CN2900494Y - 一种节能型的草酸钴连续生产四氧化三钴的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种节能型的草酸钴连续生产四氧化三钴的装置，是将炉本体分成上、下两腔体，在上腔的上端连续不断地送入草酸钴原料，初始在上腔的底端连续送入可起动草酸钴生成四氧化三钴的热空气，并在上腔建立气固流态化的第一沸腾层，当反应开始进行后，利用草酸钴热解产生的热量维持反应进行，将通热空气改为通空气，并通过调节气流量来控制反应炉温和四氧化三钴的粒度，防止粉末物料烧结。而后，利用开设溢流口的方式，将第一沸腾层内的四氧化三钴导流至下腔，在下腔的底端利用空气分布板连续不断地送入空气，对四氧化三钴粉体降温，并由成品收集容器进行收集，从而实现了连续生产，具有能耗低、环境污染小、设备造价低、可连续生产、产品质量稳定性高、产品粒度分布均匀的特点。

Description

一种节能型的草酸钴连续生产四氧化三钴的装置

技术领域

本实用新型涉及一种四氧化三钴的生产装置，特别是涉及一种节能型的草酸钴连续生产四氧化三钴的装置。

背景技术

四氧化三钴是一种黑色粉末，主要应用于玻璃陶瓷行业、电子行业或还原后应用于硬质合金等行业。四氧化三钴还原后制成的钴粉可广泛应用于硬质合金、金刚石工具、电池材料以及磁性材料等领域。目前，国内外生产四氧化三钴的方法，大多是以草酸钴为原料，通过向反应炉内通入空气，经反应后而得四氧化三钴，现有的实现该生产方法的装置通常采用单管或多管马弗炉。草酸钴制作四氧化三钴时，是从壳体一端的进料口将装有草酸钴的舟皿逐个推入炉管内，待炉管内的舟皿放满后，将两端的进、出料口封闭，而后向反应炉内通入空气并通过电炉丝对炉管进行加热，反应完成后，将进、出料口打开，从出料口取出舟皿，此时舟皿内的草酸钴已反应而成四氧化三钴。这种制作方式，存在着如下的弊端：一是极难生产出粒径小于2.5微米的细四氧化三钴；二是生产效率低，这是由于它的生产过程为间歇式，无法实现连续生产，因此效率不高；三是操作工人的劳动强度大，这是由于操作工人需将草酸钴装入舟皿，接着再将舟皿推入炉内，反应完后需将舟皿从炉管内取出，最后还需将舟皿内的四氧化三钴倒出，多个环节需要手工操作；四是设备造价高，由于采用钢铁外壳和炉管以及包绕在炉管外的电炉丝，造成设备成本昂贵，且电炉丝出现损坏时不便于维修；五是生产过程耗能大，由于采用电炉丝加热，生产过程为间歇式，庞大的马弗炉外壳及外露的炉管和大量舟皿的冷进热出，带来了巨大的耗能；六是产品质量不稳定，产品粒度分布不均匀，且有海绵状结块，这是由于草酸钴堆集在舟皿内，表层的草酸钴容易接触到空气反应更完全，而里层的草酸钴不易接触到空气造成反应不完全或反应滞后；七是极易造成环境污染，旧方法由于包括草酸钴装入舟皿、舟皿推入炉内、炉内取出舟皿、舟皿内的四氧化三钴倒出等工序，这些工序都会造成粉尘的飘逸，对周围环境会产生较大污染，同时，由于向炉内通入空气，将会带起粉尘，当打开进、出料口的炉门时，炉管内带粉尘的空气会从进、出料口飘出，增加了对工作环境的粉尘污染，严重影响了操作工人的身体健康。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术之不足，提供一种节能型的草酸钴连续生产四氧化三钴的装置，具有能耗低、环境污染小、设备造价低、可稳定连续生产超细到一般粒度的四氧化三钴、产品质量稳定性高的特点，可大大提高劳动生产效率，减轻操作工人的劳动强度，消除生产过程中的粉尘飘逸，净化生产环境，保证操作工人的身体健康。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种节能型的草酸钴连续生产四氧化三钴的装置，它包括一呈长条竖状而置的由金属材料制作而成的具有筒形结构的炉本体，炉本体在大约中部位置由隔板密封隔成上、下两腔体；上腔体的上部设有通出炉外的进料口，其顶端通过管道接至第一集尘器，进料口处装有带贮料斗的螺旋给料机，下部装有可透气流的第一空气分布板，第一空气分布板下的腔体与输送空气的管道相连接，第一空气分布板上设有由气固流态化形成的第一沸腾层，在第一沸腾层的表层位置的炉本体上设有第一溢流口，通过溢流管和第二沸腾层下端连通；下腔体的底部装有可透气流的第二空气分布板，第二空气分布板下的腔体与输送空气管道相连接，第二空气分布板上设有由气固流态化构成的第二沸腾层，在第二沸腾层的表层位置的炉本体上设有第二溢流口，第二溢流口通过溢出管道接成品收集容器，在第二沸腾层的底层位置的炉本体上设有溢流入口，入口与第一溢流口之间通过溢流管相连接，下腔的顶部设有排气口，排气口通过管道接至第二集尘器。

