TW401378B - Method and apparatus for the conditioning of phosphoric acid - Google Patents

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--—-87 401578 A7 五、發明説明（科）（87年6月修正頁） 來自快速固化混合物之受控制熱放射。 該具發明性混合裝置之一較佳實施例，將於以下參閱所 附示意圖而加以詳細說明，其中： 第一圖顯示沿第二圖中之1_1線透過一具發明性之混合 裝置之縱向切面；以及 第二圖顯示第一圖ΙΙ-Π之平面視圖 圖式中之圖號對應構件名稱如下： 〇 10 :本案之裝置 12 ： 混合管 14 :入流口 16 ： 出流口 18 ，20 :流體供應噴嘴 22， 24 :氣體供應噴嘴 26 :支撐板 28 ： 相鄰端面 30 :噴嘴區塊 34 ： 插入物 36 :嵌夾物 38 ： 零件 40 :螺絲 42， 44 :區域 46 * 48 * 48,：連接片 經濟部中央標準局貝工消費合作社印裝 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 第一圖中所示且一般以10標示之裝置包括一基本上爲 圓柱形之混合管12，沿其縱向軸Μ延伸。該混合管12具有 一入流口 14與一反側設置之出流口 16。在所例示之實施例 中，混合管12之入流口區域呈圓錐狀擴張，而出流口區域 呈圓錐狀削入。 兩個可經其中將兩欲混合液體供至混合管12中之流體 供應噴嘴18與20開放進入該入流口 14»如可見者，該二流 體供應噴嘴18與20開放進入混合管12相對於入流口截面區 域而言爲中央之區域中，且相對於縱向中心軸Μ稍微傾斜， 15 本紙張尺度適用中國國家& ( CNS ) Α4規格（210X297公釐） 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 —Μ—. - . 五、發明説明（；） 本發明係關於一種調節磷酸之方法與裝置，尤其關於一 ____..... 種含磷酸之混合物。磷酸以及磷酸與如硫酸等其它酸之混合 物於金屬表面處理中大量形成。 金屬表面常以純形式或與其它如硫酸等礦酸混合物形 式之磷酸加以淸潔、浸漬、電磨與去污。爲此目的，化學（無 電）方式以及施以電流之電化學方式之濃縮以及任何程度之 稀釋液均加以使用β處理之目的在於藉由將污染物或被污染 材料層移除而使金屬表面淸潔。包含於其內之，移除材料與 污染物於酸中溶解並濃縮。處理後，藉由水中浸洗與乾燥使 黏著之酸殘餘自金屬表面上清除。所得之浸洗水包含酸殘餘 以及溶於其中之金屬離子與污染物》 隨著金屬含量之增加，酸與酸混合物之效率漸減，因此 必須完全或部分以新鮮的酸置換》因而產生之廢棄酸以及浸 洗水必須加以調節，使可以對環境無害之方式棄置。尤其， 溶解之重金屬必須被轉換爲適合棄置之固體。此種固體應爲 中性至弱鹼性，且不可或僅能稍微溶於水》 .根據習知技藝，如所述般受污染磷酸與磷酸混合物之調 節係利用水進行，其後加鹼中和，特別是氫氧化鈣，並使所 形成之鹽與金屬氫氧化物沉澱》接著，該等固體利用沉澱及 過濾與水分離，經增稠，儲存於特別的棄置場或處。若原先 包含於該酸與浸洗水中之污染物濃度不超過容許標準，則將 包含較低濃度污染物之水排放至環境中或使其循環以部分 再利用。然而，在大部分例子中，欲丟棄之廢棄固體總量代 表著數倍需加以調節之酸。 2 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） ---------1^-----i--訂------%J------- 、 - ί、'. (讀先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 87. 6. 2 Α7 Β7 五、發明説明（It) ( 87年6月修正頁） 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 使其縱向軸F於下游方向上與該縱向中心軸Μ相交》 兩個氣體供應噴嘴22與24自該兩個流體供應噴嘴18與 20向外徑向開D(亦見第二圖），進入混合管入流口 14。氣 體供應噴嘴22與24之縱向軸G以與縱向軸F相同之方式相 對於混合管12之縱向中心軸Μ傾斜，包括於每一縱向軸G 與縱向中心軸Μ間之角度在5°至60°之範圍內，且較佳由5。 至30°。爲說明之敌，以第一圖之切面方式顯示該兩個氣體 供應噴嘴22,24 ◊如由第二圖中所見者，該兩個氣體供應噴 嘴22與24於相對混合管入流口 14之圓周方向上等間距，因 而其於直徑方向上彼此反側設置。 