一种水热法制备水滑石生产线及其生产工艺的制作方法

本发明涉及水滑石，具体涉及一种水热法制备水滑石生产线及其生产工艺。

背景技术：

1、水滑石(hydrotalcite compound)是一种阴离子插层的双层状结构的物质，其中m2+和m3+是氢氧化物双层状结构的二价和三价金属阳离子，x为m3+/m3++m2+的摩尔比，an－是带有n个负电荷的阴离子，m为结晶水的含量。二价金属阳离子有mg2+、zn2+、cu2+、ni2+、co2+、fe2+、ca2+等等，三价金属阳离子有al3+、mn3+、fe3+、cr3+、ga3+、co3+等等。

2、水滑石材料具有层板阳离子可调变性和层间阴离子的可交换性，经过多年研究，发现其在催化、吸附、离子交换、环境保护等多方面有很大的应用价值，研究水滑石已经成为一个趋势。

3、现有技术中合成水滑石的方法主要有共沉淀法、尿素法、溶胶－凝胶法、微波照射法、热熔剂法等。

4、在申请号为：cn201010153465.2的专利文件中公开了一种水滑石的制备方法，具体步骤为：(1)缓冲溶液的准备：用氨水与氯化铵或者氨水与碳酸氢铵配制成ph值为9～10的缓冲溶液；(2)金属盐溶液的滴加：将金属盐溶液滴入处于搅拌的缓冲溶液中，滴定完毕继续搅拌1～1.5h；(3)晶化、洗涤：将搅拌后的混合溶液在55～95℃的温度下晶化6～24h，经抽滤、洗涤得到滤液和滤饼；(4)干燥、研磨：将滤饼在55～95℃的温度下干燥6～24h后研磨成粉末。使用缓冲溶液作为沉淀剂，为水滑石的形成提供了一个ph值为9～10的稳定溶液环境，保证了水滑石产品的晶相结构完整和晶粒尺寸均匀，解决了工业上传统共沉淀法制备水滑石过程中ph值控制难、晶粒尺寸分布宽等问题。

5、但是，其在实际应用的过程中仍存在以下不足：

6、第一，生产效率较低，因为上述工序都需要独立依次进行，这就使得整个生产流程较长，也就不利于提升生产效率。

7、第二，生产成本较高，因为其需要为每一个工序都设置专门的器具，这就使得整条生产线的系统庞杂，而越复杂的系统就越容易出现问题(同样也会增加系统的维护成本)，从而影响正常的生产。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，解决上述背景技术中提出的问题。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种水热法制备水滑石生产线，包括依次设置的反应组件、转运组件和加工组件；

3、所述反应组件包括反应釜以及设置在反应釜上的温控单元、循环单元、供料单元；

4、所述转运组件包括提升绞龙和设置在提升绞龙上的清洁单元；

5、所述加工组件包括加工釜以及设置在加工釜上的干燥单元和研磨单元。

6、更进一步地，所述反应釜顶端的釜口处可拆卸式地固定有与之匹配的釜盖，所述反应釜的底端中部设有出料管，所述反应釜内部呈漏斗状，所述反应釜的侧壁内部开设有与其形状相匹配的空腔，所述反应釜处于空腔内端一侧的侧壁内部还均匀地埋设有一组第一超声波振子；

7、所述温控单元包括支管、环管、回流管、套管、第一半导体制冷片、流量阀、温控阀和液泵，所述反应釜上端、下端的外侧壁上均以其自身中轴线为对称轴并按照等间距圆周阵列的方式分布有一组的支管，所述支管均导通空腔，处于所述反应釜上端的所有支管上均设有流量阀，处于所述反应釜下端的所有支管上均设有温控阀，处于所述反应釜上端的所有支管、下端的所有支管分别连接在对应的环管上，两个所述环管之间通过回流管连接，所述液泵串联在回流管上，所述套管同轴式地套接在回流管上，并且所述套管的外侧壁上均匀地分布有第一半导体制冷片，并且任意相邻两个所述第一半导体制冷片的极性分布相反；

