一种硫酸法钛白粉生产工艺中固相物水浸出设备及浸出方法与流程

1.本发明涉及一种钛白粉生产领域，具体是一种硫酸法钛白粉生产工艺中固相物水浸出设备及浸出方法。


背景技术：

2.生产钛白粉的工业方法主要有氯化法和硫酸法，硫酸法生产工艺主要分为五大步骤：原矿准备、钛的硫酸盐制备、水合二氧化钛制备、水合二氧化钛煅烧、二氧化钛后处理。
3.首先将钛矿原料干燥并经研磨，再用硫酸分解，酸解反应前，用机械搅拌或压缩空气先将矿粉和硫酸的混合物搅拌均匀，加入引发液利用硫酸的稀释热引发酸解反应，反应产物是钛、二价和三价铁、其它金属的硫酸盐，是一种多孔性的固相物，固相物需要通过水浸出，得到钛的硫酸盐溶液，称为钛液，然而单独通过水浸出时，所需水的量较大，且浸出速率慢，使得生产效率低，因此需要一种可加快浸出速率的固相物水浸出设备。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种硫酸法钛白粉生产工艺中固相物水浸出设备及浸出方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.一种硫酸法钛白粉生产工艺中固相物水浸出设备，所述硫酸法钛白粉生产工艺中固相物水浸出设备包括：
7.底座以及固定安装在所述底座上的多组固定板，所述底座上固定有活塞缸，所述底座上还固定有用于浸取固相物的处理罐，所述处理罐内设置有与所述活塞缸连接的浸出组件；
8.所述活塞缸内活动安装有呈对称设置的一号活塞和二号活塞，所述固定板上设置有用于驱动所述一号活塞往复运动的驱动机构，所述固定板上还设置有用于驱动所述二号活塞往复运动的卡合机构，所述固定板上设置有用于控制所述卡合机构与所述驱动机构配合的调节机构，所述驱动机构通过所述卡合机构驱动所述二号活塞运动。
9.作为本发明进一步的方案：所述浸出组件包括固定安装在所述处理罐内的筛板、固定安装在所述处理罐上且与所述活塞缸接通的导管、固定安装在所述处理罐内且与所述导管连接的曝气盘。
10.作为本发明再进一步的方案：所述驱动机构包括固定安装在所述固定板上的电机、转动安装在所述固定板上且与所述电机输出轴连接的传动杆、设置在所述固定板上且与所述传动杆连接的从动组件，所述从动组件与所述一号活塞连接且与所述卡合机构配合。
11.作为本发明再进一步的方案：所述从动组件包括固定安装在所述传动杆上且呈对称设置的一号转动板、开设在所述传动杆上且与所述卡合机构配合的环形槽、转动安装在所述一号转动板上的连杆，所述活塞缸内设置有与所述连杆连接的导向组件，所述导向结
构与所述一号活塞连接。
12.作为本发明再进一步的方案：所述导向结构包括固定安装在所述活塞缸内的导向套筒、活动安装在所述导向套筒上的活塞杆、固定安装在所述活塞杆上且与所述连杆转动连接的支撑杆，所述活塞杆与所述一号活塞固定连接。
13.作为本发明再进一步的方案：所述卡合机构包括转动安装在所述固定板上且固定有限位杆的转动杆、固定安装在所述转动杆上的二号转动板、转动安装在所述二号转动板上且与所述二号活塞铰接的铰接杆，所述固定板上设置有与所述转动杆连接的限位组件，所述限位组件与所述调节机构连接且与所述环形槽配合。
14.作为本发明再进一步的方案：所述限位组件包括活动安装在所述转动杆上的活动套筒、固定安装在所述活动套筒上且与所述环形槽间歇卡合的限位块、套设在所述转动杆上且与所述活动套筒抵接的一号弹簧，所述转动杆和所述活动套筒与所述调节机构连接，所述活动套筒上开设有与所述限位杆卡合的限位槽。
15.作为本发明再进一步的方案：所述调节机构包括开设在所述转动杆上且呈对称设置的限位孔、开设在所述活动套筒上的滑槽、固定安装在所述活动套筒上的限位套筒，所述活动套筒上还设置有与所述限位套筒连接且与所述限位孔和所述滑槽卡合的弹性组件。
16.作为本发明再进一步的方案：所述弹性组件包括开设在所述限位套筒上的卡槽、活动安装在所述限位套筒上的活动杆、固定安装在所述活动杆上且与所述卡槽卡合的限位环，所述限位套筒上套设有与所述限位环抵接的二号弹簧，所述活动杆与所述限位孔和所述滑槽卡合。