在混合裝置10之操作期間，如加壓空氣之壓縮氣體以 朝向縱向中心軸Μ之切線方向經過氣體供應噴嘴22與24被 射入該混合管12中。此時，於混合管中形成螺旋流，其將 入射之液體分離成微滴，使其均相混合，並將其送往混合管 出流口 16。若因兩個入射液體之混合而發生高度放熱之反 應，導致固態本體，所產生之反應熱以受控制之方式放射， 形成之顆粒狀物質無阻礙地自混合管12射出之。 如由第一圖中所見者，將該混合管12收納於此處爲圓 形之支撐板26中，並以其呈圓錐狀擴張之入流口區域良好 固定於該支撐板之相對應形狀凹道中。第一圖中混合管12 之右端與支撐板26之相鄰端面28對齊。具有與支撐板26相 同直徑之分別收納與成形有液體供應噴嘴18與20及氣體供 應噴嘴22與24之圓柱狀噴嘴區塊30被置放於端面28上》 支撐板26與噴嘴區塊30均由安定、抗壓之材料所製， 16 本紙張尺度適用中國國家梯準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) --訂/ 48137B at 五、發明説明（2 ) 含磷酸混合物再生之另一種可能性爲利用液態-液態萃 取回收磷酸，並使其後續再使用。然而，此仍然留下剩餘殘 留物與廢棄物之環境可相容調節問題。而且，此方法需要複 雜而昂貴的設備。 在利用磷酸與磷酸混合物所作之放射性污染金屬表面 之處理上，上述之方法有嚴重之缺點，因爲用於調節中之酸 與浸洗水本身後續將受放射性污染。 很明顯的，包含於酸與浸洗水中之放射性污染物不可任 意排放至環境中，但必須完全轉爲固體，並轉爲固定不動之 狀態以棄置於放射性廢料最終儲存場。此代表實際上，這些 廢料於儲存前必須以一分離之程序進行大花費之調節，其方 式爲以水泥或瀝靑包住，將其固定在離子交換器中，或將其 包在玻璃中，其同樣造成可觀之體積增加。然而，可取得之 放射性廢棄物棄置空間有限，且相關之費用極高。 當使用磷酸或其混合物進行金屬表面之電化學或化學 去污時可符合廢液之相關要求之調節方法，其相關之問題尙 未能獲得令人滿意的解決。因此，儘管具有高效能且操作簡 易，利用磷酸或其混合物所進行之化學與電化學去污方法極 少使用。 經濟部中央標準局員工消費合作社印装 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 從DE 39 08 125 Α1中，可得知一種方法，其中來自工 業製程之殘餘物，尤其是來自燃燒廠之殘餘物被固體化。該 固化產物可儲存於棄置場或用作建築材料。此文件指出，鹼 金屬矽酸鹽與鹼金屬鋁酸鹽之混合物可用作固化殘餘物目 的上所用之黏結劑，其於固態條件下加入，或者若有必要， 3 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） A7 B7 a?, a. j a 五、發明説明（4) ( 87年6月修正頁） 例如由不銹鋼所製。爲達更佳密封之目的，於混合管入流口 Μ處附近之支撐板26與噴嘴區塊30間安排周邊密封。 在所示之實施例中，該兩氣體供應噴嘴22與24直接成 形於噴嘴區塊30之材料中，例如以鑽孔或放電製作方式。 然而，該兩液體供應噴嘴18與20係設計以緊密嵌入噴嘴區 塊3〇中之分離插入物34形式。若所涉入之液體特別有侵略 性，僅該等插入物34必須以特別高品質之抗此等介質材料 所製，然而噴嘴區塊30可由價格上較有利之材料所製。 支撐板26與噴嘴區塊30以一圓形嵌夾物36夾在一起， 其在本實施例中包括兩個片狀物。該嵌夾物36之兩個半殻 型式之零件38(見第二圖）藉由螺絲40連接。該兩嵌夾零件 38之內表面以及支持板26與噴嘴區塊30之周圍表面與相對 應斜切之區域42與44成形，使得當嵌夾物36夾緊時，可確 保良好之對中以及支撐板26與噴嘴區塊30彼此間之令人滿 意之密封。 爲了氣體與流體供應線（未示出）之連接，連接片46與 48, 48’自該噴嘴區塊30突出，該等相對應線可固定至其上。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ,、ιέ t 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 17 本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（3 ) 以水溶液態加入。根據所有實例，所提及之殘餘物基本上爲 來自燃燒廠之塵土（如毛屑）》 本發明之目的在於提供一種使於其內包含任何污染物 之廢棄酸與浸洗水直接且完全轉化之方法，藉以形成適合棄 置之固體，因而較諸習知技藝而言可避免廢棄酸等體積之明 顯增加，且不需要本身可能造成污染之複雜裝置與設備。 