一种萃取设备的制作方法

本发明涉及萃取加工领域，尤其涉及一种萃取设备。

背景技术：

萃取，又称溶剂萃取或液液萃取，亦称抽提，是利用系统中组分在溶剂中有不同的溶解度来分离混合物的单元操作，广泛应用于化学、冶金、食品等工业。目前的萃取设备大多都是包括一个固定安装的萃取装置，萃取装置固定安装，萃取装置内部设一个搅拌叶，通过搅拌使原料混合，搅拌的能耗较大；萃取装置外面固定连接有很多管道，通过管道向萃取装置内部加入原料，过多的管道使萃取装置的输料线路混乱，管理与维护困难；萃取装置在分离两种溶剂的时候，一般都是先导出出一种溶剂，然后在导出另一种溶剂，但是在导出一种溶剂的过程中，不能完全界分两种溶剂，因此难以完全排掉其中一种溶剂，导致溶剂污染。

在钕铁硼的稀土元素回收过程中，会用到萃取装置，目前用于萃取钕铁硼中的稀土元素的萃取装置一般都只具有单个萃取室，但在萃取工序中，一般都有两个或两个以上的萃取过程，当需要完成萃取工序时，必须在同一个萃取装置中进行三次萃取操作或者直接用三个萃取装置同步进行，这增加加工成本，浪费加工时间。

技术实现要素：

本发明为解决现有的技术缺陷，提供了一种萃取设备，特别是一种用于萃取钕铁硼中的稀土元素的萃取设备，其能耗低，维修管理方便，可避免两种溶剂之间相互污染，还可加快萃取过程，降低萃取成本。其具体的技术方案如下：

本发明公开一种萃取设备，包括有可绕自身中心点旋转且呈沙漏状的萃取装置以及用于与萃取装置进行物料交换且邻近萃取装置周围的第一管道系统；萃取装置包括有两结构相同且对称设置的萃取室、用于连通两萃取室的连接通道、设于连接通道侧面的限流结构及导流管；萃取室上设有用于与第一管道系统配合的第二管道系统。

进一步地，限流结构包括有容纳仓以及设于所示容纳仓上的第一气缸，容纳仓与连接通道的侧面连通；限流结构还包括有两块可在容纳仓内部与连接通道内部之间移动且用于密封连接通道的密封板，密封板与第一气缸的活动端连接。

进一步地，限流结构还包括有可在容纳仓内部与连接通道内部之间移动的限流环，限流环设于两密封板之间；容纳仓上还设有第二气缸，第二气缸的活动端连接限流环。

进一步地，限流环呈长阶级与短阶级交错排列的锯齿状

进一步地，第一管道系统包括有增压管、输料管、清洗管、第一排料接管、导流接管及两根第二排料接管，增压管、输料管及清洗管位于萃取装置上方，第一排料接管及第二排料接管位于萃取装置下方，导流接管可与导流管配合；

第二管道系统包括有可与增压管配合的增压接管、可与输料管及第一排料接管配合的输料接管、可与清洗管配合的清洗接管以及两根可与第二排料接管配合的第二排料管；增压接管、输料接管及清洗接管设于萃取室远离连接通道的端面，第二排料管设于萃取室的周围侧面。

进一步地，还包括有设于萃取装置外面的箱体，萃取装置的中心点铰接在箱体内部的周围侧面且铰接点处设有用于驱动萃取装置旋转的电机，增压管、输料管及清洗管设于箱体的顶部，第一排料接管及第二排料接管设于箱体的底部，导流接管设于箱体的侧壁。

进一步地，增压管、输料管、清洗管、第一排料接管、导流接管及第二排料接管均为可伸缩结构且均连接有气缸。

进一步地，增压接管、输料接管、清洗接管、第二排料管及导流管上均设有密封阀门。

进一步地，增压管的内径大于增压接管的外径，输料管及第一排料接管的内径大于输料接管的外径，清洗管的内径大于清洗接管的外径，第二排料接管的内径大于第二排料管的外径，导流接管的内径大于导流管的外径；增压接管、输料接管、清洗接管、第二排料管及导流管上均设有密封环。