17.一种硫酸法钛白粉生产工艺中固相物水浸出的浸出方法，包括以下步骤：
18.步骤一：将固相物置于处理罐内，并向处理罐内灌入水，从而对固相物进行浸出；
19.步骤二：为了固相物浸出完全，此时，驱动机构工作，并驱动一号活塞在活塞缸内往复运动，从而将压缩空气通过浸出组件输送至处理罐内，以对处理罐内溶液进行搅拌；
20.步骤三：为了加快反应速率，可通过人力驱动调节机构运动，使得卡合机构与驱动机构配合，在驱动机构的作用下，通过卡合机构驱动二号活塞在活塞缸内往复运动，使得压缩空气的输送速率增加，从而加快处理罐内的浸出速率。
21.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本技术可对固相物浸出，向处理罐内灌入水，为了浸出完全，需要对处理罐内溶液进行搅拌，此时，驱动机构驱动一号活塞在活塞缸内往复运动，并将压缩空气通过浸出组件输送至处理罐内，为了加快反应速率，还可通过人力驱动调节机构运动，使得卡合机构与驱动机构配合，并通过卡合机构驱动二号活塞在活塞缸内运动运动，两个活塞配合，使得空气输送速率增加，从而加快反应速率。
附图说明
22.图1为硫酸法钛白粉生产工艺中固相物水浸出设备一种实施例的结构示意图。
23.图2为硫酸法钛白粉生产工艺中固相物水浸出设备一种实施例中又一角度的结构示意图。
24.图3为硫酸法钛白粉生产工艺中固相物水浸出设备一种实施例中的部分半剖结构示意图。
25.图4为图3中a处的结构放大示意图。
26.图5为硫酸法钛白粉生产工艺中固相物水浸出设备一种实施例中部分驱动机构的结构示意图。
27.图6为硫酸法钛白粉生产工艺中固相物水浸出设备一种实施例中处理罐的剖面结构示意图。
28.图7为硫酸法钛白粉生产工艺中固相物水浸出设备一种实施例中卡合机构、调节机构、二号活塞的连接关系示意图。
29.图8为硫酸法钛白粉生产工艺中固相物水浸出设备一种实施例中的部分爆炸结构示意图。
30.图中：1、底座；2、活塞缸；3、固定板；4、电机；5、传动杆；6、一号转动板；7、连杆；8、支撑杆；9、活塞杆；10、导向套筒；11、一号活塞；12、环形槽；13、转动杆；14、限位孔；15、活动套筒；16、一号弹簧；17、滑槽；18、限位套筒；19、卡槽；20、活动杆；21、限位环；22、二号弹簧；23、限位块；24、二号转动板；25、铰接杆；26、二号活塞；27、导管；28、处理罐；29、筛板；30、曝气盘。
具体实施方式
31.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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
32.另外，本发明中的元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
33.请参阅图1～8，本发明实施例中，一种硫酸法钛白粉生产工艺中固相物水浸出设备，所述硫酸法钛白粉生产工艺中固相物水浸出设备包括：
34.底座1以及固定安装在所述底座1上的多组固定板3，所述底座1上固定有活塞缸2，所述底座1上还固定有用于浸取固相物的处理罐28，所述处理罐28内设置有与所述活塞缸2连接的浸出组件，所述浸出组件包括固定安装在所述处理罐28内的筛板29、固定安装在所述处理罐28上且与所述活塞缸2接通的导管27、固定安装在所述处理罐28内且与所述导管27连接的曝气盘30。
35.请参阅图6，需要说明的是，在制备钛白粉过程中，需要向钛矿原料中加入硫酸，在硫酸的作用下，将会生成一种多孔性的固相物，固相物冷却至一定温度后，需要用水对固相物浸出，并用压缩空气对溶液进行搅拌，在浸出完成后，将会得到钛的硫酸盐溶液，称为钛液，再此过程中，为了确保浸出的溶液与固相物分离，处理罐28内固定有筛板29，在筛板29的作用下，将固相物与浸出液分离。
36.优选的，将固相物置于处理罐28内，并将水灌入处理罐28内，在水的作用下，对固相物进行浸出，处理罐28底部设置有阀门，用于控制浸出液的输出，曝气盘30上开设有多个出气孔，活塞缸2上安装有两个单向阀，其中一个单向阀与导管27连接，外界空气将会通过另一个单向阀进入活塞缸2内，并通过导管27输送至曝气盘30内，压缩空气将会通过曝气盘