8、所述循环单元包括导气管、气泵、供气管、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀和单向阀，所述出料管从上至下的管体上依次设置第一电磁阀、第二电磁阀和第三电磁阀，所述出料管在第二电磁阀和第三电磁阀之间的管体上连接有导气管和供气管，所述导气管另一端管口处的管体密封式的穿接在釜盖上的通孔中，所述供气管的另一端连接在出料管上第一电磁阀与第二电磁阀之间的管体上，所述单向阀设置在供气管上，所述气泵串联在导气管上，所述导气管上设有第四电磁阀；

9、所述供料单元包括碱溶液管、盐溶液管、雾化喷头和缓冲溶液管，所述缓冲溶液管同轴且旋转动密封式地穿接釜盖上，所述碱溶液管和盐溶液管对称地分布在缓冲溶液管的四周，并且所述碱溶液管和盐溶液管一一相配对，所述碱溶液管和盐溶液管底端管口处均设有雾化喷头，并且相配对的所述碱溶液管和盐溶液管底端的雾化喷头正相对。

10、更进一步地，所述气泵上、下两侧的导气管上分别连接第一气管、第二气管，并且所述第一气管和第二气管上均设有第五电磁阀；

11、所述温控阀的开度与温度之间成反比；

12、所述通孔在釜盖内侧的孔口处设有除湿组件，所述除湿组件包括圆管、波浪板、导热板、第二半导体制冷片、第二超声波振子和散热风扇，所述圆管与通孔同轴式地安装在釜盖的内侧，所述圆管内部密布有波浪板，并且所述波浪板沿着圆管的中轴线呈起伏状，所述圆管外侧壁上还分别对称地设有第二超声波振子和导热板，所述导热板上端的板体密封式地穿透釜盖，所述导热板处于釜盖外侧的板体上设有第二半导体制冷片，并且所述第二半导体制冷片只有其冷端与导热板之间接触，所述散热风机设置架设在第二半导体制冷片的上方；

13、所述雾化喷头高度介于圆管下端的管口与缓冲溶液管下端的管口之间，所述缓冲溶液管处于雾化喷头下端管体上均匀地分布有搅拌叶片，所述缓冲溶液管处于釜盖外侧的管体上还设有固定有与之同轴地从动齿轮，所述从动齿轮与安装在釜盖上的驱动电机输出轴上的主动齿轮相啮合，所述碱溶液管、盐溶液管和缓冲溶液管上还均设有第六电磁阀。

14、更进一步地，所述搅拌叶片的尖端均设有第一温度传感器和ph值传感器；

15、所述釜盖的内侧还可拆式的固定有第一干燥盒。

16、更进一步地，所述提升绞龙呈输入端低且输出端高的状态，所述提升绞龙的输入端与出料管的输出端连接；

17、所述清洁单元包括输送泵、进水管、出水管、滤网、水箱和回收池，所述提升绞龙的输入端、输出端分别设有进水管、出水管，所述进水管输出端的管口和出水管输入端的管口均设有滤网，所述进水管通过输送泵与水箱相连，所述出水管与回收池相连。

18、更进一步地，所述加工釜顶端的釜口处可拆卸式地固定与之匹配的端盖，所述加工釜的底端中部设有排料管，所述加工釜内部呈漏斗状，所述排料管上设有第七电磁阀；

19、所述端盖中部贯穿孔同轴且旋转动密封式地套接在提升绞龙的输出管；

20、所述干燥单元包括第二干燥盒、电加热丝和第二温度传感器，所述加工釜侧壁内部密布有电加热丝，所述第二干燥盒和第二温度传感器均设置在端盖的内侧；

21、所述研磨单元包括研磨球、搅拌板、限位环、限位套、驱动座、平面电磁铁和环形电磁铁，所述研磨球填充在加工釜的内部，所述加工釜的内侧壁上还对称地设有一组沿轴向延伸的搅拌板，所述限位环同轴式地设置在加工釜的外侧壁上，所述限位套转动连接在限位环上，所述排料管同轴且完全贯穿式地穿接在驱动座上的动力输出孔中，所述限位套和驱动座均通过支撑脚可拆卸式地固定安装在地面上，所述平面电磁铁设置在端盖的外侧面上，所述环形电磁铁设置在加工釜的外侧壁上。

