CN220860870U - 浓缩装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了浓缩装置，包括壳体，还包括：过滤机构，用于对壳体内的料液进行过滤；所述过滤机构具有设于壳体内的滤芯和将经滤芯过滤后的滤清液排出壳体的出清管道；抽料机构，用于抽出壳体内被浓缩后的料液；所述抽料机构具有设于壳体上的抽料口；搅拌机构，用于对壳体内的料液进行搅拌；所述搅拌机构具有设于壳体内并向壳体内喷射料液的喷管；进料机构，用于向壳体内输送待浓缩料液；所述进料机构具有设于壳体上的进料口；所述过滤机构、抽料机构、搅拌机构、进料机构在壳体内由上至下间隔布置。本实用新型通过料液射流搅拌的方式，有效解决了现有技术中搅拌机对已脱除的滤饼进行搅拌致使颗粒破损的技术问题，具有极强的实用性。
Description
技术领域
本实用新型涉及料液浓缩的技术领域，具体而言，涉及浓缩装置。
背景技术
在碳酸钴等一些正极材料的生产过程中需要对料液进行浓缩，当料液中颗粒物浓度较小时，需要采用过滤的方式进行浓缩，但是随着颗粒物浓度的增加，滤芯的滤饼生成速度加快，浓缩效率显著降低。并且，因为碳酸钴颗粒易破损，不宜使用搅拌机对已脱除的滤饼进行搅拌，容易致使碳酸钴颗粒破损。
实用新型内容
本实用新型的第一个目的在于提供浓缩装置以及浓缩方法，以解决现有技术中单纯滤芯过滤导致浓缩效率低的技术问题。
浓缩装置，包括壳体，还包括：
溢流机构，用于排出壳体内料液中的上清液；所述溢流机构具有设于壳体上的溢流口；
过滤机构，用于对壳体内的料液进行过滤浓缩；所述过滤机构具有设于壳体内的滤芯和将经滤芯过滤后的滤清液排出壳体的出清管道；
抽料机构，用于抽出壳体内被浓缩后的料液；所述抽料机构具有设于壳体上的抽料口；
进料机构，用于向壳体内输送待浓缩料液；所述进料机构具有设于壳体上的进料口；
所述溢流机构、过滤机构、抽料机构、进料机构在壳体内由上至下间隔布置。
作为上述的浓缩装置的进一步改进：所述壳体下端的封头的横截面由上至下递减，所述抽料口设于封头的上方，所述进料口设于封头的底部；还包括搅拌机构，所述搅拌机构包括设于所述封头内并向封头内喷射料液的喷管；所述抽料机构还包括与抽料口相连的抽料管，所述抽料管的入口朝向封头的底部。
作为上述的浓缩装置的进一步改进：所述抽料机构还包括设于抽料管入口处的防堵罩；所述喷管与抽料管连通；所述搅拌机构包括沿壳体轴向对称设置的两组喷管，两组喷管斜向下且出料口相对设置。
作为上述的浓缩装置的进一步改进：所述溢流机构包括沿壳体内壁环向设置的溢流槽，所述溢流槽上设有溢流缺口，所述溢流槽与溢流口连通。
作为上述的浓缩装置的进一步改进：还包括反吹机构，所述反吹机构用于吹落滤芯表面附着的滤饼，所述反吹机构包括反吹介质输送管道，所述反吹介质输送管道和出清管道通过阀门分别和滤芯的上端或下端的主路管道连接。
作为上述的浓缩装置的进一步改进：还包括调压机构，所述调压机构用于调节壳体内的压力，所述调压机构包括设于壳体上的通气口和压力计。
作为上述的浓缩装置的进一步改进：还包括冲洗机构，所述冲洗机构用于对壳体内部进行冲洗，所述冲洗机构包括设于壳体顶部的喷淋组件。
作为上述的浓缩装置的进一步改进：还包括控制机构，所述控制机构用于控制过滤机构和溢流机构的启停，所述控制机构包括设于壳体内的液位计以及检测料液的颗粒物浓度的浓度检测器。
浓缩方法，采用上述的浓缩装置对容器内的料液进行浓缩，包括以下步骤：
通过进料机构将容器内的料液输入到壳体内，通过抽料机构将壳体内的料液输入到容器中，使得浓缩过程中料液在壳体和容器内循环流动；
当抽料机构抽出的料液、进料机构输入的料液或容器内的料液中的颗粒物浓度小于第一设定值时，关闭溢流口，打开出清管道，将溢流浓缩切换为过滤浓缩；