所述的炉本体为不锈钢材料制作而成的筒形体。

所述的炉本体的顶部是由下向上呈渐次增大的锥形腔体。

所述的第一空气分布板上均匀设有许多带有微孔的风帽。

所述的第二集尘器上还设有出气口，第二集尘器的出气口通过管道接至净化装置，净化装置通过管道接至气泵，气泵的出口接至第二空气分布板下的腔体。

所述的炉本体的上腔体的外部还包裹有保温层。

本实用新型的节能型草酸钴连续生产四氧化三钴的装置，其第一沸腾层为反应层，在这里草酸钴受热生成四氧化三钴，其第二沸腾层为冷却层，在这里四氧化三钴被冷却。第一沸腾层和第二沸腾层的高度等于反应炉上腔或下腔溢流口与各自底部的空气分布板的距离，第一沸腾层的高度应确保沸腾层内翻滚的粉体具有一定的数量、热容及反应时间；第二沸腾层的高度应确保沸腾层内翻滚的粉体具有一定的数量及冷却时间。

制备时，在带贮料斗的螺旋给料机的贮料斗上放入草酸钴原料，草酸钴原料在给料螺旋杆的推动下，从进料口进入炉体的上腔。

初始要向上腔体内通入热空气，当输送热空气的管道阀门打开时，热空气由第一空气分布板下方进入，通过调节空气流量，在第一空气分布板上方建立第一沸腾层。在第一沸腾层中，草酸钴与热空气发生反应，反应开始进行后，草酸钴热解会析出大量热量，当草酸钴分解产生的热足以维持反应温度后，停止通入加热的空气，而转为通入常温的空气，此后，一般无需再通入热空气。

反应过程中，草酸钴与空气发生瞬间反应而生成四氧化三钴、水分子和二氧化碳，四氧化三钴从第一溢流口流至炉本体的下腔，水分子、二氧化碳以及部分粉体细尘则由顶端进入第一集尘器。第一沸腾层也可称为反应层，第一沸腾层的高度通过调节空气流量来实现，不同位置的气流量则可以通过第一空气分布板上的风帽的分布来实现。采用在炉本体的顶部设置较大的开口(呈渐次增大的锥形腔体)，减少气流速度有助于粉体的回落，这样可减少粉尘逸出，进入第一集尘器的粉体大部分为四氧化三钴。因此，第一集尘器的粉体可作为成品收集。

第一沸腾层内的四氧化三钴粉体在流态化的过程中，流入第一溢流口，通过溢流管进入炉本体的下腔中。进入下腔的四氧化三钴粉体流动到第二空气分布板上，在第二空气分布板下接有输送空气管道，当管道阀门打开时，空气由第二空气分布板下方进入，通过调节空气流量，在第二空气分布板上方建立第二沸腾层。在第二沸腾层中，向上的空气与四氧化三钴粉体相接触，在流态化中完成热交换带走四氧化三钴粉体的热量，使四氧化三钴粉体降温。第二沸腾层也可称为冷却层，第二沸腾层的高度通过调节气流量来实现，而不同位置的气流量则可以通过第二空气分布板上的风帽的分布来实现。第二沸腾层内的四氧化三钴粉体在流态化过程中，流入第二溢流口，通过管道落入成品收集容器。向上穿过第二空气分布板的空气，在形成第二沸腾层后会继续上行，并由下腔体的顶部通过管道进入第二集尘器，进入第二集尘器的主要为空气，也会带走少量粉体，该粉体为四氧化三钴，可作为成品收集。