22、更进一步地，所述平面电磁铁和环形电磁铁内部的线圈均采用海尔贝克阵列的方式分布，并且所述平面电磁铁通电产生的磁场呈上弱下强的状态，所述的平面电磁铁通电产生的磁场呈内强外弱的状态；

23、所述搅拌板的内部还均埋设有电动振子；

24、所述输出管上还设有第八电磁阀，所述输出管在第八电磁阀下端的管体上还设有平衡管，所述平衡管上还设有第九电磁阀。

25、更进一步地，所述第一干燥盒和第二干燥盒内部均填充有可再生吸水凝珠。

26、一种水热法制备水滑石生产线的生产工艺，包括以下步骤：

27、s1，将碱溶液管、盐溶液管、缓冲溶液管分别通过对应的供料泵与外界的碱溶液罐、盐溶液罐、缓冲溶液罐连接，在第一气管由内至外依次连接干燥器和过滤器，在第二气管上由内至外依次连接气体加热器、干燥器和过滤器，在空腔和回流管之间构成的闭合通路中预充工作液；

28、s2，外部控制器指令温控阀和流量阀打开，并指令液泵和第一半导体制冷片启动，从而使得空腔的上端不断地有指定温度的工作液输入，进而对反应釜进行预热；

29、同时，外部控制器指令第一电磁阀、单向阀打开、第四电磁阀打开，并且指令第二电磁阀、第三电磁阀和两个第五电磁阀均关闭，并指令气泵启动，从而在反应釜内部形成从下至上吹的气流；

30、同时，外部控制器指令第一超声波振子和第二超声波振子启动，并指令第二半导体制冷片和散热风扇启动；

31、s3，反应釜内部温度达到指定温度；

32、s4，外部控制器依次指令各个碱溶液管和盐溶液管上的第六电磁阀和供料泵均开启，同时指令各个雾化喷头均启动，同时指令驱动电机启动，从而让盐溶液和碱溶液充分且快速混合并获得沉淀，直至碱溶液罐和盐溶液罐中的液体耗尽；

33、s5，外部控制器指令供料泵、雾化喷头和第六电磁阀均关闭；

34、s6，外部控制器指令第一干燥盒上网孔的打开，外部控制器指令第一气管和第二气管上的第五电磁阀开启，指令气体加热器启动，从而让反应釜内部形成从下到上流动的高温干燥气流，同时外部控制器还将指令外部电源的正极、负极分别连接缓冲溶液管、反应釜的内侧壁，从而让混合溶液中的水分向着反应釜的内侧壁移动，进而与高温干燥气流、搅拌叶片配合使得混合溶液形成水在上且乳在下的分层，位于上层的水会受热会迅速蒸发，进而实现将混合溶液制成乳状溶液；

35、s7，外部控制器指令第一气管上的第五电磁阀开度减小，从而使得反应釜内部呈现指定的高温高压的状态，乳状溶液在高温高压下进行指定时长的陈化得到粗制晶体；

36、s8，外部控制器指令第二气管上的第五电磁阀关闭，指令气体加热器、第四电磁阀和气泵关闭，指令液泵、温控阀和流量阀关闭，指令单向阀关闭，指令第二电磁阀和第三电磁阀开启，指令提升绞龙启动，指令输送泵启动，指令第八电磁阀打开，从而使得粗制晶体从反应釜中进入提升绞龙并在提升绞龙内部得到清洗，然后提升绞龙将清洗干净的晶体转移到加工釜中；

