和浓硫酸充分反应，减少原料的浪费。需要理解是的，从反应容器100中抽取的浆料含有反应的原料以及反应的产物，也就是含有反应的原料磷矿浆和浓硫酸，还有反应的产物水合硫酸钙、磷酸和氢氟酸。判断硫酸根是否过量的标准可以根据经验值确定，可以通过调试进行确定，本申请技术问题的解决并不依赖于判断硫酸根是否过量的参考数值。过滤装置200通过一级过滤装置210、二级过滤装置220和三级过滤装置230依次对浆料进行过滤，将浆料中的固体物质进行过滤，减少流向分析仪300的浆液的固体物质的含量，方便检测浆液的液体物质中硫酸根离子的含量。
综上所述，本申请的磷酸盐生产在线取样分析系统10，将磷矿浆和浓硫酸加入反应容器100，制备硫酸钙。对反应容器100中的浆料进行取样，浆料依次经过一级过滤装置210、二级过滤装置220和三级过滤装置230，以对浆料中的固体物质进行过滤，浆料的液体物质流向分析仪300，分析仪300通过分析浆料的液体物质中硫酸根的含量，以此判断硫酸根是否过量。当硫酸根的含量过量时，工人可以及时增加磷矿浆；当硫酸根的含量不足时，工人可以及时增加浓硫酸，由此使得反应可以持续进行，避免因浓硫酸过量或不足，导致原料无法充分反应造成浪费。
在一实施例中，在磷矿浆和浓硫酸的化学反应中，浓硫酸的浓度为98％，磷矿浆的固含量65％，生成的水合硫酸钙的固含量35％。
在一实施例中，分析仪300采用UN IVERSAL分析主机。例如，Un iversa lInstrument INC(美国Un iversa l通用仪器)公司的SPA100ST定制型水质在线分析仪、SAFIA200-VA重金属分析仪、SPA2000-Mu lti工业在线分析仪、B-Ser ies TOC在线分析仪或PX2液体在线分析仪。
参见图1，在其中一个实施例中，磷酸盐生产在线取样分析系统10还包括加热装置500，过滤装置200位于加热装置500的加热区域。在本实施例中，通过加热装置500对过滤装置200进行保温，防止浆料温度下降导致过滤装置200堵塞。
参见图1，在一实施例中，磷酸盐生产在线取样分析系统10还包括第一转运管道240和第二转运管道250，第一转运管道240分别连通一级过滤装置210和二级过滤装置220，第二转运管道250分别连通二级过滤装置220和三级过滤装置230，第一转运管道240设置第一转运阀门241，第二转运管道250设置第二转运阀门251。在本实施例中，一级过滤装置210对浆料进行过滤后，通过第一转运管道240将浆料输送至二级过滤装置220，二级过滤装置220对浆料进行过滤，通过第二转运管道250将过滤后的浆料运输至三级过滤装置230。第一转运阀门241控制一级过滤装置210和二级过滤装置220的连通和隔离，第二转运阀门251控制二级过滤装置220和三级过滤装置230之间的连通和隔离。
参见图1，在一实施例中，磷酸盐生产在线取样分析系统10还包括一级回浆管道260、二级回浆管道270和三级回浆管道280，一级回浆管道260分别连通一级过滤装置210和反应容器100，二级回浆管道270分别连通二级过滤装置220和反应容器100，三级回浆管道280分别连通三级过滤装置230和反应容器100，一级回浆管道260设置一级回浆阀门261，二级回浆管道270设置二级回浆阀门271，三级回浆管道280设置三级回浆阀门281。在本实施例中，当一级过滤装置210、二级过滤装置220和三级过滤装置230对浆料进行过滤后，通过一级回浆管道260、二级回浆管道270和三级回浆管道280将过滤的浆料的固体物质输送回反应容器100，减少浆料的浪费。
参见图1，在其中一个实施例中，一级过滤装置210包括离心分离装置和初级压滤装置，离心分离装置与初级压滤装置连通，离心分离装置与反应容器100连通，初级压滤装置与二级过滤装置220连通。在本实施例中，先从反应容器100中抽取浆料进入离心分析装置，在离心分离装置中对浆料进行离心分离过滤，将浆料中的固体物质滤除，将浆料中的液体物质流向初级压滤装置，实现对浆料的逐级过滤，初步将浆料中的较大的固体物质滤除，将浆料中的其他物质抽入初级压滤装置进行压滤。初级压滤装置对浆料进行过滤，再次过滤出固体物质，减少浆料中固体物质的含量，方便硫酸根离子的含量。
参见图1，在其中一个实施例中，二级过滤装置220为次级压滤装置，次级压滤装置分别与初级压滤装置和三级过滤装置230连通，次级压滤装置的过滤孔小于初级压滤装置的过滤孔。在本实施例中，将初级压滤装置的浆液抽入次级压滤装置中，次级压滤装置对浆料再次过滤，减少浆料中固体物质，方便分析仪300检测硫酸根离子的含量。