根據本發明，此目的可藉由一種方法解決，其中當由金 屬表面之處理得致含磷酸混合物時，將一其量足以形成固體 之含鋁鹼性溶液加至該含磷酸混合物中。令人驚訝的是，發 現所得之固體基本上不溶於水，因而可易於堆積在棄置場。 因此，本發明之標的物爲含磷酸溶液，尤其是來自金屬 表面之處理者，之調節與固化方法，其中，將磷酸含量爲10 至100%重量之溶液與鋁含量爲1.5至20%重量，較佳爲4至 10%重量之含鋁鹼性溶液混合，以可達成5至9範圍內pH値 之方式混合》 在本發明之實際實施上，發現維持某種限制濃度係爲有 利者◊同時，以可介於pH 9至pH 5，較佳pH 8至pH 6， 尤佳pH 7至pH 8範圍內之方式調整pH値。發現使用鋁含量 爲4至10%重量之溶液係爲有利者。此意謂著在最終獲得之 磷酸或磷酸混合物與含鋁溶液之混合物中，鋁濃度之量至少 約1.5%重量。較佳之鋁濃度爲4至8%重量。已證明40至70% 重量之磷酸濃度係爲有利者。該磷酸溶液亦可已具有0至4% 重量之級之鋁含量。 發現以化學或電化學淸洗、淸潔或磨光程序形成時之含 4 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 401378 at B7五、發明説明（4 ) 磷酸之酸混合物爲尤適於該具發明性方法之混合物，但特別 是同時可用於金屬表面去污之此種酸混合物。此種混合物除 了磷酸外亦包含硫酸，濃度爲〇至7〇%重量。硫酸之濃度較 佳介於15至50%重量。尤適於進行該方法之含鋁溶液爲1 至6〇%重量濃度之鹼金屬氫氧化物水溶液，較佳之鹼金屬氫 氧化物含量爲10至4〇%重量。 本發明之一非常特別之優點爲來自各種金屬處理之廢 液，其一方面形成酸性含磷酸混合物而另一方面形成含鋁溶 液，可簡易製得以進行棄置〇當這些廢液混合時，首先得到 一g黏滯性塊，其逐漸固化爲一固體物質。此黏稠塊仍可塡 入桶中，且可棄置於棄置場而不需任何進一步之處理。在此 程序中，在放射性污染廢液中特別重要之氣溶膠與塵土均不 會形成。 正確的磷酸鹽與鋁離子之體積與濃度比必須加以建 立，若有必要，可藉由簡單的測試。必要時，欲加入鹼土金 屬離子，如CA++，例如鋁酸鈣之形式。該鹼土金屬之濃度較 佳介於與鋁濃度相同之範圍內。較佳使用鋁酸鈣。 根據該具發明性方法，利用將鹼性含鋁溶液加入不溶於 水且具有基本量外來物質與水黏結力之固體中，該欲調節酸 或酸混合物可被轉移。可水被黏結爲結晶水。若於調節前將 鋁離子加入該磷酸或磷酸混合物中，則水之黏結能力可獲改 善。此可利用化學或陽極溶解之方法進行。 適合之固化添加劑爲鋁酸鈣、鋁酸鈉、以及鋁酸鉀。 該調節如下進行： (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 5 本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（5) 1. 在極高水含量之磷酸或含磷酸之酸混合物中，首先將水 蒸發至一適合本發明方法之濃度，然後增加鋁離子。舉 例而言，此可藉由鋁之陽極溶解而達成》已證明超過1.5% 重量之鋁濃度爲有利者。 2. 增加含鋁之氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液至飽和。 3. 加入含鋁鹼性溶液，直至逢pH 8。 視混合物中之鋁濃度、磷酸含量與水含量而定，後者將 於數秒至半小時內固化形成礦物質。固化之時間可利用控制 混合物中之水含量使其可被塡入容器內，如桶中，而加以選 擇。較佳將pH値調整至pH 7至pH 8之範圍內。以低水含量 或高鋁含量配合高磷酸鹽含量，固化已可於較低之pH値下 進行。 該反應可能爲高度放熱。該溫度可藉由成分加入之速率 而有利地控制。可利用反應造成之熱將過量水蒸發至某種程 度。該水含量以及因此之固化混合物重量可接著利用加熱進 •—步降低。 除了純磷酸外，該方法使用磷酸與硫酸混合物。發現可 使用至多達1:3之磷酸與硫酸混合比。 可黏結成結晶水之水量視存在於混合物中之磷酸量而 定。在過量水含量之例中，欲於調節前藉蒸發濃縮酸混合物。 在此例中，不僅自由水之比例必須加以考慮，且鹼性溶液中 之水量與將於酸中和時釋出之量亦須加以考慮。 發現本發明方法所得固體物質之過濾抗性（根據DIN 38414)—直很高。 