一种由矿山尾矿制备白炭黑的设备及其制造方法与流程

本发明涉及白炭黑制备技术领域，尤其涉及一种由矿山尾矿制备白炭黑的设备及其制造方法。

背景技术：

白炭黑是白色粉末状x-射线无定形硅酸和硅酸盐产品的总称，主要是指沉淀二氧化硅、气相二氧化硅和超细二氧化硅凝胶，也包括粉末状合成硅酸铝和硅酸钙等。白炭黑是多孔性物质，其组成可用sio2·nh2o表示，其中nh2o是以表面羟基的形式存在。能溶于苛性碱和氢氟酸，不溶于水、溶剂和酸(氢氟酸除外)。耐高温、不燃、无味、无嗅、具有很好的电绝缘性。制备白炭黑的传统方法是利用硅酸钠、四氯化硅、正硅酸乙酯做硅源，除硅酸钠以外，其它成本都很高。新方法采用廉价的非金属矿作为硅源，大大降低了白炭黑的生产成本，其中，利用尾矿制备白炭黑越来越受到重视，但在制备过程中技术不成熟导致利用效率不高，且缺乏一体化的制备装置。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种一体化且能有效提高尾矿转化效率的白炭黑制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种由矿山尾矿制备白炭黑的设备，包括第一罐体、高温锅炉和第二罐体，还包括粉碎罐体和往复装置；所述的第一罐体上端左侧设置有进料口，所述的第一罐体上表面左侧设置有旋转电机，所述的第一罐体内部左侧上端固定连接有搅拌框，所述的旋转电机下端固定连接有旋转齿轮轴，所述的搅拌框内壁设置有锥形齿，所述的第一罐体上表面右侧固定连接有往复装置，所述的往复装置下端转动连接有粉碎罐体，所述的粉碎罐体下端固定连接有漏斗，所述的漏斗下端与锥形罩上端固定连接，所述的锥形罩内部设置有锥形转体，所述的锥形转体下端固定连接有传动装置，所述的搅拌框下端与粉碎罐体下端侧面通过连通管固定连接，所述的第一罐体下端右侧面设置有转动电机，所述的锥形转体下端与矿粉通管一端固定连接，所述的矿粉通管另一端与高温锅炉中部侧面固定连接，所述的矿粉通管上设置有吸力泵，所述的高温锅炉与第二罐体通过流通管固定连接，所述的流通管左端固定连接有电磁阀门。

优选地，所述的高温锅炉内部上下端分别设置有喷洒器和过滤网层，所述的高温锅炉上端左右两侧分别设置有填料口和水溶液进口，所述的高温锅炉内部底端设置有沉淀池，所述的过滤网层下表面与沉淀池上表面通过斜坡固定连接，所述的沉淀池内部设置有回流管，所述的回流管上端与高温锅炉中部固定连接，所述的高温锅炉右侧面中上部分别设置有回流泵和控制面板，所述的控制面板与电磁阀门电性连接。通过高温锅炉对第一罐体内部的矿物原料进行深加工，得到硅酸钠。

优选地，所述的第二罐体通过挡板将内部分为酸浸室和调解室，所述的第二罐体上表面左侧设置有步进电机，所述的步进电机下端转动连接有旋转架，所述的旋转架底端转动连接有固定块，所述的固定块与第二罐体底面固定连接，所述的挡板内部底端设置有闸门，所述的闸门与闸门开关通过连接链进行匹配。通过第二罐体可以对炼化好的混合进行进一步的加工。

优选地，所述的传动装置包括偏心轮、转动齿轮、连接轴和转动杆，所述的转动杆一端贯穿转动滑块与转动齿轮转动连接，所述的转动杆另一端与转动电机固定连接，所述的连接轴下端贯穿转动滑块与偏心轮转动连接，所述的连接轴上端与锥形转体底端固定连接，所述的偏心轮与转动齿轮啮合连接。通过传动装置可以带动锥形转体与锥形罩对矿物质进行精细化打磨。