当抽料机构抽出的料液、进料机构输入的料液或容器内的料液中的颗粒物粒度大于等于第一设定值时，关闭出清管道，打开溢流口，将过滤浓缩切换为溢流浓缩；
当抽料机构抽出的料液、进料机构输入的料液或容器内的料液中的颗粒物粒度大于等于第二设定值时，将壳体内的浓缩液通过进料机构和/或抽料机构排入到容器中，浓缩完成。
作为上述的浓缩方法的进一步改进：
料液的初始颗粒物浓度为50～100g/L；所述第一设定值为300～600g/L；所述第二设定值为800～1200g/L；
溢流浓缩时进料机构的进料量为过滤浓缩时进料机构的进料量的20～80％；
溢流浓缩时搅拌机构的喷射量为过滤浓缩时搅拌机构的喷射量的20～80％；
溢流浓缩时抽料机构的抽料量为过滤浓缩时抽料机构的抽料量的20～80％；
过滤浓缩时的进料量为出清量的8～16倍，抽料量为出清量的12～24倍，进料量为出清量的8～16倍；
所述待浓缩料液为正极材料分散液。
在本实用新型的第一种浓缩装置以及浓缩方法中，具有两种浓缩模式，分别是过滤浓缩模式和溢流浓缩模式。当颗粒物浓度较低时采用过滤浓缩模式，即采用过滤机构进行浓缩，此时浓缩速度快，待浓缩料液处理量高。随着壳体内料液中颗粒物浓度的升高，过滤通量逐渐下降，但是同时，颗粒物的粒度增大，其沉降速度上升，颗粒物的自然沉降作用使得上清液澄清并达到出清要求。因此，当颗粒物浓度较高时，关闭过滤机构，打开溢流口排出上清液，使底部料液的颗粒物浓度上升，即进入溢流浓缩模式。由此可见，本实用新型的第一种浓缩装置以及浓缩方法的结构简单，使用方便，通过巧妙地将过滤和溢流相结合，使得浓缩过程稳定地运行，显著提升浓缩效率，有效解决了现有技术中单纯滤芯过滤导致浓缩效率低的技术问题，具有极强的实用性。
本实用新型的第二个目的在于提供浓缩装置以及浓缩方法，以解决现有技术中搅拌机对已脱除的滤饼进行搅拌致使颗粒破损的技术问题。
浓缩装置，包括壳体，还包括：
过滤机构，用于对壳体内的料液进行过滤；所述过滤机构具有设于壳体内的滤芯和将经滤芯过滤后的滤清液排出壳体的出清管道；
抽料机构，用于抽出壳体内被浓缩后的料液；所述抽料机构具有设于壳体上的抽料口；
搅拌机构，用于对壳体内的料液进行搅拌；所述搅拌机构具有设于壳体内并向壳体内喷射料液的喷管；
进料机构，用于向壳体内输送待浓缩料液；所述进料机构具有设于壳体上的进料口；
所述过滤机构、抽料机构、搅拌机构、进料机构在壳体内由上至下间隔布置。
作为上述的浓缩装置的进一步改进：所述壳体下端的封头的横截面由上至下递减，所述抽料口设于封头的上方，所述喷管设于所述封头内，所述进料口设于封头的底部。
作为上述的浓缩装置的进一步改进：所述抽料机构还包括与抽料口相连的抽料管，所述抽料管的入口朝向封头的底部。
作为上述的浓缩装置的进一步改进：所述抽料机构还包括设于抽料管入口处的防堵罩；所述喷管与抽料管连通；所述搅拌机构包括沿壳体轴向对称设置的两组喷管，两组喷管斜向下且出料口相对设置。
作为上述的浓缩装置的进一步改进：还包括反吹机构，所述反吹机构用于吹落滤芯表面附着的滤饼，所述反吹机构包括反吹介质输送管道，所述反吹介质输送管道和出清管道通过阀门分别和滤芯的上端或下端的主路管道连接。
作为上述的浓缩装置的进一步改进：还包括调压机构，所述调压机构用于调节壳体内的压力，所述调压机构包括设于壳体上的通气口和压力计。
作为上述的浓缩装置的进一步改进：还包括冲洗机构，所述冲洗机构用于对壳体内部进行冲洗，所述冲洗机构包括设于壳体顶部的喷淋组件。
作为上述的浓缩装置的进一步改进：还包括溢流机构，所述溢流机构用于排出壳体内料液中的上清液；所述溢流机构设于过滤机构的上方；所述溢流机构具有设于壳体上的溢流口。
作为上述的浓缩装置的进一步改进：所述溢流机构还包括沿壳体内壁环向设置的溢流槽，所述溢流槽上设有溢流缺口，所述溢流槽与溢流口连通。
