一种原矿蛭石真空微波连续膨胀反应器的制作方法

本实用新型涉及固体物料膨胀反应器技术领域，具体涉及一种原矿蛭石真空微波连续膨胀反应器。

背景技术：

蛭石是我国有较好资源远景和潜在优势的非金属矿产之一，是一种重要的非金属矿物，也是一种层状结构的含镁的水铝硅酸盐次生变质矿物，属层状硅酸盐，价廉易得。蛭石能耐高温，是热的不良导体，具有良好的电绝缘性；膨胀蛭石易于吸水性和吸湿性；高温下膨胀，易于剥离。蛭石具有较好的层间阳离子交换能力、膨胀能力、吸附能力、隔音性、隔热性、耐火性、耐冻性等特点，并且化学性质稳定，不溶于水，无毒、无味，无副作用，工业上主要是利用其良好的吸附性能和离子交换性能处理含重金属和有机阳离子的废水、制备抗菌材料和保温材料、蛭石助滤剂、净化剂和有机蛭石等。

公开号为CN1302778A的中国专利文献公开了一种蛭石膨胀工艺。本发明是将蛭石加入化学试剂(如植物油、KNO₃等)进行预处理,然后进行加热至300℃～400℃,可使蛭石达最大膨胀倍数。膨胀温度远远低于通常的最佳膨胀温度850℃～950℃,节约了能源、降低了成本、增加了效益。

公开号为CN102167530A的中国专利文献公开了一种蛭石膨胀与有机改性一体化的制备工艺，包括步骤如下：1)取蛭石颗粒料经150～1000℃的膨胀装置中作用15～300s出料；2)对步骤1)的膨胀蛭石实施冷却降温处理；3)经步骤2)冷却降温后的膨胀蛭石物料再送入连续混合机中，同时，向其中的膨胀蛭石物料喷洒有机改性剂，并连续搅拌混合均匀；4)将混合均匀的膨胀蛭石物料经旋风分级机分级后，使其有机改性剂在膨胀蛭石物料的表面进一步分散并包覆均匀，得到2～4个粒级的有机改性膨胀蛭石产品。其将蛭石膨胀及疏水改性两工艺段结合为一体，充分利用蛭石膨胀后的余热，对膨胀蛭石表面进行改性，在后续运输、存储过程中不吸潮，具节能降耗效果，有益于推广实施。

蛭石是一种层状材料，工业应用的关键是在利用前先进行剥离，获得层状材料。工业上，一般蛭石在高温下能够膨胀，进行剥离。高温膨胀需要800度左右，能耗高，膨胀率低，工艺复杂，投资大，成本高。目前，如何提高蛭石的膨胀率成为提高蛭石性能的关键问题。因此，开展原矿蛭石的膨胀研究与开发具有重要的现实意义。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种原矿蛭石真空微波连续膨胀反应器，能够实现蛭石快速膨胀，膨胀率高，简单易于推广，具有明显的经济价值。

为实现上述目的，本实用新型提供一种原矿蛭石真空微波连续膨胀反应器，其特征在于，所述反应器包括：圆柱形壳体，其轴向垂直于水平面，外层壁有防微波隔离层，内部中间设置有多个托盘，所述多个托盘由上至下依次倾斜排布；入口管，位于所述圆柱形壳体上方，与所述圆柱形壳体同轴且连通；出口管，位于所述圆柱形壳体下方，与所述圆柱形壳体同轴且连通，其内径大于入口管的内径；微波发生器，固定于所述圆柱形壳体内侧壁上所述托盘附近；真空泵，位于所述圆柱形壳体外侧且与所述圆柱形壳体内部空间连通以使所述圆柱形壳体内部空间呈真空状态；第一入口阀和第二入口阀，用于控制所述入口管通断，且所述第一入口阀位于所述第二入口阀上方；第一出口阀和第二出口阀，用于控制所述出口管通断，且所述第一出口阀位于第二出口阀上方。

可选的，所述反应器还包括：入口管管口，位于所述入口管上方，与所述入口管同轴且流体连通，呈逐渐向上扩大的喇叭状；出口管管口，位于所述出口管下方，与所述出口管下方同轴且流体连通，呈逐渐向下扩大的喇叭状，所述出口管的直径为入口管直径的6-20倍。

可选的，所述反应器还包括：真空管路，用于连通所述真空泵的入气口和圆柱形壳体的内部空间。

可选的，所述反应器还包括：真空阀门，用于控制所述真空管路通断；过滤器，位于所述真空管路上，连通所述真空阀门和真空泵的入气口。

可选的，所述反应器还包括支撑架，所述支撑架包括由上至下依次设置的底架、中间架和壳体箍圈，所述底架、中间架和壳体箍圈通过连接杆固定，所述壳体箍圈箍在所述圆柱形壳体下部的外周，以使所述出口管位于所述中间架和壳体箍圈之间。

可选的，所述中间架和壳体箍圈的距离为10～50厘米。

可选的，所述圆柱形壳体的下部设置有缩颈，所述壳体箍圈套入该缩颈中并支撑所述圆柱形壳体。

可选的，所述底架和中间架各自为方形、三角形或圆形。

可选的，所述微波发生器的数目为1～6个。

本实用新型具有如下优点：

与现有技术相比，本实用新型反应器具有结构简化、反应速度快速，能量损耗低，设备简单、生产效率提高、产品膨胀率高、无二次污染物产生，具有明显的经济价值，能够实现蛭石的快速膨胀，提高剥离度，也就是膨胀率，为下一步蛭石的工业应用奠定基础。