6 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4规格（210X297公釐） 1^1 nn an mt —Hu ^ n (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ΐτ 4015^ A7 ___._B7五、發明説明（6 ) 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 爲了處理鋁，建議於第一處理步驟中藉由氫氧化鈉或鉀 溶液之淸洗而進行金屬之移除，藉以除去任何存在之氧化物 層。第二步驟包括於磷酸或磷酸/硫酸電極中之電磨光。當 達到一增加之鋁濃度時，兩種處理溶液均可直接藉由混合而 加以調節，而不需任何其它添加劑，該程序中所得之浸洗水 於蒸發濃縮後被包括在該調節中。 ’ 在如鋼、高級鋼、鎳、銅與紕等其它金靥之處理中，調 節所需之鋁量爲後續加至該酸混合物中者。混合物中之重金 屬不會干擾調節。 調節實例 使用以下之混合物： 混合物A: 50%重量磷酸（85%)與46%硫酸（96%)以及約4.3%重量鐵； 1.1%重量鉻；0.5%重量鎳與微量鉬、銅、鉛、鈦等；20 °C 下之密度：1.801克/立方公分。 混合物B : 50%重量磷酸（85%)與46%硫酸（96%)以及約3.5%重量鐵； 0.9%重量鉻；0.4%重量鎳與2.4%重量鋁；20 °C下之密度: 1.821克/立方公分。 混合物C: 7 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) Μ規格（210X297公釐） ------------衣------—訂-------Λ1 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部令央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（7 ) 氫氧化鈉溶液，25%重量，加入7.2%重量鋁；20 °C下之密 度：1.406克/立方公分。 混合物D: 氫氧化鉀溶液，30%重量，加入5.4%重量鋁；20 °C下之密 度：1.491克/立方公分。 實例1:

a) 提供20克之混合物A b) 加入25.7克之混合物D直至達pH 7。 該混合物固化。其水含量爲40.8% » DIN 3 8414漏濾測試（在完全軟化水中1升中1克）： pH 値： 6.5 5 導電係數： 643 mS/cm

Fe: 0.20 mg/1

Cr: 0.04 mg/1

Ni: 0.34 mg/1 實例2: a)提供20克之混合物A 1>):加入22.9克之混合物（：直至達？117。 該混合物固化。其水含量爲45.3%。 DIN 38414漏濾測試： pH 値： 6.84 8 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） I n n I - -- - —J. A 坤衣— — ‘ .V,*' (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 401378 A7 B7 五、發明説明（8 ) 導電係數： 678 mS/cm Fe: 0.13 mg/1 Cr: 0.02 mg/1 Ni: 0.22 mg/1 實例3: a) 提供20克之由75%重量混合物A及25%重量水所組成者b) 加入3克鋁酸鈣 c) 加入16.6克之混合物D直至達pH 7。該混合物固化。其水含量爲43.4%。 DIN 38414漏濾測試： (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 pH値： 6.85 導電係數： 604 mS/cm F e: 0.04 mg/1 Cr: 0.01 mg/1 m： 0.46 mg/1 硫酸鹽： 201.4 mg/1 磷酸鹽： 25.0 mg/1 實例4: a) 提供20克之混合物Bb) 加入23.9克之混合物D直至達pH 7。 該混合物固化。其水含量爲40.3%。 DIN 3 8414漏濾測試： 9 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) A4規格（210X297公釐） 經濟部中央標準局*c工消費合作社印製 401378 B7五、發明説明（9 ) pH値： 導電係數： Fe: Cr: Ni: 硫酸鹽： 磷酸鹽： 實例5: a) 提供2〇克之混合物B b) 加入24.4克之混合物C直至達pH 7。 該混合物固化。其水含量爲45.2%。 DIN 3 8414漏濾測試： 6.48 655 mS/cm 0.08 0.02 mg/1 0.41 mg/1 286.4 mg/1 7,52 mg/1 6.23 582 mS/cm η.