作为上述的浓缩装置的进一步改进：还包括控制机构，所述控制机构用于控制过滤机构和溢流机构的启停，所述控制机构包括设于壳体内的液位计以及检测料液的颗粒物浓度的浓度检测器。
浓缩方法，采用上述的浓缩装置。
在本实用新型的第二种浓缩装置以及浓缩方法中，不再使用搅拌机对料液进行搅拌，而是通过喷射料液的方式进行搅拌，在有效防止料液沉底的基础上，有效防止颗粒物破损。尤其是当所喷射的料液为抽料机构抽取的料液时，不会对壳体内料液的稳定性造成扰动，还可以使料液被二次浓缩。本实用新型的第二种浓缩装置以及浓缩方法的结构简单，使用方便，通过料液射流搅拌的方式，有效解决了现有技术中搅拌机对已脱除的滤饼进行搅拌致使颗粒破损的技术问题，具有极强的实用性。
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步的说明。本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
构成本实用新型的一部分的附图用来辅助对本实用新型的理解，附图中所提供的内容及其在本实用新型中有关的说明可用于解释本实用新型，但不构成对本实用新型的不当限定。
在附图中：
图1为本实用新型实施例1的浓缩装置的结构示意图。
图2为本实用新型实施例2的浓缩装置的结构示意图。
图3为本实用新型实施例1的浓缩装置的使用状态图。
上述附图中的有关标记为：
001-壳体，002-封头，003-容器，110-溢流口，120-溢流槽，130-溢流缺口，140-上清液输送管道，150-第三调节阀，210-滤芯，220-出清管道，230-主路管道，240-第一调节阀，310-抽料口，320-抽料管，330-防堵罩，340-料液输送管路，350-循环泵，360-第二调节阀，410-喷管，420-回流管路，510-进料口，520-进料管，530-进料泵，540-排尽阀，610-反吹介质输送管道，710-通气口，720-压力计，730-节流阀，740-进气管路，750-排气管路，760-自动阀门，810-喷淋组件，820-喷头，910-液位计，920-浓度检测器。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型进行清楚、完整的说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本实用新型。在结合附图对本实用新型进行说明前，需要特别指出的是：
本实用新型中在包括下述说明在内的各部分中所提供的技术方案和技术特征，在不冲突的情况下，这些技术方案和技术特征可以相互组合。
此外，下述说明中涉及到的本实用新型的实施例通常仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。因此，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。
关于本实用新型中术语和单位。本实用新型的说明书和权利要求书及有关的部分中的术语“包括”、“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
实施例1
图1为本实施例的浓缩装置的结构示意图。
如图1-2所示，浓缩装置包括壳体001、过滤机构、抽料机构、搅拌机构、进料机构、反吹机构、调压机构和冲洗机构，其中，所述过滤机构、抽料机构、搅拌机构、进料机构在壳体001内由上至下间隔布置，所述调压机构和冲洗机构设于壳体001的顶部。
所述壳体001下端的封头002的横截面由上至下递减，所述封头002呈锥形、椭球形或蝶形。