附图说明

图1是本实用新型反应器一种具体实施方式的结构示意图。

图2是本实用新型反应器另一种具体实施方式的结构示意图。

具体实施方式

以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

如图1所示，本实用新型提供一种原矿蛭石真空微波连续膨胀反应器，其特征在于，所述反应器包括：圆柱形壳体1，其轴向垂直于水平面，外层壁有防微波隔离层，内部中间设置有多个托盘11(例如2～10个)，所述多个托盘11由上至下依次倾斜排布；入口管2，位于所述圆柱形壳体1上方，与所述圆柱形壳体1同轴且连通；出口管3，位于所述圆柱形壳体1下方，与所述圆柱形壳体1同轴且连通，其内径大于入口管2的内径；微波发生器4，固定于所述圆柱形壳体1内侧壁上所述托盘11附近；真空泵5，位于所述圆柱形壳体1外侧且与所述圆柱形壳体1内部空间连通以使所述圆柱形壳体1内部空间呈真空状态；第一入口阀21和第二入口阀22，用于控制所述入口管2通断，且所述第一入口阀21位于所述第二入口阀22上方；第一出口阀31和第二出口阀32，用于控制所述出口管3通断，且所述第一出口阀31位于第二出口阀32上方。本实用新型反应器采用微波膨胀，一般只需要10-15s完成膨胀，微波器采用真空，提高蛭石的膨胀率上边下边各设置原料进出口，实现了微波膨胀器的真空度的控制，采用自上加料，利用重力，完成进料和出料，另外出料可以采用气体循环与原料预热，实现了热量综合利用。

通过托盘11可以控制蛭石从上部到下部在15-30秒，托盘在在微波发生器附近，蛭石颗粒膨胀后，能直接掉出口管3上，并可以使蛭石膨胀连续进行，连续进料和连续出料。

为了方便蛭石原料进入反应器和离开反应器，如图1所示，所述反应器还可以包括：入口管管口23，位于所述入口管2上方，与所述入口管2同轴且流体连通，呈逐渐向上扩大的喇叭状；出口管管口33，位于所述出口管3下方，与所述出口管3下方同轴且流体连通，呈逐渐向下扩大的喇叭状。喇叭状有利于蛭石原料的进入和离开，防止原料侧洒，蛭石膨胀一般体积扩大至在6-20倍，因此所述出口管3的直径优选为入口管2直径的6-20倍。

如图1所示，所述反应器还可以包括：真空管路51，用于连通所述真空泵5的入气口和圆柱形壳体1的内部空间。真空泵5可以放置于地面上，通过真空管路连通圆柱形壳体，防止微波反应器对真空泵的影响。

如图1所示，为了防止真空泵吸入蛭石粉末而被堵塞，所述反应器还包括：真空阀门52，用于控制所述真空管路51通断；过滤器53，位于所述真空管路51上，连通所述真空阀门52和真空泵5的入气口。当需要抽真空时，开启真空阀门和真空泵，则反应器内的空气被抽走，同时蛭石粉末被过滤器所过滤。当过滤器被堵塞时，倒转真空泵进行反吹即可，所述过滤器可以是金属滤芯，精度可以为0.5微米以下。

如图2所示，为了方便蛭石离开反应器，所述反应器还可以包括支撑架，所述支撑架包括由上至下依次设置的底架61、中间架62和壳体箍圈63，所述底架61、中间架62和壳体箍圈63通过连接杆固定，所述壳体箍圈63箍在所述圆柱形壳体1下部的外周，以使所述出口管3位于所述中间架62和壳体箍圈63之间。该实施方式中，反应器的出口距离地面一定距离，可以直接在出口管管口上套入布袋，配合上喇叭状的出口管管口，可以很好地将膨胀后的蛭石全部收集，防止蛭石洒出。同时支撑架能够缓冲反应器与地面之间的微波振动，防止反应器受到损伤。

如图2所示，根据可操作的高度，所述中间架62和壳体箍圈63的距离可以为10～50厘米，以方便在出口管上套入布袋。

如图2所示，为了方便将反应器固定在支撑架上，所述圆柱形壳体1的下部设置有缩颈，所述壳体箍圈63套入该缩颈中并支撑所述圆柱形壳体1，所述底架61和中间架62各自为方形、三角形或圆形。底架的宽度一般大于反应器的直径，可以提高反应器和支撑架的稳定性。

微波发生器是本领域技术人员所熟知的，具体结构可以参考“Understanding the performance of a pilot vermiculite exfoliation system through process mineralogy，Minerals Engineering 82(2015)84–91，Ofonime Udoudo,Olaosebikan Folorunso,Christopher Dodds,Samuel Kingman,Alex Ure”，也可以商购购买，例如德国MUEGGE微波发生器，所述微波发生器4的数目可以为1～6个，可以焊接或粘贴在反应器的内壁，同时将电源线通过入口管拉出接市电。

下面通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的使用方式，但是并不因此而限制本实用新型。

真空泵5先将圆柱形壳体1抽真空到一定负压，关闭第二入口阀22，打开第一入口阀21，原矿蛭石从反应器上边进入入口管2，关闭第一入口阀21，将微波功率加到一定值后，根据加料量控制打开第二入口阀22，逐渐进料，确保物料在11上的停留时间超过10s，蛭石在托盘11中进行膨胀，膨胀10秒后，打开下部第一出口阀31，反应物料进入第一出口阀31和第二出口阀32中间的出口管，关闭第一出口阀31，打开第二出口阀32，完成出料，反应完毕。出料完毕，再加入新料，实现连续出料和运转。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。