优选地，所述的粉碎罐体上表面与往复装置下端固定连接，所述的粉碎罐体上表面左右两侧固定连接有弹簧组，所述的弹簧组上端固定连接在顶板下表面，所述的粉碎罐体内部上下端分别设置有滑动板和筛砾层，所述的滑动板上表面中部与活塞杆下端固定连接，所述的滑动板下表面设置有锥形齿，所述的滑动板与粉碎罐体内壁滑动接触。通过粉碎罐体可以对矿物质进行更加深层次的打磨细化。

优选地，所述的往复装置包括活动框，所述的活动框上下边框固定连接有活塞杆，所述的活塞杆远离活动框一侧设置有抵块，所述的活动框内部设置有三角弧形盘，所述的三角弧形盘与转动轴转动连接。通过往复装置可以很好的带动粉碎罐体对矿物质进行粉碎。

优选地，所述的旋转架包括固定框体和传动轴，所述的固定框体上下端固定连接有上止块和下止块，所述的传动轴依次贯穿上止块和下止块并保持转动连接，所述的传动轴上端活动套接有转动盘，所述的转动盘设置与固定框架内部，所述的传动轴上等距设置有多组旋转扇体，所述的旋转扇体与传动轴转动连接，所述的旋转扇体包括套筒和旋转扇叶，所述的旋转扇叶一端与套筒外表面固定连接。通过旋转架使得搅拌混合更加均匀。

一种由矿山尾矿制备白炭黑的制造方法，包括以下步骤：

s1、煤矸石粉碎；通过粉碎装置将煤矸石或粉煤灰粉碎至粒度小于120目；

s2、高温冶融；s1中将粉碎的煤矸石或粉煤灰注入高温锅炉35内部，通过填料口38注入纯碱按照重量比1：50进行混合均匀，并保持温度稳定在1400℃-1500℃，时间1-2h；

s3、水萃浸溶；由水溶液进口34输入水溶液与s2中混合物混合均匀，保持恒温100℃，时间4-5h；

s4、制备硅酸钠；将s3步骤中混合物进行过滤去杂质，静置1-2h，浓缩滤液形成硅酸钠；

s5、稀硅酸钠溶液制取；将s4得到的固体硅酸钠加入到第二罐体25内部，通入蒸汽至罐体内的蒸汽压力达到120-150cm汞柱时停止，待全部硅酸钠溶解后，形成比重为1.36-1.38g/cm3稀硅酸钠溶液；

s6、酸浸；将稀硫酸通过管道缓慢输送至第二罐体25内部，与s5得到的硅酸钠溶液混合，并控制温度30-32℃时混合搅拌，至ph值达到6.0-7.5时，静置1-3h进行老化并生成晶种，然后搅拌形成混合溶液；

s7、萃化反应；将高温水蒸汽通入步骤s6的混合溶液中进行加热，当罐体内溶液温度加热到70-80℃时，停止通入高温水蒸汽，加入比重为1.36-1.38g/cm3的稀硅酸钠，当溶液ph为11.0-11.5时，停止加入稀硅酸钠；

s8、白炭黑制取；再将高温水蒸汽通入步骤s7反应后的溶液中进行加热，当溶液温度加热到88-94℃时，停止通入高温水蒸汽，并将98％的硫酸以0.52-0.7m3/h的流率加入溶液中，当罐体溶液的ph值为5.0-5.0时，合成结束沉淀物析出，并进行过滤、打浆、干燥得到白炭黑。

与现有技术相比，本发明提供了一种由矿山尾矿制备白炭黑的设备及其制造方法，具备以下有益效果：

（1）该由矿山尾矿制备白炭黑的设备，首先，将尾矿煤矸石等物质通过进料口注入搅拌框内，在进入搅拌框时旋转电机转动，带动旋转齿轮轴旋转，通过与搅拌框内部的锥形齿进行粉碎性打磨，粉碎细化后的原料通过连通管进入粉碎罐体内部，进行第二轮的打磨粉碎，此时，电机带动三角弧形盘转动，由于为非不规则结构，因此，在转动过程中会推动活动框的上下活动，从而推动活塞杆做伸缩式活塞运动，推动滑动板上下运动，在滑动板向下运动时会与筛砾层进行贴合，在贴合过程中可以对原料进行挤压打磨，粉碎后的矿物原料由漏斗进入锥形罩内部，通过传动装置带动锥形转体与锥形罩旋转打磨对矿物原料进行更深层次的打磨，确保细化行为粉末，相比较传统的打磨方式更加的彻底，多重方式进行粉碎矿物质以保证物质后续的制备更加的彻底高效；