所述过滤机构用于对壳体001内的料液进行过滤浓缩；所述过滤机构具有设于壳体001内的滤芯210和将经滤芯210过滤后的滤清液排出壳体001的出清管道220；所述过滤机构优选包括至少两个滤芯210，每个滤芯210包括至少两个列管式排列的滤管，这样便于维持过滤的稳定性；过滤机构与壳体001顶部之间的体积以及过滤机构与壳体001底部之间的体积优选为壳体001总体积的20～40％，这样便于其它处理机构的安装和运行；在出清管道220上设有第一调节阀240以调节出清流量，所述第一调节阀240可以但是不限于为电动调节阀或气动调节阀。
所述抽料机构用于抽出壳体001内被浓缩后的料液；所述抽料机构具有设于壳体001上的抽料口310以及与抽料口310相连的抽料管320，所述抽料口310设于封头002的上方，所述抽料管320伸入壳体001内部且料液入口朝向封头002的底部，在抽料管320入口处设有防止滤饼堵塞抽料管320的防堵罩330；在抽料管320上设有循环泵350，所述循环泵350可以但是不限于是隔膜泵、离心泵、软管泵、转子泵中的任意一种。
所述搅拌机构用于对壳体001内的料液进行搅拌；所述搅拌机构具有设于壳体001内并向壳体001内喷射料液的喷管410；所述喷管410设于所述封头002内；优选地，所述搅拌机构包括沿壳体001轴向对称设置的两组喷管410，每组喷管410中喷管410的个数为一个或多个，两组喷管410斜向下且出料口相对设置，两组喷管410的夹角为20～60°。
所述喷管410与抽料管320连通，即抽料管320出口分两路，一路为回流管路420，一路为料液输送管路340；所述回流管路420或料液输送管路340上设有第二调节阀360以调节喷管410的喷射量(也可以称为回流量)，所述第二调节阀360可以但是不限于为电动调节阀或气动调节阀。
所述进料机构用于向壳体001内输送待浓缩料液；所述进料机构具有设于壳体001上的进料口510和进料管520，所述进料口510设于封头002的底部，进料管520上设有进料泵530，进料泵530可以但是不限于是隔膜泵、离心泵、软管泵、转子泵中的任意一种。
所述反吹机构用于吹落滤芯210表面附着的滤饼，所述反吹机构包括反吹介质输送管道610，所述反吹介质输送管道610和出清管道220通过阀门分别和滤芯210的上端或下端的主路管道230连接。反吹介质可以是反吹气，也可以是再生液，也可以两种交替使用。
所述调压机构用于调节壳体001内的压力，所述调压机构包括设于壳体001上的通气口710和压力计720，所述通气口710上设有节流阀730，节流阀730后经三通阀连接到保护气的进气管路740和排气管路750，在进气管路740和排气管路750上均设有自动阀门760，所述自动阀门760可以但是不限于是气动球阀、气动蝶阀、电磁阀中的任意一种，所述保护气可以但是不限于是氮气、氩气、二氧化碳、氨气、水蒸气中的任意一种。
所述冲洗机构用于对壳体001内部进行冲洗，所述冲洗机构包括设于壳体001顶部的喷淋组件810，所述喷淋组件810包括喷头820，所述喷头820可以但是不限于是喷淋球、螺旋喷嘴、万向喷头中的任意一种；冲洗机构采用的清洗水和反吹机构采用的再生液均可以是出清管道220排出的滤清液或上清液输送管道140排出的上清液。
从图1-2可以看出，在切换为溢流浓缩后，料液中颗粒物在重力作用下向壳体001下方沉降富集，在搅拌机构的搅拌作用下，富集的料液保持流体形态不沉底，上清液从溢流口110流出，从而使抽料口310与进料口510处的料液始终保持一个浓度差直到颗粒物浓度达到浓缩要求。
实施例2
图2为本实施例的浓缩装置的结构示意图。图3为本实施例的浓缩装置的使用状态图。
在实施例1的基础上，本实施例的浓缩装置进一步具有如下设置：如图2-3所示，浓缩装置还包括溢流机构和控制机构，所述溢流机构用于排出壳体001内料液中的上清液；所述溢流机构设于过滤机构的上方，所述控制机构用于控制过滤机构和溢流机构的启停。