进一步地，箱体上设有用于控制萃取设备工作的控制单元，限流结构上设有用于监测物料种类变化的感应器，感应器与控制单元连接。

本发明的有益效果：本发明的第一管道系统与第二管道系统可接触或分离，使输料过程更灵活，同时避免了输料管道布置混乱，方便管理与操作；萃取装置上设有限流结构以及导流管，在分离溶剂的过程中，通过限流结构降低溶液的流动速度，当到达两种溶剂的即将完全分离时，通过限流结构的密封板密封主连接通道的两端，然后通过导流管把连接通道内含有两种溶剂的污染液导出，从而使两种溶液无污染地分隔在两个萃取室内；两萃取室的上下位置可通过萃取装置的旋转过程而变换，使溶剂在两萃取室之间来回移动，并通过萃取室的增压管充气增压，使溶剂的传输过程更猛烈，代替了搅拌叶搅拌的过程，降低能耗；两个萃取室均可进行萃取，不需要更换萃取设备就可以完成多个萃取过程，降低萃取工序时间，降低成本。

附图说明

图1为本发明实施例的整体结构图；

图2为本发明实施例的萃取装置的工作状态示意图；

图3为本发明实施例的a部位局部放大图；

图4为本发明实施例的萃取装置的工作状态示意图；

图5为本发明实施例的b部位局部放大图；

图6为本发明实施例的工作状态图；

图7为本发明实施例的工作状态图；

图8为本发明实施例的工作状态图；

图9为本发明实施例的限流结构侧面结构示意图。

图中标注：箱体100，控制单元101，加热灯102，第二排料接管110，第一排料接管120，导流接管130，增压管140，输料管150，清洗管160，第一管道系统170，萃取装置200，第二排料管210，增压接管220，输料接管230，清洗接管240，第二管道系统250，限流结构300，容纳仓301，导流管310，第一气缸320，限流环340，密封板350，第二气缸360，第一开口370，第二开口380，密封条390，连接通道400。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。请参阅图1至图9。

本发明公开一种萃取设备，如图1所示，包括有可绕自身中心点旋转且呈沙漏状的萃取装置200以及用于与萃取装置200进行物料交换且邻近萃取装置200周围的第一管道系统170。萃取装置200在旋转过程中，有两个停留档位，分别是垂直方向的停留档位以及水平方向的停留档位。

如图2所示，萃取装置200包括有两结构相同且对称设置的萃取室、用于连通两萃取室的连接通道400、设于连接通道400侧面的用于减缓溶液在两萃取室之间流动的速度的限流结构300及用于导出处于两溶剂分界层附近的污染溶液的导流管310，其中，萃取装置200的中心点位于连接通道400的中间段位置。萃取室上设有用于与第一管道系统170交换物料的第二管道系统250。

进一步地，如图3、图5所示，限流结构300包括有容纳仓301，容纳仓301与连接通道400的侧面连通，限流结构300还包括有可在容纳仓301内部与连接通道400内部之间移动的限流环340、两块可在容纳仓301内部与连接通道400内部之间移动且用于密封连接通道400的密封板350，两密封板350对称设于限流环340的上方与下方。为了使密封板350能更好地与连接通道400配合，连接通道400可以是方柱状。连接通道400也可以是圆柱状，如果是圆柱状，则连接通道400与密封板350配合的段位为方形。进一步地说明，如图9所示，容纳仓301上设有与密封板350配合的第一开口370，第一开口370的形状与密封板350的截面形状相同，第一开口370的侧边设有密封条390，当密封板350伸出连接通道400或者收进容纳仓301内时，密封条390能密封密封板350与容纳仓301之间的间隙，防止液体进入容纳仓301内。

进一步地，如图2、图4所示，第一管道系统170包括有用于增加萃取室内气压的增压管140、用于往萃取室内输入物料或者从萃取室导出物料或者固体杂质的输料管150、用于加入往萃取室内加入清洗液的清洗管160、用于接收萃取室内的物料的第一排料接管120、用于从导流管310处接收污染溶液的导流接管130及两根用于接收萃取室内物料的第二排料接管110，导流接管130与导流管310位于同一水平面且可与导流管310配合；

第二管道系统250包括有可与增压管140配合的增压接管220、可与输料管150及第一排料接管120配合的输料接管230、可与清洗管160配合的清洗接管240，两根可与第二排料接管110配合的第二排料管210；增压接管220、输料接管230及清洗接管240设于萃取室远离连接通道400的端面；