（2）该由矿山尾矿制备白炭黑的设备，在经过第一罐体的作用后，矿物原料被彻底的粉碎，通过矿粉通管进入到高温锅炉内部，此时，通过填料口注入纯碱按照比例进行混合，经过1400℃-1500℃高温冶融一小时后，再由水溶液进口输入水溶液水萃浸溶100℃以上温度，时间在4-5小时，而后，通过过滤网层将混合物流入到沉淀池内部，通过控制面板对混合物进行品质观测，达标后打开电磁阀门注入第二罐体内，否则通过回流管再次进行混合过滤，直至浓缩滤液到45-46波美度即得到硅酸钠；

（3）该由矿山尾矿制备白炭黑的方法，将稀硫酸通过管道缓慢输送至第二罐体内部与硅酸钠溶液混合，并控制温度30-32℃时混合搅拌，至ph值达到6.0-7.5时，静置1-3h进行老化并生成晶种，然后搅拌形成混合溶液；将高温水蒸汽通入步骤s6的混合溶液中进行加热，当罐体内溶液温度加热到70-80℃时，停止通入高温水蒸汽，加入比重为1.36-1.38g/cm3的稀硅酸钠，当溶液ph为11.0-11.5时，停止加入稀硅酸钠；再将高温水蒸汽通入步骤s7反应后的溶液中进行加热，当溶液温度加热到88-94℃时，停止通入高温水蒸汽，并将98％的硫酸以0.52-0.7m3/h的流率加入溶液中，当罐体溶液的ph值为.50-7.0时，合成结束沉淀物析出，并进行过滤、打浆、干燥得到白炭黑。如此，该白炭黑为活性，纯度高，效率高，效益更好；

该装置中未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现，本发明通过设置传动装置、粉碎罐体和往复装置，再结合高温锅炉、第二罐体和旋转架，高效的解决了传统尾矿制备白炭黑过程中利用率不高且缺乏一体化的不足。

附图说明

图1为本发明提出的一种由矿山尾矿制备白炭黑设备的整体结构示意图；

图2为本发明提出的一种由矿山尾矿制备白炭黑的设备的传动装置结构示意图；

图3为本发明提出的一种由矿山尾矿制备白炭黑的设备的粉碎罐体结构示意图；

图4为本发明提出的一种由矿山尾矿制备白炭黑的设备的的往复装置结构示意图：

图5为本发明提出的一种由矿山尾矿制备白炭黑的设备的旋转扇体结构示意图；

图6为本发明提出的一种由矿山尾矿制备白炭黑的设备的旋转架结构示意图。

图中：1、第一罐体；2、旋转电机；3、进料口；4、锥型齿；5、搅拌框；6、旋转齿轮轴；7、连通管；8、漏斗；9、锥形罩；10、锥形转体；11、连接轴；12、传动装置，13、转动块；14、固定杆；15、转动电机；16、吸力泵；17、沉淀池；18、斜坡；19、过滤网层；20、回流管；21、电磁阀门；22、流通管；23、固定块；24、闸门；25、第二罐体；26、调节室；27、挡板；28、闸门开关；29、酸浸室；30、旋转架；31、步进电机；32、回流泵；33、控制面板；34、水溶液进口；35、高温锅炉；36、喷洒器；37、矿粉通管；38、填料口；39、往复装置；40、粉碎罐体；41、偏心轮；42、转动杆；43、转动齿轮；44、转动滑块；45、顶板；46、弹簧组；47、锥形齿；48、筛砾层；49、滑动板；50、活塞杆；51、抵块；52、活动框；53、转动轴；54、三角弧形盘；55、下止块；56、套筒；57、旋转叶片；58、传动轴；59、上止块；60、转动盘；61、旋转扇体；62、固定框体；63、搅动板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