η. 0.02 mg/1 0.40 mg/1 207.9 mg/1 13.98 mg/1 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) V--- pH値： 導電係數 Fe: Cr. Ni: 硫酸鹽： 磷酸鹽： 實例6: a) 提供20克之由50%重量混合物B及50%重量水所組成者 b) 加入3克鋁酸鈣 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 4Q1S7B a? _______B7_ 五、發明説明（10 ) c)加入8.1克之混合物D直至達pH 7。 該混合物固化。其水含量爲50.64%。 DIN 38414漏濾測試： pH値： 導電係數: Fe: Cr: Ni: 硫酸鹽： 磷酸鹽： (錆先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 5.56 569 mS/cm 0.10 mg/1 0.02 mg/1 0.52 mg/1 255.2 mg/1 7.67 mg/1 如可見者，根據本發明方法，甚至無需可能之後續水含 量降低，該酸混合物之固化已導致至多達1.5倍酸混合物重 量之重量增加。另一方面，藉由首先不加鋁離子之中和，然 後水泥包覆固化而調節酸混合物之傳統方法，視所用之中和 劑而導致因素12至20之重量增加。 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 以下，說明一種特別適用於進行前述具發明性方法之裝 置。此裝置包括沿縱向中心軸延伸且具有一入流口以及一出 流口之混合管，出流口較佳設置在入流口之相反側。至少兩 個液體供應噴嘴及至少一個氣體供應噴嘴開放進入該混合 管入流口。該等液體供應噴嘴開放進入其相對於入流口截面 區域而言爲中央之區域，而該至少一個氣體供應噴嘴自該至 少兩個液體供應噴嘴向外徑向配置，進入該入流口中靠近渾 合管內壁處。該混合管之縱向軸傾斜，使氣體供應噴嘴之縱 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 401378 A7 B7 五、發明説明（11 ) 向軸與該混合管之縱向中心軸間之角度至少5°，該氣體供應 噴嘴之縱向軸不與該混合管之縱向中心軸相交。該氣體供應 噴嘴因此沿相對於混合管內壁之切線射入混合管中。 在此型裝置中，含磷酸溶液透過一液體供應噴嘴，而鹼 性含鋁溶液透過另一液體供應噴嘴而供應至該混合管中。該 至少一個氣體供應噴嘴係用以射入氣體，例如壓縮空氣，進 入該混合管之內壁區域，並沿切線方向至該混合管之縱向中 心軸，使得氣體以螺旋方式流經混合管。混合管中所得之氣 流漩渦將射入混合管核心區域中之所計量液體分離成滴，使 其均相混合，並往混合管出流口處傳輸。兩個射入液體反應 時所產生之熱與所得之流藉由該氣流傳送，且以受控制之方 式排放。因混合管中之漩渦作用，反應所產生之固體爲顆粒 狀物質之形式，其藉由氣流由混合管中射出，接觸到混合管 內壁之程度有限。因此可避免混合管之阻礙，且所得之固體 可以簡單方式包裝。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 -i I —I— n Lr »- *^衣 —-1 - - -I - ^ϋ. J (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 該具發明性混合裝置確保受控制、連續與穩定之混合操 作，產生一致之產物品質以及均勻之產物輸出。雖然其功效 高，但其體積小，可方便地操作，且其可靠度佳。而且，其 製造成本低，幾乎不需維修費，且因僅需少量用以驅動液體 計量幫浦之壓縮空氣與電力，因此所需之操作成本低。該等 液體計量幫浦不需昂貴的高壓幫浦，以較低壓力操作之計量 幫浦即已足夠。 根據該具發明性混合裝置之一較佳實施例，兩個氣體供 應噴嘴開放進入該混合管入流口，每一氣體供應噴嘴之縱向 12 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) A4規格（2丨〇><297公釐） 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 _______B7_ 五、發明説明（12 ) 軸與該混合管之縱向中心軸間之角度在5。至60。之範圍內。 若提供數個氣體供應噴嘴，其開放進入相對於較佳爲圓形之 入流口截面而言不同象限中。若提供兩個氣體供應噴嘴，其 較佳開放進入該入流口截面之直徑方向相反象限中。 同樣有利者爲，每一氣體供應噴嘴於該等液體供應噴嘴 稍微上游處開口，進入混合管之入流口中。