进一步地，如图6所示，萃取装置200外面设有箱体100，萃取装置200的中心点铰接在箱体100内部的周围侧面且铰接点处设有用于驱动萃取装置200旋转的电机，增压管140、输料管150及清洗管160设于箱体100的内部上侧面，第一排料接管120及第二排料接管110设于箱体100的内部下侧面，导流接管130设于箱体100的其中一个周围侧面。

进一步地，增压管140、输料管150、清洗管160、第一排料接管120、导流接管130及第二排料接管110均为可伸缩结构且均单独地连接有一个气缸。通过气缸驱动增压管140、输料管150、清洗管160、第一排料接管120、导流接管130及第二排料接管110的伸长或缩短，以实现他们分别与增压接管220、输料接管230、清洗接管240、第二排料管210及导流管310之间连接或者分离。

进一步地，萃取装置200在萃取的过程中，需要密封萃取室，为了密封萃取室，增压接管220、输料接管230、清洗接管240、第二排料管210及导流管310均设有密封阀门，当所有的密封阀门都关闭时，萃取室就成了密封状态。

进一步地，为了提高连接稳定性，增压接管220内伸进增压管140内，因此设计成增压管140的内径大于增压接管220，同样的原理，输料管150及第一排料接管120的内径大于输料接管230，清洗管160的内径大于清洗接管240，第二排料接管110的内径大于第二排料管210，导流接管130的内径大于导流管310。

进一步地，为了提高连接的密封性，增压接管220、输料接管230、清洗接管240、第二排料管210及导流管310上均设有耐化学腐蚀塑料胶体材料的密封环。

进一步地，容纳仓301上设有第一气缸320及第二气缸360，第一气缸320的活动端传动连接密封板350，第二气缸360的活动端传动连接限流环340，其具体的连动方式有多种，均为现有技术，在此不作说明。

进一步地，如图3、图5所示，限流环340呈长阶级与短阶级交错排列的锯齿状。其中，如图9所示，容纳仓301上与限流环340配合的第二开口380形状也呈长阶级与短阶级交错排列的锯齿状，第二开口380的侧边设有密封条390，当限流环340收回容纳仓301内的时候，能防止连接通道400内的溶液进入容纳仓301。限流环340靠近容纳仓301的一侧还设有用于驱动限流环340运动的推板，推板的形状与容纳仓301上与限流环340配合的第二开口380形状匹配，当限流环340被推出连接通道400的时候，推板能刚好堵住容纳仓301上与限流环340配合的开口，从而防止溶液进入容纳仓301。

进一步地，限流结构300上设有用于监测物料种类变化的感应器，图中未标出，具体来说，该感应器设于限流环340的上端面，箱体100上设有用于控制萃取设备工作的控制单元101，感应器与控制单元101连接。感应器可以是检测酸碱度的检测仪或者导电性能检测以或者通过物质反应变化来识别物质种类的化学类检测仪以及其他，具体的用到检测仪的种类，这要视萃取物料的物质性能而定。限流环340及感应器的作用是：当萃取完成，需要分离物质时，分层溶液在上方的萃取室，限流环340被推进连接通道400内，限流环340能减慢流体流速，上方萃取室内的下层溶液缓慢地流到下方的萃取室内，当最后一部分下层溶液流进连接通道400内的时候，由于流动的连续性，上层溶液也会有一部分进入连接通道400内，因此连接通道400内的溶液是具有上层溶液与下层溶液的混合污染溶液，感应器设于限流环340的上方表面，当感应器感应到溶液种类的变化时，就会给控制单元101发信号，控制单元101给第一气缸320的驱动装置发信号，使第一气缸320推动密封板350，密封连接通道400两端，然后再由控制单元101控制导流管310上的密封阀门打开，导出混合污染溶液。由于限流环340减慢了流体速度，感应器能在混合污染溶液流进下方萃取室之前，有足够时间感应到溶液种类的变化情况，从而能快速启动密封板350以密封连接通道400。进一步说明，限流环340也可以在下层溶液快要流完的时候再进入连接通道400内，这根据实际情况或控制系统设计的情况而定。