由于上部草酸钴原料不断进入，炉本体的上、下腔不断有空气进入，依靠草酸钴分解的放热反应所产生的热能，反应过程可以连续不断地进行。

本实用新型的有益效果是，由于采用了将反应炉分成上、下两腔，起始阶段，向上腔送入热空气起动草酸钴生成四氧化三钴的反应，而后利用草酸钴热解所析出的大量热量，来维持反应持续进行，此后整个生产过程不再需要补充热量，并且在上腔建立第一沸腾层作为反应层，在下腔建立第二沸腾层作为冷却层，反应过程中，通过调节空气的进入量控制反应温度，实现控制四氧化三钴粉末粒度的目的。相对于原有的生产方式和设备，可以带来如下的有益效果：一是整个生产过程除起始阶段外不需要任何加热，大大节约了能耗；二是生产过程是连续不断进行，大大提高了生产效率；三是操作简便，操作工人只需将草酸钴装入进料漏斗，其他的工序均均不需人工操作，大大降低了工人的劳动强度；四是设备的造价低，原有的设备造价约需20-40万元，而现有的设备造价仅需几万元；五是产品质量更加稳定，产品的粒度分布均匀，这是由于草酸钴呈飘浮状与空气全方位接触进行反应，热质交换完整快速，消除了造成粒度分布不均的因素；六是大大降低了对环境的污染，由于仅需将草酸钴装入漏斗，其它装卸粉体的工序均已免除，实现无尘操作、清洁生产，净化了生产环境，保护了操作工人的身体健康。

附图说明

以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步详细说明；但本实用新型的一种节能型的草酸钴连续生产四氧化三钴的装置不局限于实施例。

图1是实施例一本实用新型的构造示意图；

图2是实施例二本实用新型的构造示意图。

具体实施方式

实施例一，参见图1所示，本实用新型的一种节能型的草酸钴连续生产四氧化三钴的装置，它包括一呈长条竖状而置的由金属材料制作而成的具有筒形结构的炉本体1，炉本体1在大约中部位置由隔板19密封隔成上、下两腔体10、20；上腔体10的顶端通过管道31接至第一集尘器41，上腔体10的上部设有通出炉外的进料口13，进料口13处装有带贮料斗的螺旋给料机51，上腔体10的下部装有可透气流的第一空气分布板61，第一空气分布板61下的腔体与输送空气管道32相连接，第一空气分布板61上设有由气固流态化形成的第一沸腾层11，在第一沸腾层11的表层位置的炉本体上设有第一溢流口12；下腔体20的底部装有可透气流的第二空气分布板62，第二空气分布板62下的腔体与输送空气管道33相连接，第二空气分布板62上设有由气固流态化构成的第二沸腾层21，在第二沸腾层21的表层位置的炉本体上设有第二溢流口22，第二溢流口22通过管道34接成品收集容器43，在第二沸腾层21的底层位置的炉本体上设有溢流入口23，溢流入口23与第一溢流口12之间通过管道35相连接，下腔20的顶部设有出气口，出气口通过管道36接至第二集尘器42。

其中，炉本体1为不锈钢材料制作而成的筒形体；炉本体1的顶部设有由下向上呈渐次增大的锥形腔体；第一空气分布板61上均匀设有许多带有微孔的风帽；第二空气分布板62上均匀设有许多带有微孔的风帽；在炉本体1的上腔体的外部还包裹有保温层(图中未示出)。

制备时，在带贮料斗的螺旋给料机51的贮料斗上放入草酸钴原料，草酸钴原料在给料螺旋杆的推动下，从进料口13进入炉体的上腔10。初始要向上腔体10内通入热空气，当输送热空气的管道阀门打开时，热空气由第一空气分布板61下方进入，通过调节空气流量，在第一空气分布板61上方建立第一沸腾层11。在第一沸腾层11中，草酸钴与热空气发生反应，反应开始进行后，草酸钴热解会析出大量热量，当草酸钴分解产生的热足以维持反应温度后，停止通入加热的空气，而转为通入常温的空气，此后，一般无需再通入热空气。