所述溢流机构具有沿壳体001内壁环向设置的溢流槽120、设于壳体001上的溢流口110以及与溢流口110连接的上清液输送管道140，所述溢流槽120上设有溢流缺口130，所述溢流槽120与溢流口110连通；所述溢流口110优选为两个且对称设置于壳体001上；在上清液输送管道140上安装有第三调节阀150，所述第三调节阀150可以但是不限于为电动调节阀或气动调节阀。
所述控制机构包括设于壳体001内的液位计910以及检测料液的颗粒物浓度的浓度检测器920，浓度检测器920可以设于抽料管320、料液输送管路340或回流管路420，可以设于进料管520上，还可以直接设于盛放料液的容器003中。
本实用新型的浓缩方法的实施例为采用实施例2所述的浓缩装置对容器003内的料液进行浓缩，包括以下步骤：
通过进料机构将容器003内的料液输入到壳体001内，通过抽料机构将壳体001内的料液输入到容器003中，使得浓缩过程中料液在壳体001和容器003内循环流动；
当抽料机构抽出的料液、进料机构输入的料液或容器003内的料液中的颗粒物浓度小于第一设定值时，关闭溢流口110，打开出清管道220，将溢流浓缩切换为过滤浓缩；
当抽料机构抽出的料液、进料机构输入的料液容器003内的料液中的颗粒物粒度大于等于第一设定值时，关闭出清管道220，打开溢流口110，将过滤浓缩切换为溢流浓缩；
当抽料机构抽出的料液、进料机构输入的料液容器003内的料液中的颗粒物粒度大于等于第二设定值时，将壳体001内的浓缩液通过进料机构和/或抽料机构排入到容器003中，浓缩完成。
为了提升过滤浓缩效率，保证溢流浓缩的出清品质，当料液的初始颗粒物浓度为50～100g/L时，优选使所述第一设定值为300～600g/L，所述第二设定值为800～1200g/L，溢流浓缩时进料机构的进料量为过滤浓缩时进料机构的进料量的20～80％，溢流浓缩时搅拌机构的喷射量为过滤浓缩时搅拌机构的喷射量的20～80％，溢流浓缩时抽料机构的抽料量为过滤浓缩时抽料机构的抽料量的20～80％，过滤浓缩时的进料量为出清量的8～16倍，抽料量为出清量的12～24倍，进料量为出清量的8～16倍。可见，当进行溢流浓缩时，进料量、喷射量和抽料量相对于过滤浓缩时均进行一定程度降低，这样有助于使溢流浓缩产生的上清液的澄清度达标。
本实用新型的浓缩装置和浓缩方法可以对常见的固液混合物进行浓缩，尤其适合应用于碳酸钴等一些正极材料的生产过程中，当待浓缩料液为反应釜(或中间釜)中的正极材料分散液时，将料液输送管路340和进料管520直接接到反应釜上(即容器003为反应釜)即可对正极材料分散液进行浓缩，浓缩稳定且效率高，且颗粒物不易破碎。
在正极材料的结晶反应生产过程中，浓缩装置和反应釜串联，反应釜内的反应过程实际上是在原有的固体颗粒表面上继续生长晶休，浓缩装置的作用就是把结晶反应后生成的废液(滤清液和上清液)分离出来以使料液的颗粒物浓缩并将浓缩料液返回到反应釜中，这样使得往反应釜加结晶反应原料、往反应釜加浓缩料液、结晶反应同时进行。
刚刚开机时，反应釜里料液的初始颗粒物浓度浓度通常只有50～100g/L，但随着反应原料的持续加入、废液的持续排出以及结晶反应的持续进行，使得反应釜和浓缩装置的液位一直不变，所以料液的颗粒物浓度会一直上升。
结晶反应的终点优选以反应釜内的颗粒物浓度为基准，当检测到反应釜内的颗粒物浓度达到第二设计值后，就可以停止结晶反应和浓缩过程，此时，进料颗粒物浓度等于反应釜内的颗粒物浓度，而抽料颗粒物浓度略高于进料颗粒物浓度。可见，浓缩装置和反应釜联用时，浓缩装置的进料颗粒物浓度是动态变化的，最终浓缩装置的进料颗粒物浓度基本上等于浓缩终点的颗粒物浓度。