参见图1，在其中一个实施例中，三级过滤装置230为膜式过滤装置200。在本实施例中，将次级压滤装置的浆料抽取到膜式过滤装置200，膜式过滤装置200对浆料进行过滤，减少浆液中固体物质的含量，方便分析仪300对硫酸根离子的含量进行检测。其中，模式过滤装置200能够过滤粒径更小的固体物质，使得过滤效果更好
参见图1，在其中一个实施例中，磷酸盐生产在线取样分析系统10还包括溢流池400，溢流池400分别与三级过滤装置230和分析仪300连通。在本实施例中，为了缓冲从三级过滤装置230流向分析仪300的浆液，在三级过滤装置230和分析仪300之间通过溢流池400连通，使得三级过滤装置230流出的浆料先流入溢流池400，在溢流池400中缓存，当溢流池400中浆液达到溢流口时，浆液从溢流口流出，流向分析仪300，避免三级过滤装置230的浆液直接流向分析仪300，导致分析仪300的浆料过多。
参见图1，在其中一个实施例中，磷酸盐生产在线取样分析系统10还包括溢流回浆管道410，溢流回浆管道410分别与溢流池400和反应容器100连通。在本实施例中，为了减少物料的浪费，将溢流池400和反应容器100之间通过溢流回浆管道410连通，使得溢流池400的浆液可以返回反应容器100。为了控制溢流池400的浆液流向反应容器100的流量，在一实施例中，溢流回浆管道410上设置溢流回浆阀420。当溢流回浆阀420打开时，溢流池400的浆液流向反应容器100，当溢流回浆阀420关闭时，溢流池400的浆液存留在溢流池400内。
参见图1，在其中一个实施例中，磷酸盐生产在线取样分析系统10还包括进仪管道430和出仪管道440，进仪管道430分别连通溢流池400的溢流口和分析仪300的置液区，出仪管道440分别与分析仪300的置液区和溢流回浆管道410连通。在本实施例中，浆液从溢流口流入进仪管道430，再从进仪管道430流向分析仪300的置液区，分析仪300对置液区的浆料进行检测。当检测完毕后，将浆液输向出仪管道440，再从出仪管道440流向反应容器100。
参见图1，在一实施例中，磷酸盐生产在线取样分析系统10还包括去离子水管道600，去离子水管道600与分析仪300连通，去离子水管道600设置去离子水阀门610。在本实施例中，去离子水管道600用于输送去离子水，去离子水对分析仪300进行清洗，保持分析仪300的清洁，提高检测精度。去离子水阀门610开启时，去离子水管道600将去离子水输送至溢流池400，去离子水从进仪管道430流入分析仪300的置液区，对置液区进行清洗，以备下次检测使用。
参见图2，在其中一个实施例中，磷酸盐生产在线取样分析系统10还包括浆料密度测量装置700，浆料密度测量装置700的浆料入料口与反应容器100连通，浆料密度测量装置700的浆料出料口与一级过滤装置210连通。在本实施例中，为了测量浆液的密度，反应容器100和一级过滤装置210之间通过浆料密度测量装置700连通，将反应容器100的浆料输向浆料密度测量装置700，浆料密度测量装置700对浆料的密度进行测量。当测量完毕后，将浆料密度测量装置700的浆料输向一级过滤装置210，使得测量完密度后的浆液可以流向一级过滤装置210进行过滤。
参见图2，在其中一个实施例中，浆料密度测量装置700包括平台秤710、容置罐720、球阀730、计量阀740、液位计750、浆料入料管道760和浆料出料管道770，容置罐720安装于于平台秤710的上方，浆料入料管道760连接于容置罐720的顶部，浆料出料管道770连接于容置罐720的底部，浆料入料管道760和浆料出料管道770分别与容置罐720连通，计量阀740安装于浆料入料管道760，球阀730安装于浆料出料管道770，液位计750安装于容置罐720内。在本实施例中，将浆液从反应容器100输向浆料入料管道760，并从浆料入料管道760流向容置罐720，计量阀740测量流入容置罐720的浆料的体积。当容置罐720中的浆料触碰到液位计750时，停止浆料输向浆料入料管道760，平台秤710对容置罐720称重，得到容置罐720存储浆液时的重量，将容置罐720存储浆液时的重量减去容置罐720未存储浆液前的重量，得到容置罐720内浆料的重量。根据平台秤710测量得到的浆料的重量以及计量阀740测量得到的浆料的体积，可以计算得到浆料的密度。
