沉淀设备的制作方法

本实用新型涉及一种物料加工领域，更具体地，涉及一种沉淀设备。

背景技术：

稀土有"工业维生素"的美称。现如今已成为极其重要的战略资源。稀土元素氧化物是指元素周期表中原子序数为57到71的15种镧系元素氧化物，以及与镧系元素化学性质相似的钪(Sc)和钇(Y)共17种元素的氧化物。稀土元素在石油、化工、冶金、纺织、陶瓷、玻璃、永磁材料等领域都得到了广泛的应用，随着科技的进步和应用技术的不断突破，稀土氧化物的价值将越来越大。

稀土从选矿到分离的技术已经非常成熟，稀土的沉淀相对较为粗放，只要可以将稀土完全沉淀即可，对碳酸稀土的晶型结构没有太多的特殊要求。因此，目前碳酸稀土的沉淀过程没有对其粒径和晶型进行控制，一般粒度偏大，晶型也不太规则。但是，由于市场竞争日趋激烈，稀土行业也不例外，稀土的应用领域需要拓宽，所以稀土的精加工、深加工势在必行。目前国内对稀土的精加工也是较为重视，就稀土颜料而言对碳酸稀土有一些特殊的要求，比如碳酸稀土的活性及粒度。那么之前的稀土沉淀是不可以满足稀土颜料的要求的。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本实用新型提出了一种沉淀设备，该沉淀设备包括：

沉淀室，沉淀室具有出料口，沉淀室用于对物料进行沉淀；

保温装置，保温装置设置在沉淀室的外侧；

第一进料管道，第一进料管道穿过沉淀室与保温装置之间的空腔与沉淀室的侧壁相连接以与沉淀室连通；

搅拌装置，搅拌装置沿着沉淀室的轴向方向设置在沉淀室内以搅拌沉淀室内的物料；和

驱动装置，驱动装置与搅拌装置相连接以驱动搅拌装置在沉淀装置的径向方向上旋转。

在一个实施例中，沉淀设备还包括第二进料管道，第二进料管道穿过沉淀室与保温装置之间的空腔与沉淀室的侧壁相连接以与沉淀室连通。

在一个实施例中，第二进料管道为沉淀剂进料管道。

在一个实施例中，沉淀设备还包括PH控制器，PH控制器的传感器部分伸入沉淀室内以监测沉淀室内的物料的PH。

在一个实施例中，搅拌装置包括：

第一搅拌杆，第一搅拌杆沿着沉淀室的轴向方向设置，并且第一搅拌杆的一端与驱动装置相连接以在驱动装置的驱动下旋转；和

多个第二搅拌杆，多个第二搅拌杆沿着第一搅拌杆的长度方向设置，并且多个第二搅拌杆中的每一个垂直于第一搅拌杆。

在一个实施例中，多个第二搅拌杆为2个。

在一个实施例中，保温装置包括：

保温层，保温层包裹在沉淀室的外侧；

加热罐，加热罐用于加热保温介质，并且加热罐通过入流管道和回流管道与保温层相连接；和

输送泵，输送泵设置在入流管道上以控制保温介质的流量。

在一个实施例中，出料口设置在沉淀室的底部。

在一个实施例中，沉淀设备还包括设置在沉淀室内的多个挡流板。

在一个实施例中，沉淀室、保温层、第一进料管道和搅拌装置均由耐高温耐腐蚀材料制成。

由上述说明可知，本实用新型公开的沉淀设备结构简单、造价低，适合于中小规模的生成，并且通过PH控制器、保温装置等可以实时监控并调节沉淀反应中PH变化和温度变化，从而提高沉淀产品的品质。