30排出至处理罐28内，在压缩空气的作用下，以对处理罐28内的溶液进行搅拌，从而加快浸出速率，当浸出完成后，将阀门打开，使得浸出液排出。
37.所述活塞缸2内活动安装有呈对称设置的一号活塞11和二号活塞26，所述固定板3上设置有用于驱动所述一号活塞11往复运动的驱动机构，所述驱动机构包括固定安装在所述固定板3上的电机4、转动安装在所述固定板3上且与所述电机4输出轴连接的传动杆5、设置在所述固定板3上且与所述传动杆5连接的从动组件，所述从动组件与所述一号活塞11连接且与所述卡合机构配合，其中，所述从动组件包括固定安装在所述传动杆5上且呈对称设置的一号转动板6、开设在所述传动杆5上且与所述卡合机构配合的环形槽12、转动安装在所述一号转动板6上的连杆7，所述活塞缸2内设置有与所述连杆7连接的导向组件，所述导向结构与所述一号活塞11连接，上述提到的所述导向结构包括固定安装在所述活塞缸2内的导向套筒10、活动安装在所述导向套筒10上的活塞杆9、固定安装在所述活塞杆9上且与所述连杆7转动连接的支撑杆8，所述活塞杆9与所述一号活塞11固定连接。
38.请参阅图1-3、图5，进一步来说，当需要输送压缩空气至处理罐28内时，此时电机4工作，并驱动传动杆5转动，从而带动一号转动板6转动，一号转动板6还会带动连杆7运动，并带动连杆7运动，从而带动活塞杆9沿着导向套筒10的长度方向运动，在活塞杆9的作用下，驱动一号活塞11在活塞缸2内往复运动，一号活塞11运动时，将会改变活塞缸2内的压强，以将空气压缩，使得外界空气通过导管27输送至曝气盘30内，其中，单向阀设置在活塞缸2的中间位置，一号活塞11运动至行程末端时，一号活塞11未运动至活塞缸2的中间位置，确保一号活塞11不会与单向阀发生干涉。
39.所述固定板3上还设置有用于驱动所述二号活塞26往复运动的卡合机构，所述卡合机构包括转动安装在所述固定板3上且固定有限位杆的转动杆13、固定安装在所述转动杆13上的二号转动板24、转动安装在所述二号转动板24上且与所述二号活塞26铰接的铰接杆25，所述固定板3上设置有与所述转动杆13连接的限位组件，所述限位组件与所述调节机构连接且与所述环形槽12配合，其中，所述限位组件包括活动安装在所述转动杆13上的活动套筒15、固定安装在所述活动套筒15上且与所述环形槽12间歇卡合的限位块23、套设在所述转动杆13上且与所述活动套筒15抵接的一号弹簧16，所述转动杆13和所述活动套筒15与所述调节机构连接，所述活动套筒15上开设有与所述限位杆卡合的限位槽。
40.请参阅图2-4、图7-8，再进一步来说，水对固相物浸出过程中，通过对溶液进行搅拌，将会加快浸出的速率，因此在曝气的作用下，使得浸出速率加快，为了再次加快浸出速率，需要增加压缩空气的输送速率，使得曝气量增加，初始状态下，一号弹簧16处于压缩状态，在调节机构的作用下，使得限位块23与环形槽12处于分离状态，此时，电机4工作时，只有一号活塞11在活塞缸2内运动，若要压缩空气的输送速率增加，需要两个活塞发生相对运动，此时人力驱动调节机构运动，一号弹簧16弹性释放，并驱动活动套筒15沿着转动杆13的长度方向运动，并带动限位块23朝向环形槽12方向运动，当限位块23运动至与环形槽12卡合位置时，在调节机构的作用下，使得活动套筒15不再运动，确保限位块23不会与环形槽12分离，电机4工作，带动传动杆5转动，使得一号活塞11在活塞缸2内往复运动，同时，在限位块23和环形槽12的作用下，驱动活动套筒15转动，由于限位槽与限位杆卡合，从而带动转动杆13转动，在转动杆13的作用下，驱动二号转动板24转动，从而带动铰接杆25运动，使得二号活塞26在活塞缸2内往复运动，此时，两个活塞将会朝向相互靠近的方向运动，并在运动
至距离最近位置后，朝向相互远离的方向运动，使得压缩空气的输送速率增加一倍，从而加快浸出的速率。