反应过程中，草酸钴与空气发生瞬间反应而生成四氧化三钴、水分子和二氧化碳，四氧化三钴从第一溢流口12流至炉本体的下腔20，水分子、二氧化碳以及部分粉体细尘则由顶端进入第一集尘器41。第一沸腾层11也可称为反应层，第一沸腾层11的高度通过调节空气流量来实现，不同位置的气流量则可以通过第一空气分布板61上的风帽的分布来实现。采用在炉本体1的顶部设置较大的开口(呈渐次增大的锥形腔体)，减少气流速度有助于粉体的回落，这样可减少粉尘逸出，进入第一集尘器41的粉体大部分为四氧化三钴。因此，第一集尘器41的粉体可作为成品收集。

第一沸腾层11内的四氧化三钴粉体在流态化的过程中，流入第一溢流口12，通过溢流管35进入炉本体的下腔20中。进入下腔20的四氧化三钴粉体流动到第二空气分布板62上，在第二空气分布板62下接有输送空气管道33，当管道阀门打开时，空气由第二空气分布板62下方进入，通过调节空气流量，在第二空气分布板62上方建立第二沸腾层21。在第二沸腾层21中，向上的空气与四氧化三钴粉体相接触，在流态化中完成热交换带走四氧化三钴粉体的热量，使四氧化三钴粉体降温。第二沸腾层21也可称为冷却层，第二沸腾层21的高度通过调节气流量来实现，而不同位置的气流量则可以通过第二空气分布板62上的风帽的分布来实现。第二沸腾层62内的四氧化三钴粉体在流态化过程中，流入第二溢流口22，通过管道34落入成品收集容器43。向上穿过第二空气分布板62的空气，在形成第二沸腾层21后会继续上行，并由下腔体20的顶部通过管道36进入第二集尘器42，进入第二集尘器42的主要为空气，也会带走少量粉体，该粉体为四氧化三钴，可作为成品收集。

由于上部草酸钴原料不断进入，炉本体1的上、下腔不断有空气进入，依靠草酸钴分解的放热反应所产生的热能，反应过程可以连续不断地进行。

实施例二，参见图2所示，本实用新型的一种草酸钴连续生产四氧化三钴的装置，与实施例一的不同之处在于，第二集尘器42上还设有出气口421，第二集尘器的出气口421通过管道37接至净化装置44，净化装置44通过管道接至气泵45，气泵45的出口通过管道33接至第二空气分布板62下的腔体。这样，用于冷却四氧化三钴的空气可循环使用。

Claims (6)

1.一种节能型的草酸钴连续生产四氧化三钴的装置，其特征在于：它包括一呈长条竖状而置的由金属材料制作而成的具有筒形结构的炉本体，炉本体在大约中部位置由隔板密封隔成上、下两腔体；上腔体的上部设有通出炉外的进料口，其顶端通过管道接至第一集尘器，进料口处装有带贮料斗的螺旋给料机，下部装有可透气流的第一空气分布板，第一空气分布板下的腔体与输送空气的管道相连接，第一空气分布板上设有由气固流态化形成的第一沸腾层，在第一沸腾层的表层位置的炉本体上设有第一溢流口，通过溢流管和第二沸腾层下端连通；下腔体的底部装有可透气流的第二空气分布板，第二空气分布板下的腔体与输送空气管道相连接，第二空气分布板上设有由气固流态化构成的第二沸腾层，在第二沸腾层的表层位置的炉本体上设有第二溢流口，第二溢流口通过溢出管道接成品收集容器，在第二沸腾层的底层位置的炉本体上设有溢流入口，入口与第一溢流口之间通过溢流管相连接，下腔的顶部设有排气口，排气口通过管道接至第二集尘器。

2.根据权利要求1所述的一种节能型的草酸钴连续生产四氧化三钴的装置，其特征在于：所述的炉本体为不锈钢材料制作而成的筒形体。

3.根据权利要求1所述的一种节能型的草酸钴连续生产四氧化三钴的装置，其特征在于：所述的炉本体的顶部是由下向上呈渐次增大的锥形腔体。

4.根据权利要求1所述的一种节能型的草酸钴连续生产四氧化三钴的装置，其特征在于：所述的第一空气分布板上均匀设有许多带有微孔的风帽。

5.根据权利要求1所述的一种节能型的草酸钴连续生产四氧化三钴的装置，其特征在于：所述的第二集尘器上还设有出气口，第二集尘器的出气口通过管道接至净化装置，净化装置通过管道接至气泵，气泵的出口接至第二空气分布板下的腔体。

6.根据权利要求1所述的一种节能型的草酸钴连续生产四氧化三钴的装置，其特征在于：所述的炉本体的上腔体的外部还包裹有保温层。

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