附图说明

图1为根据本实用新型一个示例性实施例的沉淀设备的结构示意图。

具体实施方式

下面参照附图详细描述本实用新型的说明性、非限制性实施例，对根据本实用新型的沉淀设备进行进一步说明。

参照图1，本实用新型公开的沉淀设备包括沉淀室12、保温装置9、第一进料管道5、搅拌装置11和驱动装置7，其中保温装置9设置在沉淀室12的外侧，第一进料管道5和第二进料管道6均与沉淀设备连通以向沉淀设备内进料，搅拌装置11的一端与驱动装置7连接、另一端伸入沉淀设备中以搅拌沉淀设备中的物料。

沉淀室12为物料沉淀容器，并且在沉淀室12的底部具有出料口8。考虑到物料和/或沉淀剂可能为腐蚀性物质以及反应过程中的高温度问题，在本实用新型的一个实施例中，沉淀室12由耐高温耐腐蚀材料制成。优选地，出料口8设置在沉淀室12的底部，以便于出料。保温装置设置在沉淀室12的外侧，通过控制保温装置的温度可以控制沉淀速度、物料PH等，并且由于反应过程中的PH直接影响沉淀出的产品的晶型，因此通过控制沉淀过程中的PH变化可以保证沉淀产品的晶型晶貌一致。第一进料管道5穿过沉淀室12与保温装置之间的空腔连接到沉淀室12的侧壁以与沉淀室12连通，从而可以通过第一进料管道5向沉淀室12内投入物料。搅拌装置11沿着沉淀室12的轴向方向设置在沉淀室12内以搅拌沉淀室12内的物料，使物料在沉淀室12内充分混合、分散均匀，实现更好的沉淀效果。驱动装置7与搅拌装置11相连接以驱动搅拌装置11在沉淀装置的径向方向上旋转。在一个实施例中，驱动装置7为变频电机，从而易于控制搅拌速度。

使用本实用新型公开的沉淀设备进行物料沉淀的过程如下。将物料从第一进料管道5投入沉淀室12并打开保温装置对物料进行加热；启动驱动装置7，通过驱动装置7驱动搅拌装置11对物料进行搅拌；搅拌预定时长后，关闭驱动装置7，使物料静止并沉淀。

由上述说明可知，本实用新型公开的沉淀设备结构简单，通过增加保温装置使沉淀过程中的温度可控，并且可以通过温度变化调节物料的PH，从而保证沉淀过程中PH变化一致，沉淀得到的产品晶型一致。

在本实用新型的一个实施例中，沉淀设备还包括第二进料管道6。第二进料管道6与第一进料管道5的设置方式相同，即，第二进料管道6穿过沉淀室12与保温装置之间的空腔连接到沉淀室12的侧壁以与沉淀室12连通。由于沉淀过程中可能需要投入多种物料，因此设置第二进料管道6可以将不同物料从不同进料口投入，互不影响。例如，在一个实施例中，第二进料管道6为沉淀剂进料管道，用于投入物料沉淀所需的沉淀剂。但是本领域技术人员应当理解的是，本实用新型公开的沉淀设备中的进料管道不限于两个，而可以设置不同数量的进料管道以适应不同物料沉淀反应的需要。

参照图1，在一个实施例中，本实用新型公开的沉淀设备还包括PH控制器13。PH控制器13是高智能化的在线检测仪，由传感器和二次表两部分组成，可以实时检测溶液的PH值。在该沉淀设备中，PH控制器13的传感器部分伸入沉淀室12内以监测沉淀室12内的物料的PH。根据PH控制器13检测的沉淀室12内物料的PH值，可以通过调节保温装置的温度、从第一进料通道以及第二进料通道添加物料的方式来调节沉淀室12内物料的PH，从而保证沉淀过程中PH保持一致。

在一个实施例中，搅拌装置11包括第一搅拌杆和多个第二搅拌杆。第一搅拌杆沿着沉淀室12的轴向方向设置，并且第一搅拌杆的一端与驱动装置7相连接以在驱动装置7的驱动下旋转；多个第二搅拌杆沿着第一搅拌杆的长度方向设置，并且多个第二搅拌杆中的每一个垂直于第一搅拌杆。这样，当第一搅拌杆在驱动装置7的驱动下旋转时，连接到第一搅拌杆的多个第二搅拌杆相应地旋转，从而对沉淀室12中的物料起到搅拌的作用，使物料充分混合、均匀分散，进而保证沉淀过程产生的产品更加均匀。在一个实施例中，该沉淀设备包括2个第二搅拌杆。优选地，第一搅拌杆和多个第二搅拌杆均有钢衬塑防腐材料制成，以适应不同的搅拌环境。