41.所述固定板3上设置有用于控制所述卡合机构与所述驱动机构配合的调节机构，所述驱动机构通过所述卡合机构驱动所述二号活塞26运动，所述调节机构包括开设在所述转动杆13上且呈对称设置的限位孔14、开设在所述活动套筒15上的滑槽17、固定安装在所述活动套筒15上的限位套筒18，所述活动套筒15上还设置有与所述限位套筒18连接且与所述限位孔14和所述滑槽17卡合的弹性组件，所述弹性组件包括开设在所述限位套筒18上的卡槽19、活动安装在所述限位套筒18上的活动杆20、固定安装在所述活动杆20上且与所述卡槽19卡合的限位环21，所述限位套筒18上套设有与所述限位环21抵接的二号弹簧22，所述活动杆20与所述限位孔14和所述滑槽17卡合。
42.请参阅图2-4、图7-8，最后来说，初始状态下，活动杆20位于与朝向二号转动板24的其中一个限位孔14处于卡合状态，二号弹簧22处于压缩状态，在二号弹簧22的作用下，确保活动杆20不会脱离限位孔14，此时一号弹簧16处于压缩状态，限位块23与环形槽12处于分离状态，当需要驱动二号活塞26运动时，此时人力驱动活动杆20朝向远离限位孔14的方向运动，并带动限位环21沿着卡槽19的长度方向运动，使得二号弹簧22被压缩，当活动杆20与限位孔14分离时，一号弹簧16弹性释放，并驱动活动套筒15沿着转动杆13的长度方向运动，从而带动限位块23运动，当限位块23运动至与环形槽12卡合位置时，此时活动杆20运动至另一限位孔14内，二号弹簧22弹性释放，并驱动活动杆20进入限位孔14内，在活动杆20的作用下，将活动套筒15固定，确保限位块23不会与环形槽12分离。
43.一种硫酸法钛白粉生产工艺中固相物水浸出的浸出方法，包括以下步骤：
44.步骤一：将固相物置于处理罐28内，并向处理罐28内灌入水，从而对固相物进行浸出；
45.步骤二：为了固相物浸出完全，此时，驱动机构工作，并驱动一号活塞11在活塞缸2内往复运动，从而将压缩空气通过浸出组件输送至处理罐28内，以对处理罐28内溶液进行搅拌；
46.步骤三：为了加快反应速率，可通过人力驱动调节机构运动，使得卡合机构与驱动机构配合，在驱动机构的作用下，通过卡合机构驱动二号活塞26在活塞缸2内往复运动，使得压缩空气的输送速率增加，从而加快处理罐28内的浸出速率。
47.以本技术记载的所有特征结合的实施例为例在使用时，电机4工作，并驱动传动杆5转动，从而带动一号转动板6转动，一号转动板6还会带动连杆7运动，并带动连杆7运动，从而带动活塞杆9沿着导向套筒10的长度方向运动，在活塞杆9的作用下，驱动一号活塞11在活塞缸2内往复运动，一号活塞11运动时，将会改变活塞缸2内的压强，以将空气压缩，使得外界空气通过导管27输送至曝气盘30内，为了再次加快浸出速率，需要增加压缩空气的输送速率，使得曝气量增加，人力驱动活动杆20朝向远离限位孔14的方向运动，并带动限位环21沿着卡槽19的长度方向运动，使得二号弹簧22被压缩，当活动杆20与限位孔14分离时，一号弹簧16弹性释放，并驱动活动套筒15沿着转动杆13的长度方向运动，从而带动限位块23运动，当限位块23运动至与环形槽12卡合位置时，此时活动杆20运动至另一限位孔14内，二号弹簧22弹性释放，并驱动活动杆20进入限位孔14内，在活动杆20的作用下，将活动套筒15固定，确保限位块23不会与环形槽12分离，电机4工作，带动传动杆5转动，使得一号活塞11
在活塞缸2内往复运动，同时，在限位块23和环形槽12的作用下，驱动活动套筒15转动，由于限位槽与限位杆卡合，从而带动转动杆13转动，在转动杆13的作用下，驱动二号转动板24转动，从而带动铰接杆25运动，使得二号活塞26在活塞缸2内往复运动，此时，两个活塞将会朝向相互靠近的方向运动，并在运动至距离最近位置后，朝向相互远离的方向运动，使得压缩空气的输送速率增加一倍，从而加快浸出的速率。
48.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
49.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。