当溢流浓缩使反应釜内料液的颗粒物浓度达到第二设定值时，保持搅拌机构继续运行，同时打开节流阀730和进气管路740上的自动阀门760，向壳体001内充入保护气加压，在保护气加压作用下将壳体001内的料液从抽料口310和进料口510压回到反应釜中，最后封头002底部残余的少量料液经进料管520上的排尽阀540排入反应釜或废料槽。
以上对本实用新型的有关内容进行了说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本实用新型。基于本实用新型的上述内容，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。
Claims (10)
1.浓缩装置，包括壳体(001)，其特征在于：还包括：
过滤机构，用于对壳体(001)内的料液进行过滤浓缩；所述过滤机构具有设于壳体(001)内的滤芯(210)和将经滤芯(210)过滤后的滤清液排出壳体(001)的出清管道(220)；
抽料机构，用于抽出壳体(001)内被浓缩后的料液；所述抽料机构具有设于壳体(001)上的抽料口(310)；
搅拌机构，用于对壳体(001)内的料液进行搅拌；所述搅拌机构具有设于壳体(001)内并向壳体(001)内喷射料液的喷管(410)；
进料机构，用于向壳体(001)内输送待浓缩料液；所述进料机构具有设于壳体(001)上的进料口(510)；
所述过滤机构、抽料机构、搅拌机构、进料机构在壳体(001)内由上至下间隔布置。
2.如权利要求1所述的浓缩装置，其特征在于：所述壳体(001)下端的封头(002)的横截面由上至下递减，所述抽料口(310)设于封头(002)的上方，所述喷管(410)设于所述封头(002)内，所述进料口(510)设于封头(002)的底部。
3.如权利要求2所述的浓缩装置，其特征在于：所述抽料机构还包括与抽料口(310)相连的抽料管(320)，所述抽料管(320)的入口朝向封头(002)的底部。
4.如权利要求3所述的浓缩装置，其特征在于：所述抽料机构还包括设于抽料管(320)入口处的防堵罩(330)；所述喷管(410)与抽料管(320)连通；所述搅拌机构包括沿壳体(001)轴向对称设置的两组喷管(410)，两组喷管(410)斜向下且出料口相对设置。
5.如权利要求1所述的浓缩装置，其特征在于：还包括反吹机构，所述反吹机构用于吹落滤芯(210)表面附着的滤饼，所述反吹机构包括反吹介质输送管道(610)，所述反吹介质输送管道(610)和出清管道(220)通过阀门分别和滤芯(210)的上端或下端的主路管道(230)连接。
6.如权利要求1所述的浓缩装置，其特征在于：还包括调压机构，所述调压机构用于调节壳体(001)内的压力，所述调压机构包括设于壳体(001)上的通气口(710)和压力计(720)。
7.如权利要求1所述的浓缩装置，其特征在于：还包括冲洗机构，所述冲洗机构用于对壳体(001)内部进行冲洗，所述冲洗机构包括设于壳体(001)顶部的喷淋组件(810)。
8.如权利要求1所述的浓缩装置，其特征在于：还包括溢流机构，所述溢流机构用于排出壳体(001)内料液中的上清液；所述溢流机构设于过滤机构的上方；所述溢流机构具有设于壳体(001)上的溢流口(110)。
9.如权利要求8所述的浓缩装置，其特征在于：所述溢流机构还包括沿壳体(001)内壁环向设置的溢流槽(120)，所述溢流槽(120)上设有溢流缺口(130)，所述溢流槽(120)与溢流口(110)连通。
10.如权利要求8所述的浓缩装置，其特征在于：还包括控制机构，所述控制机构用于控制过滤机构和溢流机构的启停，所述控制机构包括设于壳体(001)内的液位计(910)以及检测料液的颗粒物浓度的浓度检测器(920)。
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