此處之入流口一 詞係指混合管入流口末端處沿軸向延伸之區域》 前述條件導致更佳且更均勻之入射液體混合。提供數個 氣體供應噴嘴時，若其開放進入該入流口截面區段之不同週 邊位置處，則具有有利之效果。然而，在每一例中，氣體供 應噴嘴自該液體供應噴嘴向外徑向配置，使射入之氣流以相 對於混合管之縱向中心軸爲切線之方向存在，使得氣體以螺 旋槳形狀或螺旋方式之流通過混合管。 其數目視欲混合液體數量而定之液體供應噴嘴，其設置 方式可爲使其縱向軸相對於混合管之縱向中心軸平行延伸 .或稍微傾斜，以於混合管中與該縱向中心軸相交。液體供應 噴嘴相對於混合管縱向中心軸之傾斜度較佳小於每一氣體· 供應噴嘴之相對應傾斜度。 在該具發明性混合裝置之所有實施例中，混合管之入流 口區域較佳呈圓錐狀擴張。此提供了足夠空間以供應各種不 同成分，而且，其因流動截面區域之縮減而於流動方向上產 生所欲之抽吸效果。 在該具發明性混合裝置之有利結構設計中，該混合管穿 透一較佳爲圓形之支撐板，該支撐板將混合管良好支撐於其 13 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X25»7公釐） ^n· m In ^^^1 In i^n —Ml· V .^1^1 nn n 4H i 1 *·I /:.—\穿 ，. (請先閑讀背面之注意事項再填寫本頁) 401378 at B7 _ 五、發明説明（13 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 內。若混合管之入流口區域如上述般呈圓錐狀擴張，僅需將 該混合管置放於對應形成之支撐板凹道中，使其定位於中 央。該混合管之入流口與支撐板之相關表面排列對齊》 根據另一實施例，該等液體供應噴嘴及每一個氣體供應 噴嘴均成形或收納於一圓柱狀噴嘴區塊中，該區塊係位於前 述支撐板上，並'嵌夾至其上。例如，該等液體供應噴嘴及每 —個氣體供應噴嘴可藉由放電製作方法（electrical discharge machining method)直接成形於噴嘴區塊材料中，另外，亦可 亦可將預製之噴嘴設置於噴嘴區塊之相對應孔中。若有必 要，於支撐板與噴嘴區塊間安排密封》以此方式架構之裝置 非常堅固，但緊密且易於拆解與淸潔。 例如，支撐板與圓柱狀噴嘴區塊之嵌夾可利用以圓周方 向包圍支撐板與噴嘴區塊之圓形嵌夾物進行》該支持板與噴 嘴區塊之圓周表面以及該嵌夾物之圓周表面可以熟習此技 藝之人士已知之方式設計，使相對應傾斜之表面於嵌夾物夾 .緊時施一增加之軸向力於支撐板與噴嘴區塊上，使後兩個零 件彼此相抵。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製· 該具發明性混合裝置已利用將高濃縮含磷酸溶液與鹼 性含鋁溶液混合而加以說明。然而，不限於此應用，而亦適 用於混合很多液體，.特別是用以混合此種相混時發生劇烈與 高度放熱之反應且混合操作之結果幾乎瞬間形成囿態物質 之液體。傳統靜態與動態混合器於此例中將不適用，因爲混 合物之快速固化將阻礙混合器，使得可能發生與其它反應物 之非均相混合。而且，不再有因局部過熱與甚至危險爆炸之 14 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨OX297公釐） --—-87 401578 A7 五、發明説明（科）（87年6月修正頁） 來自快速固化混合物之受控制熱放射。 該具發明性混合裝置之一較佳實施例，將於以下參閱所 附示意圖而加以詳細說明，其中： 第一圖顯示沿第二圖中之1_1線透過一具發明性之混合 裝置之縱向切面；以及 第二圖顯示第一圖ΙΙ-Π之平面視圖 圖式中之圖號對應構件名稱如下： 〇 10 :本案之裝置 12 ： 混合管 14 :入流口 16 ： 出流口 18 ，20 :流體供應噴嘴 22， 24 :氣體供應噴嘴 26 :支撐板 28 ： 相鄰端面 30 :噴嘴區塊 34 ： 插入物 36 :嵌夾物 38 ： 零件 40 :螺絲 42， 44 :區域 46 * 48 * 48,：連接片 經濟部中央標準局貝工消費合作社印裝 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 第一圖中所示且一般以10標示之裝置包括一基本上爲 圓柱形之混合管12，沿其縱向軸Μ延伸。該混合管12具有 一入流口 14與一反側設置之出流口 16。在所例示之實施例 中，混合管12之入流口區域呈圓錐狀擴張，而出流口區域 呈圓錐狀削入。 