37、s9，当所有晶体都转移至加工釜中后，外部控制器指令第八电磁阀、提升绞龙、输送泵、第一电磁阀、第二电磁阀和第三电磁阀关闭；

38、s10，外部控制器指令第二干燥盒上网孔打开，并指令电加热丝、驱动座、电动振子、平面电磁铁和环形电磁铁分别按照预先设定的工作模式启动并工作，从而同时实现对晶体的干燥和研磨，进而得到精制晶体粉末；

39、s11，当晶体被制成精制晶体粉末后，外部控制器指令第九电磁阀打开，指令平面电磁铁、环形电磁铁和电加热丝关闭，指令电动振子和驱动座的功率降低，然后指令第七电磁阀打开，从而将精制晶体粉末和研磨球完全排出，然后指令电动振子和驱动座关闭，然后使用者通过磁选的方式来将精制晶体粉末和研磨球快速分离，然后外部控制器指令第七电磁关闭，然后使用者将研磨球从平衡管重新送入的加工釜中，最后外部控制器指令第九电磁阀关闭。

40、更进一步地，在所述s3中，外部控制器的判断依据来自于搅拌叶片尖端的第一温度传感器；

41、在所述s4中，外部控制器在ph值传感器的配合下实时监测混合溶液的ph值，同时指令缓冲溶液管上的第六电磁阀和供料泵启动，从而对混合溶液的ph值进行精确调节，进而保持混合溶液的ph值保持在指定的范围内；

42、当混合溶液中的沉淀完全析出时，外部控制器指令供料泵继续向混合溶液注入缓冲溶液，从而使得混合溶液的ph值≥12；

43、在所述s6中，大部分水被第一干燥盒吸收，小部分的水被第一气管上的干燥器吸收；

44、在所述s7中，乳状溶液中的水分会进一步减少，同时搅拌叶片也会对粗制晶体进行一定程度的破碎；

45、在所述s8中，清洗粗制晶体的废水会集中汇流到回收池中，使用者将回收池中的废水进行净化处理后重新补充到水箱中；

46、在所述s10中，晶体中的水分会被第二干燥盒完全吸收；

47、平面电磁铁的作用在于不断提升研磨球的垂直高度，从而避免研磨球集中在加工釜的底部；

48、环形电磁铁的作用在于不断调整研磨球在加工釜内部径向上的位置，从而避免研磨球集中在加工釜的中轴线处；

49、电动振子的作用在于让搅拌板产生与晶体固有频率一致的震动，从而让晶体产生共振来配合研磨球使得晶体进一步被粉碎；

50、s1～s7的过程可以与s9～s11的过程同时进行。

51、与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：

52、本发明通过增加依次设置的反应组件、转运组件和加工组件；反应组件包括反应釜以及设置在反应釜上的温控单元、循环单元、供料单元；转运组件包括提升绞龙和设置在提升绞龙上的清洁单元；加工组件包括加工釜以及设置在加工釜上的干燥单元和研磨单元。此外，反应釜的釜盖内侧还设有除湿组件和第一干燥盒，搅拌叶片的尖端均设有第一温度传感器和ph值传感器；气泵上、下两侧的导气管上分别连接第一气管、第二气管；并且所述第一气管和第二气管上均设有第五电磁阀；搅拌板的内部还均埋设有电动振子的设计。

53、这样外部控制器便可以通过反应组件就能依次实现传统水热法制取水滑石中沉淀、抽滤和陈化这三个工序，然后通过转运组件同时完成清洗和转运工序，最后通过加工组件同时完成干燥和研磨粉碎工序。

54、从而达到有效地降低水热法制取水滑石的生产成本，同时还有效地提升水热法制取水滑石的生产效率。