进一步地说明，限流环340的限流原理类似于“迷宫密封效应”，流体通过迷宫产生阻力并使其流量减少的机能称为“迷宫效应”。对液体，有流体力学效应，其中包括水力磨阻效应，液体在迷宫中流动时，因液体粘性而产生的摩擦，使流速减慢流量。限流环340呈长阶级与短阶级交错排列的锯齿状，能对流经限流环340锯齿面的液体产生迷宫摩阻效应，减慢液体的流速与流量。

进一步地说明，如图6所示，箱体100内还设有用于控制萃取环境的温度的加热装置，该加热装置可以是电加热棒或者加热灯102或者水加热管，为了加热均匀，本技术方案优选加热灯102。加热灯102设在箱体100内部的周围一侧。

本发明的工作原理：

以萃取钕铁硼废料中的稀土元素作为一个实施例。

提取钕铁硼废料中的稀土元素的方法之一是全溶法，全溶法采用盐酸为溶剂，将废料中的稀土元素及铁全部溶解为离子，然后通过萃取除铁，萃取分离等工序。具体的工序包括用盐酸溶解，用n503萃取铁，然后容p507萃取稀土元素，沉淀灼烧。利用本技术方案提及的萃取设备完成其中的萃取过程。

萃取装置200的初始状态为垂直状态，两个萃取室上下方向排列，限流环340及密封板350均位于容纳仓301内。

进料：输料管150连接输料接管230，然后通过由输料管150与输料接管230连接成的输料通道往上方萃取室内加入钕铁硼废料的浸出液与n503溶液；输料管150与输料接管230分离，萃取装置200进行旋转90度，溶液位于上方的萃取室内。

第一次混合、分层：位于上方的萃取室上的增压管140与增压接管220连接，往上方萃取室内输气增压，由于萃取装置200呈漏斗状，上方萃取室的溶液在气压的作用下通过狭窄的连接通道400使，会加速往下方萃取室喷流，然后增压管140与上方萃取室的增压接管220分离。然后萃取装置200旋转90度，使上下方的萃取室位置交换，然后再继续前面所述的增压过程。经过多次重复的旋转、增压过程，使溶液充分接触，然后萃取装置200的密封板350伸进到连接通道400内，使两个萃取室独立密封，然后萃取装置200转到垂直的状态，使带有溶液的萃取室位于上方并进行静置，使溶液分层。

导出含铁溶液：等溶液分层后，限流环340伸出连接通道400内，密封板350收回容纳仓301内，下层溶液往下流，等到分界层的混合污染液进入连接通道400时，密封板350伸出连接通道400内，使连接通道400内密封独立，然后导流接管130与导流管310连接，把混合污染液从导流管310与导流接管130组成的输送通道导出。旋转萃取装置200到水平位置，然后含铁溶液的萃取室的第二排料管210与其相对应的第二排料接管110连接，把位于该萃取室内含铁的溶液从第二排料管210与第二排料接管110组成的输送通道排出。

加入稀土元素萃取剂：旋转萃取装置200到垂直状态，密封板350及限流环340回收到容纳仓301内，按照前面进料步骤中所述的进料方法加入p507溶液。

第二次混合、分层：然后按照前面第一次混合、分层步骤中所述的方法旋转、增压，使萃取装置200内的溶液充分混合，然后密封板350伸进连接通道400内，萃取装置200旋转到垂直位置，使含有溶液的萃取室位于上方并静止。

导出含稀土元素的溶液以及废弃液：等溶液分层后，限流环340伸进连接通道400内，密封板350回收到容纳仓301内，下层溶液流进下方萃取室，当分界层的混合污染液流进连接通道400内的时候，密封板350伸进连接通道400，然后按照前面所述的方法把混合污染溶液排出，然后萃取装置200旋转到水平位置，第二排料管210与第一排料接管120连接，把两个萃取室内的溶液分别排出。密封板350与限流环340回收到容纳仓301内，第二排料管210与第一排料接管120分离，萃取装置200旋转到垂直状态。

清洗萃取装置200：清洗管160与清洗接管240连接，通过清洗管160与清洗接管240组成的输送通道往萃取装置200内输入清洗液，然后清洗管160与清洗接管240分离，清洗接管240的密封阀门关闭，然后萃取装置200多次旋转变换位置，其中特别说明，在每一个停留位置上停留一段时间，使上方萃取室内清洗液完全流到下方萃取室内，然后再旋转变换位置。最后，旋转装置旋转到水平位置，通过第二排料管210排出清洗液，完成清洗过程。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。