复合式硫酸钡结晶装置的制作方法

本实用新型属于分离提纯技术领域，具体涉及一种加热与连续冷冻所形成的复合式结晶装置。

背景技术：

结晶过程就是不断地形成晶核和晶核不断长大的过程。结晶器的类型很多，按溶液获得过饱和状态的方法可分蒸发结晶器和冷却结晶器；按流动方式可分母液循环结晶器和晶浆（即母液和晶体的混合物）循环结晶器；按操作方式可分连续结晶器和间歇结晶器。

溶液过饱和度是晶体从溶液中结晶出来的推动力，过饱和度的大小直接影响晶核形成和晶体生长速度的快慢。冷冻结晶器是通过降低温度来产生过饱和度，冷冻结晶过程冷冻温度控制非常重要。传统的冷冻结晶器常常采用带搅拌器的单釜式结晶器，结晶器设夹套或内盘管冷却降温，结晶器内温度控制在一个数值附近，搅拌装置使晶液不断循环，低温溶液中产生的晶核不断长大，达到需要的粒度后排出结晶器。并且，在连续的结晶过程中，结晶器内晶体的生长速度通常不快，达不到希望的晶体粒度，需要设置单独的老化器，使晶体在其中停留一段时间继续生长，达到期望的粒径后排出老化器。这种结晶装置存在以下问题：

1) 在一个结晶器中，通常只能控制一个结晶温度，不易有效控制结晶过饱和度，从而不能有效控制晶核的形成和晶体生长速度的快慢。

2) 釜式结晶器通过夹套或内盘管冷却降温，换热面积小、换热量不大，不适合大规模装置。

3) 常常因为冷却速度不均匀，造成产品晶粒大小不均匀，结晶过程形成的细晶影响后续固液分离，甚至造成系统堵塞。

4) 带搅拌器的釜式结晶器通常规格较小，处理能力有限，大规模的冷冻结晶分离装置，需要采用多个带搅拌器的釜式结晶器并联的方式，设备数量多，占地面积大。

5) 在连续的结晶过程中，结晶器内晶体的生长停留时间短，达不到希望的晶体粒度，需要设置单独的老化器，使晶液在老化器中停留一段时间，让晶体继续生长。

6) 由于老化器单独设置，使结晶装置设备数量多，占地面积大。并且，低温结晶液从结晶器流向老化器的管线，可能出现流量低、继续结晶、管线拐弯等情况，从而导致管线堵塞，影响装置的连续运行。

7) 出料口设在釜式结晶器下部，析出的晶体沉降到底部后容易造成出料口堵塞。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种复合式硫酸钡结晶装置,能综合利用加热蒸发提高溶液浓度和连续冷却加速和提高结晶进程和彻底性的优势，长期运行稳定，使用寿命长，而且操作方便安全、工艺能力好。

一种复合式硫酸钡结晶装置，伺服电机固定于地面上，所述伺服电机与水泵连接，并且驱动水泵高速旋转，水泵的输入端连接主体，输出端则连接热交换器，所述热交换器的上端安装了料液输送管，经过冷却后的料液流入主体中，所述主体的上端通过水蒸气管道与冷凝器连接，所述冷凝器上端安装不凝气体出口，下端则为出水口。前述主体的下端与水泵连通，并且在合适的时机将料液通过浓缩料液输送管输送至冷却结晶罐体进行冷却，所述冷却结晶罐体的内部安装冷却结晶组件并且与结晶器连接。所述冷却结晶组件包括一级冷却螺旋、隔板和二级冷却腔体，所述一级冷却螺旋安装在冷却结晶罐体的内部的上端，在其与冷却结晶罐体腔体之间充满了冷却水，所述隔板将一级冷却螺旋和二级冷却腔体分开。

所述一级冷却螺旋的节距等于其管径，以此尽可能的增大其与冷却液体之间的接触面积。

本实用新型的显著效果在于：

1、本实用新型结构及工作原理简单，易于实现，人员参与层度低，用于硫酸钡的结晶过程，便于实现工厂的自动化生产。

2、影响硫酸钡产量的因素除了矿物原料和煅烧与浸泡的质量外，还与结晶过程息息相关，从理论上分析硫酸钡溶液的温度越低、溶液的浓度越大越有利于结晶,本实用新型先通过蒸气对溶液加热，使其沸腾后减少水分的含量，随后再冷却加速结晶过程，因此会有更彻底和高效的结晶过程。

附图说明

图1是本实用新型的总装示意图，其中：1-伺服电机；2-热交换器；3-料液输送管；4-水蒸气管道；5-不凝气体出口；6-冷凝器；7-出水口；8-主体；9-浓缩料液输送管；10-冷却结晶罐体；11-结晶器；12-一级冷却螺旋；13-隔板；14-二级冷却腔体；15-水泵。

图2是本实用新型的料液流动方向标识。

图3是本实用新型冷却结晶组件的示意图。

具体实施方式

下面对照图1—3进行说明，由于厂区工作环境比较恶劣，在装置进行工作之前应该检查各部件的连接情况，关闭浓缩料液输送管9上设置的阀门，往主体8中添加待结晶的硫酸钡溶液，随后启动伺服电机1，所述伺服电机1驱动水泵15运动，观察试运行情况，至此装置完成准备工作。

装置工作时，结晶的硫酸钡溶液放置于主体8内部，伺服电机1通过水泵15将硫酸钡溶液运送至热交换器2内部与水蒸气进行换热，换热升温后再次流入主体8内部，如此不断循环，待硫酸钡溶液沸腾后水蒸气通过水蒸气管道4流入冷凝器6中冷凝，而不能冷凝的气体则通过不凝气体出口5排出，硫酸钡溶液浓度提高到指定值后溶液通过浓缩料液输送管9进入冷却结晶罐体10内部的一级冷却螺旋12进行冷却，随后进入二级冷却腔体14再次冷却，最后在结晶器11内完成结晶过程，然后重复上述结晶过程。