在一个实施例中，保温装置包括保温层9、加热罐1、入流管道4、输送泵3和回流管道2。保温层9包裹在沉淀室12的外侧，以通过保温层9内流动的保温介质对加热室内的物料进行加热和保温。加热罐1内存储有保温介质并可以对其进行加热，并且加热罐1通过入流管道4和回流管道2与保温层9相连接。在入流管道4上设置有输送泵3以将保温介质从加热罐1泵入保温层9，使保温介质在保温层9中流动以对沉淀室12中的物料起到加热和保温的作用。另外，通过调节输送泵3的功率还可以控制保温介质的流量，调节保温层9的温度，从而控制沉淀室12物料的温度、控制反应速度。本领域技术人员应当理解的是，本实用新型公开的沉淀设备中的保温装置还可以采用本领域常用的可以对沉淀室12起到保温作用的其它任何保温装置。

在一个实施例中，沉淀设备还包括多个挡流板10。多个挡流板10均设置在沉淀室12内，用以保证沉淀室12物流流动的均匀性。

在一个实施例中，为了保证该沉淀设备的各部件可以使用多种物料，该沉淀设备中的沉淀室12、第一进料管道5、第二进料管道6、PH控制器13、保温层9、加热罐1、入流管道4以及回流管道2均有耐高温耐腐蚀材料制成，耐温可达100℃。

下面结合图1说明使用本实用新型公开的沉淀设备进行亚微米碱式碳酸铈的沉淀过程。

一、溶液配制

1.硝酸镧：在1号溶料罐加入400L硝酸(65％)，缓慢投入碳酸镧固体，直到溶液PH为2时停止投料，检测稀土浓度，并加纯水稀释到450g/L，过滤并移至硝酸镧储罐；

2.硝酸铈：在2号溶料罐加入400L硝酸(65％)，缓慢投入碳酸铈固体，直到溶液PH为2时停止投料，检测稀土浓度，并加纯水稀释到500g/L，过滤并移至硝酸铈储罐；

3.硝酸镧铈：将储罐中的硝酸镧和硝酸铈按摩尔比1:1在3号混料罐中混合1小时，移至硝酸镧铈储罐中备用；

4.碳酸氢铵：将1m³、50℃的纯水移至4号溶料罐中，缓慢投入200kg碳酸氢铵固体，搅拌均匀过后检测碳酸氢铵浓度，并稀释至2mol/L；

5.氨水：使用工业级12mol/L氨水，放入氨水储罐，备用。

二、沉淀

1.在沉淀室12中加入3m³、40℃纯水；

2.分别在45分钟内加入硝酸镧铈1.011m、1小时内加入2mol/L碳酸氢铵溶液2.15m³，期间用12mol/L的氨水调节并保持液体PH在6.8，温度保持40℃；

3.待碳酸氢铵溶液加完后继续加入12mol/L的氨水调节并保持液体PH在6.8，温度保持40℃，2小时后停止搅拌，自然沉降3.5小时。

三、虹吸

待自然沉降3.5小时后虹吸上清液4.5m³，并加入3.4m³纯水，搅拌0.5小时，完成沉淀。

由上述说明可知，本实用新型提出的沉淀设备可以通过控制沉淀条件来准确控制系统离子沉淀过程中的不稳定因素(例如，温度、PH等)，从而使稀土离子在较为一致的条件下进行沉淀，得到晶型晶貌一致的沉淀产品，提高产品品质。在上述沉淀反应中，碳酸稀土粒度小(D50可以控制在0.5-1.0微米之间)且均匀，生产稳定。