参见图2，在其中一个实施例中，浆料密度测量装置700还包括溢流管道780，溢流管道780分别与容置罐720和反应容器100连通，液位计750对齐溢流管道780。在本实施例中，在反应容器100和容置罐720之间设置溢流管道780，而且液位计750对齐溢流管道780，当浆料触发液位计750时，平台秤710称重。如果容置罐720内浆料的液面持续上升，浆料会流向溢流管道780，然后从溢流管道780返回浆液池，使得每次测量的浆液的液面高度相同，使得每次测量的浆液的体积相同，进而使得测量标准统一。而且，将多余的浆液返回反应容器100，减少浆液的浪费。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种磷酸盐生产在线取样分析系统(10)，包括反应容器(100)、过滤装置(200)及分析仪(300)，所述过滤装置(200)分别与所述反应容器(100)及所述分析仪(300)连通，其特征在于，所述过滤装置(200)包括一级过滤装置(210)、二级过滤装置(220)和三级过滤装置(230)，所述二级过滤装置(220)分别与所述一级过滤装置(210)和所述三级过滤装置(230)连通，所述一级过滤装置(210)还与所述反应容器(100)连通，所述三级过滤装置(230)还与所述分析仪(300)连通。
2.根据权利要求1所述的磷酸盐生产在线取样分析系统(10)，其特征在于，所述一级过滤装置(210)包括离心分离装置和初级压滤装置，所述离心分离装置与所述初级压滤装置连通，所述离心分离装置与所述反应容器(100)连通，所述初级压滤装置与所述二级过滤装置(220)连通。
3.根据权利要求2所述的磷酸盐生产在线取样分析系统(10)，其特征在于，所述二级过滤装置(220)为次级压滤装置，所述次级压滤装置分别与所述初级压滤装置和所述三级过滤装置(230)连通，所述次级压滤装置的过滤孔小于所述初级压滤装置的过滤孔。
4.根据权利要求3所述的磷酸盐生产在线取样分析系统(10)，其特征在于，所述三级过滤装置(230)为膜式过滤装置(200)。
5.根据权利要求1所述的磷酸盐生产在线取样分析系统(10)，其特征在于，所述磷酸盐生产在线取样分析系统(10)还包括溢流池(400)，所述溢流池(400)分别与所述三级过滤装置(230)和所述分析仪(300)连通。
6.根据权利要求5所述的磷酸盐生产在线取样分析系统(10)，其特征在于，所述磷酸盐生产在线取样分析系统(10)还包括溢流回浆管道(410)，所述溢流回浆管道(410)分别与所述溢流池(400)和所述反应容器(100)连通。
7.根据权利要求6所述的磷酸盐生产在线取样分析系统(10)，其特征在于，所述磷酸盐生产在线取样分析系统(10)还包括进仪管道(430)和出仪管道(440)，所述进仪管道(430)分别连通溢流池(400)的溢流口和所述分析仪(300)的置液区，所述出仪管道(440)分别与所述分析仪(300)的置液区和所述溢流回浆管道(410)连通。
8.根据权利要求1所述的磷酸盐生产在线取样分析系统(10)，其特征在于，所述磷酸盐生产在线取样分析系统(10)还包括浆料密度测量装置(700)，所述浆料密度测量装置(700)的浆料入料口与所述反应容器(100)连通，所述浆料密度测量装置(700)的浆料出料口与所述一级过滤装置(210)连通。
9.根据权利要求8所述的磷酸盐生产在线取样分析系统(10)，其特征在于，所述浆料密度测量装置(700)包括平台秤(710)、容置罐(720)、球阀(730)、计量阀(740)、液位计(750)、浆料入料管道(760)和浆料出料管道(770)，所述容置罐(720)安装于于所述平台秤(710)的上方，所述浆料入料管道(760)连接于所述容置罐(720)的顶部，所述浆料出料管道(770)连接于所述容置罐(720)的底部，所述浆料入料管道(760)和所述浆料出料管道(770)分别与所述容置罐(720)连通，所述计量阀(740)安装于所述浆料入料管道(760)，所述球阀(730)安装于所述浆料出料管道(770)，所述液位计(750)安装于所述容置罐(720)内。
10.根据权利要求9所述的磷酸盐生产在线取样分析系统(10)，其特征在于，所述浆料密度测量装置(700)还包括溢流管道(780)，所述溢流管道(780)分别与所述容置罐(720)和所述反应容器(100)连通，所述液位计(750)对齐所述溢流管道(780)。
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| CN202322017505.6U CN220584247U (zh) | 2023-07-27 | 2023-07-27 | 磷酸盐生产在线取样分析系统 |
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