实施例1：参照图1-4，一种由矿山尾矿制备白炭黑的设备，包括第一罐体1、高温锅炉35和第二罐体25，还包括粉碎罐体40和往复装置39；第一罐体1上端左侧设置有进料口3，第一罐体1上表面左侧设置有旋转电机2，第一罐体1内部左侧上端固定连接有搅拌框5，旋转电机2下端固定连接有旋转齿轮轴6，搅拌框5内壁设置有锥形齿4，第一罐体1上表面右侧固定连接有往复装置39，往复装置39下端转动连接有粉碎罐体40，粉碎罐体40下端固定连接有漏斗8，漏斗8下端与锥形罩9上端固定连接，锥形罩9内部设置有锥形转体10，锥形转体10下端固定连接有传动装置12，搅拌框5下端与粉碎罐体40下端侧面通过连通管7固定连接，第一罐体1下端右侧面设置有转动电机15，锥形转体10下端与矿粉通管37一端固定连接，矿粉通管37另一端与高温锅炉35中部侧面固定连接，矿粉通管37上设置有吸力泵16，高温锅炉35与第二罐体25通过流通管22固定连接，流通管22左端固定连接有电磁阀门21。

传动装置12包括偏心轮41、转动齿轮43、连接轴11和转动杆42，转动杆42一端贯穿转动滑块44与转动齿轮43转动连接，转动杆42另一端与转动电机15固定连接，连接轴11下端贯穿转动滑块44与偏心轮41转动连接，连接轴11上端与锥形转体10底端固定连接，偏心轮41与转动齿轮43啮合连接。

粉碎罐体40上表面与往复装置39下端固定连接，粉碎罐体40上表面左右两侧固定连接有弹簧组46，弹簧组46上端固定连接在顶板45下表面，粉碎罐体40内部上下端分别设置有滑动板49和筛砾层48，滑动板49上表面中部与活塞杆50下端固定连接，滑动板49下表面设置有锥形齿47，滑动板49与粉碎罐体40内壁滑动接触。

往复装置39包括活动框52，活动框52上下边框固定连接有活塞杆50，活塞杆50远离活动框52一侧设置有抵块51，活动框52内部设置有三角弧形盘54，三角弧形盘54与转动轴53转动连接。

在进行制备白炭黑前，首先，将尾矿煤矸石等物质通过进料口3注入搅拌框5内，在进入搅拌框时旋转电机2转动，带动旋转齿轮轴6旋转，通过与搅拌框5内部的锥形齿4进行粉碎性打磨，粉碎细化后的原料通过连通管7进入粉碎罐体40内部，进行第二轮的打磨粉碎，此时，电机带动三角弧形盘54转动，由于为非不规则结构，因此，在转动过程中会推动活动框52的上下活动，从而推动活塞杆50做伸缩式活塞运动，推动滑动板49上下运动，在滑动板49向下运动时会与筛砾层48进行贴合，在贴合过程中可以对原料进行挤压打磨，粉碎后的矿物原料由漏斗8进入锥形罩9内部，通过传动装置12带动锥形转体10与锥形罩9旋转打磨对矿物原料进行更深层次的打磨，确保细化行为粉末，相比较传统的打磨方式更加的彻底，多重方式进行粉碎矿物质以保证物质后续的制备更加的彻底高效。

实施例2：参照图1，结合实施例1的基础，高温锅炉35内部上下端分别设置有喷洒器36和过滤网层19，高温锅炉35上端左右两侧分别设置有填料口38和水溶液进口34，高温锅炉35内部底端设置有沉淀池17，过滤网层19下表面与沉淀池17上表面通过斜坡18固定连接，沉淀池17内部设置有回流管20，回流管20上端与高温锅炉35中部固定连接，高温锅炉35右侧面中上部分别设置有回流泵32和控制面板33，控制面板33与电磁阀门21电性连接。

在经过第一罐体1的作用后，矿物原料被彻底的粉碎，通过矿粉通管37进入到高温锅炉35内部，此时，通过填料口38注入纯碱按照比例进行混合，经过1400℃-1500℃高温冶融一小时后，再由水溶液进口34输入水溶液水萃浸溶100℃以上温度，时间在4-5小时，而后，通过过滤网层19将混合物流入到沉淀池17内部，通过控制面板33对混合物进行品质观测，达标后打开电磁阀门21注入第二罐体25内，否则通过回流管20再次进行混合过滤，直至浓缩滤液到45-46波美度即得到硅酸钠。