兩個可經其中將兩欲混合液體供至混合管12中之流體 供應噴嘴18與20開放進入該入流口 14»如可見者，該二流 體供應噴嘴18與20開放進入混合管12相對於入流口截面區 域而言爲中央之區域中，且相對於縱向中心軸Μ稍微傾斜， 15 本紙張尺度適用中國國家& ( CNS ) Α4規格（210X297公釐） 87. 6. 2 Α7 Β7 五、發明説明（It) ( 87年6月修正頁） 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 使其縱向軸F於下游方向上與該縱向中心軸Μ相交》 兩個氣體供應噴嘴22與24自該兩個流體供應噴嘴18與 20向外徑向開D(亦見第二圖），進入混合管入流口 14。氣 體供應噴嘴22與24之縱向軸G以與縱向軸F相同之方式相 對於混合管12之縱向中心軸Μ傾斜，包括於每一縱向軸G 與縱向中心軸Μ間之角度在5°至60°之範圍內，且較佳由5。 至30°。爲說明之敌，以第一圖之切面方式顯示該兩個氣體 供應噴嘴22,24 ◊如由第二圖中所見者，該兩個氣體供應噴 嘴22與24於相對混合管入流口 14之圓周方向上等間距，因 而其於直徑方向上彼此反側設置。 在混合裝置10之操作期間，如加壓空氣之壓縮氣體以 朝向縱向中心軸Μ之切線方向經過氣體供應噴嘴22與24被 射入該混合管12中。此時，於混合管中形成螺旋流，其將 入射之液體分離成微滴，使其均相混合，並將其送往混合管 出流口 16。若因兩個入射液體之混合而發生高度放熱之反 應，導致固態本體，所產生之反應熱以受控制之方式放射， 形成之顆粒狀物質無阻礙地自混合管12射出之。 如由第一圖中所見者，將該混合管12收納於此處爲圓 形之支撐板26中，並以其呈圓錐狀擴張之入流口區域良好 固定於該支撐板之相對應形狀凹道中。第一圖中混合管12 之右端與支撐板26之相鄰端面28對齊。具有與支撐板26相 同直徑之分別收納與成形有液體供應噴嘴18與20及氣體供 應噴嘴22與24之圓柱狀噴嘴區塊30被置放於端面28上》 支撐板26與噴嘴區塊30均由安定、抗壓之材料所製， 16 本紙張尺度適用中國國家梯準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) --訂/ A7 B7 a?, a. j a 五、發明説明（4) ( 87年6月修正頁） 例如由不銹鋼所製。爲達更佳密封之目的，於混合管入流口 Μ處附近之支撐板26與噴嘴區塊30間安排周邊密封。 在所示之實施例中，該兩氣體供應噴嘴22與24直接成 形於噴嘴區塊30之材料中，例如以鑽孔或放電製作方式。 然而，該兩液體供應噴嘴18與20係設計以緊密嵌入噴嘴區 塊3〇中之分離插入物34形式。若所涉入之液體特別有侵略 性，僅該等插入物34必須以特別高品質之抗此等介質材料 所製，然而噴嘴區塊30可由價格上較有利之材料所製。 支撐板26與噴嘴區塊30以一圓形嵌夾物36夾在一起， 其在本實施例中包括兩個片狀物。該嵌夾物36之兩個半殻 型式之零件38(見第二圖）藉由螺絲40連接。該兩嵌夾零件 38之內表面以及支持板26與噴嘴區塊30之周圍表面與相對 應斜切之區域42與44成形，使得當嵌夾物36夾緊時，可確 保良好之對中以及支撐板26與噴嘴區塊30彼此間之令人滿 意之密封。 爲了氣體與流體供應線（未示出）之連接，連接片46與 48, 48’自該噴嘴區塊30突出，該等相對應線可固定至其上。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ,、ιέ t 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 17 本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）

Claims (1)

1. 公告本 A8 B8 C8 D8 修正 補炙 六、申請專利範圍^月修正頁) 經濟部中央標準局負工消费合作社印裝 1. 一種含磷酸溶液之調節與固化方法，特別是來自金屬表面 之處理者，其包括將該等磷酸含量爲10至100%重量之溶液 與鋁含量爲1.5至20%重量之鹼性含鋁溶液予以混合，並使 其pH値範圍介於5至9之間。 2. 根據申請專利範圍第1項之方法，其中該含磷酸溶液具有 40至7〇%重量之磷酸含量。 3. 根據申請專利範圍第1或2項之方法，其中該含磷酸溶液 同時包含至多達50%重量之硫酸， 4·根據申請專利範圍中第1項之方法，其中該鹼性含鋁溶液 包含10至4〇%重量之鹼金屬氫氧化物。 5. —種進行根據申請專利範圍第1項方法之裝置，其包括： 一混合管，具有一縱向中心軸、一入流口與一較佳設 置於該入流口相反側之出流口； 至少兩個液體供應噴嘴，開放進入該混合管入流口， 並進入其相對於入流口截面區域而言爲中央之區域，其中一 個用以供應該含磷酸溶液，另一個用以供應該鹼性含鋁溶液 於該混合管中；以及 至少一個氣體供應噴嘴，開放進入該混合管之入流 口，並自該至少兩個液體供應噴嘴向外徑向配置，其方式爲 使其縱向軸不與該混合管之縱向中心軸相交，該縱向軸與該 縱向中心軸間之角度爲至少5°之量，其注入一氣體於該混合 管中形成螺旋流使注入之液體成均相混合。 6. 根據申請專利範圍第5項之裝置，其特徵在於兩個氣體供 應噴嘴開放進入該混合管入流口，而每一氣體供應噴嘴 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) ·· -.1-訂 Ί-Ι ^__ 本紙張尺度適用中國國家揉年（CNS ) A4規格（210X297公釐）

   公告本 A8 B8 C8 D8 修正 補炙 六、申請專利範圍^月修正頁) 經濟部中央標準局負工消费合作社印裝 1. 一種含磷酸溶液之調節與固化方法，特別是來自金屬表面 之處理者，其包括將該等磷酸含量爲10至100%重量之溶液 與鋁含量爲1.5至20%重量之鹼性含鋁溶液予以混合，並使 其pH値範圍介於5至9之間。 2. 根據申請專利範圍第1項之方法，其中該含磷酸溶液具有 40至7〇%重量之磷酸含量。 3. 根據申請專利範圍第1或2項之方法，其中該含磷酸溶液 同時包含至多達50%重量之硫酸， 4·根據申請專利範圍中第1項之方法，其中該鹼性含鋁溶液 包含10至4〇%重量之鹼金屬氫氧化物。 5. —種進行根據申請專利範圍第1項方法之裝置，其包括： 一混合管，具有一縱向中心軸、一入流口與一較佳設 置於該入流口相反側之出流口； 至少兩個液體供應噴嘴，開放進入該混合管入流口， 並進入其相對於入流口截面區域而言爲中央之區域，其中一 個用以供應該含磷酸溶液，另一個用以供應該鹼性含鋁溶液 於該混合管中；以及 至少一個氣體供應噴嘴，開放進入該混合管之入流 口，並自該至少兩個液體供應噴嘴向外徑向配置，其方式爲 使其縱向軸不與該混合管之縱向中心軸相交，該縱向軸與該 縱向中心軸間之角度爲至少5°之量，其注入一氣體於該混合 管中形成螺旋流使注入之液體成均相混合。 6. 根據申請專利範圍第5項之裝置，其特徵在於兩個氣體供 應噴嘴開放進入該混合管入流口，而每一氣體供應噴嘴 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) ·· -.1-訂 Ί-Ι ^__ 本紙張尺度適用中國國家揉年（CNS ) A4規格（210X297公釐）

   經濟部中央標準扃貝工消费合作社印裝 A8 401378 I _ . D8 々、申請專利範圍 （87年6月修正頁） 之縱向軸與該混合管之縱向中心軸間之角度介於5°至 60°之範圍內，較佳爲5°至30°,且兩個氣體供應噴嘴開 放進入相對於該混合管較佳爲圓形之入流口截面區域而 言不同之象限。 7. 根據申請專利範圍第6項之裝置，其特徵在於兩個氣體供 應噴嘴開放進入該入流口截面區域之直徑上相反之象 限。 8. 根據申請專利範圍第5至7項中任一項之裝置，其特徵在 於每一氣體供應噴嘴開放進入該混合管之入流口，稍微 於該液體供應噴嘴之上游處。 9. 根據申請專利範圍第5項之裝置，其特徵在於該等液體供 應噴嘴之縱向軸平行於該縱向中心軸而延伸，或對該縱 向中心軸而言稍微傾斜，使其與該混合管之縱向中心軸 於其內部相交。 10. 根據申請專利範圍第5項之裝置，其特徵在於該混合管之 入流口區域爲圓錐式擴張。 11. 根據申請專利範圍第5項;^裝置，其特徵在於該混合管之 出流口區域爲圓錐式斜入。 12. 根據申請專利範圍第5項之裝置，其特徵在於該混合管穿 過一較佳爲圓形之盤狀支撐板，藉此利於支撐，使混合 管之末端與該支撐板之相關表面對齊。 13. 根據申請專利範圍第12項之裝置，其特徵在於每一氣體 供應噴嘴與液體供應噴嘴係形成於一圓柱噴嘴區塊中或 藉其收納，此區塊係置放至該支撐板上，並以後者夾住。 14. 根據申請專利範圍第13項之裝置，其特徵在於一圓形環 I n n n n n n I I ^ 1^1 n — ϋ n I— ^ I , • ^·-·一* (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 19 401378 六、申請專利範圍 A8 B8 C8 D8 (87年6月修正頁） 狀夾以一環繞之方向包圍該支撐板與該噴嘴區塊，並使 該等零件緊靠在一起。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 20 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）