实时例3：参照图5-6，结合实施例2的基础，第二罐体25通过挡板27将内部分为酸浸室29和调解室26，第二罐体25上表面左侧设置有步进电机31，步进电机31下端转动连接有旋转架30，旋转架30底端转动连接有固定块23，固定块23与第二罐体25底面固定连接，挡板27内部底端设置有闸门24，闸门24与闸门开关28通过连接链进行匹配。

旋转架30包括固定框体62和传动轴58，固定框体62上下端固定连接有上止块29和下止块55，传动轴58依次贯穿上止块59和下止块55并保持转动连接，传动轴58上端活动套接有转动盘60，转动盘60设置与固定框架62内部，传动轴58上等距设置有多组旋转扇体61，旋转扇体61与传动轴58转动连接，旋转扇体61包括套筒56和旋转扇叶57，旋转扇叶57一端与套筒56外表面固定连接。

在经过高温锅炉35的炼化后得到硅酸钠，然后将配置后的水玻璃溶液注入第二罐体25内，注入硫酸中酸浸8-16小时，且温度保持在28-32℃，而后，再升温至80℃，启动步进电机31带动旋转架30运转进行搅拌，其中，旋转架30包括固定框架62，在传动轴58转动时带动固定框架62转动，且固定框架62内部传动轴58设置的旋转扇体61也会同步旋转，并且，二者在转动过程中互不干扰，搅拌作用性更强，相比较传统的搅拌装置具有更完善的效果，效率更高搅拌更均匀，从而混合过程也就更加彻底，经济效益也就更好，而后，通过闸门24将混合的物质通入调解室26内，调节ph值为5-7，再熟化20分钟放出再经过滤洗涤、干燥、分选，得到白炭黑，如此，该白炭黑为活性，纯度高，效率高，效益更好。

实施例4，一种由矿山尾矿制备白炭黑的制造方法，包括以下步骤：

s1、煤矸石粉碎；通过粉碎装置将煤矸石或粉煤灰粉碎至粒度小于120目；

s2、高温冶融；s1中将粉碎的煤矸石或粉煤灰注入高温锅炉35内部，通过填料口38注入纯碱按照重量比1：50进行混合均匀，并保持温度稳定在1400℃-1500℃，时间1-2h；

s3、水萃浸溶；由水溶液进口34输入水溶液与s2中混合物混合均匀，保持恒温100℃，时间4-5h；

s4、制备硅酸钠；将s3步骤中混合物进行过滤去杂质，静置1-2h，浓缩滤液形成硅酸钠；

s5、稀硅酸钠溶液制取；将s4得到的固体硅酸钠加入到第二罐体25内部，通入蒸汽至罐体内的蒸汽压力达到120-150cm汞柱时停止，待全部硅酸钠溶解后，形成比重为1.36-1.38g/cm3稀硅酸钠溶液；

s6、酸浸；将稀硫酸通过管道缓慢输送至第二罐体25内部，与s5得到的硅酸钠溶液混合，并控制温度30-32℃时混合搅拌，至ph值达到6.0-7.5时，静置1-3h进行老化并生成晶种，然后搅拌形成混合溶液；

s7、萃化反应；将高温水蒸汽通入步骤s6的混合溶液中进行加热，当罐体内溶液温度加热到70-80℃时，停止通入高温水蒸汽，加入比重为1.36-1.38g/cm3的稀硅酸钠，当溶液ph为11.0-11.5时，停止加入稀硅酸钠；

s8、白炭黑制取；再将高温水蒸汽通入步骤s7反应后的溶液中进行加热，当溶液温度加热到88-94℃时，停止通入高温水蒸汽，并将98％的硫酸以0.52-0.7m3/h的流率加入溶液中，当罐体溶液的ph值为3.0-5.0时，合成结束沉淀物析出，并进行过滤、打浆、干燥得到白炭黑。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。