CN119327632A - 膨润土浆液浓缩装置及浓缩方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及膨润土加工技术领域，具体提供了一种膨润土浆液浓缩装置及浓缩方法。该浓缩装置包括：转筒、进料组件和收集组件。其中，转筒可绕轴线转动；转筒包括自上而下设置的溢流部和分离部，溢流部设置为倒置的锥形面，分离部设置为正置的锥形面。进料组件的上料口连通转筒外部，进料组件的出料口位于转筒内部且朝向分离部的筒壁设置。收集组件分别连通转筒的上下两侧端部。本发明解决了低浓度膨润土浆液连续浓缩的问题，相较于现有的浓缩装置效率更高且能够连续进行。结构简单成本更低，在实现较好分离浓缩效果的同时能够避免物料堵塞。

Description

膨润土浆液浓缩装置及浓缩方法

技术领域

本发明创造涉及膨润土加工技术领域，特别是涉及一种膨润土浆液浓缩装置及浓缩方法。

背景技术

天然膨润土矿纯度较低，需要进行提纯加工后使用。膨润土具有极强的吸湿性和膨胀性能够吸附自身体积8至15倍的水量，并膨胀数倍，在水介质中分散成胶凝状和悬浮状。

湿法提纯是利用膨润土的吸湿性将其投入水中，有用矿物在水中吸水、崩解、膨胀形成悬浮体；而杂质矿物遇水颗粒度不变且悬浮性差。通过筛分、离心将杂质分离实现提纯。

膨润土浆液浓度过高时流动性低，不易与杂质离心分离。因此湿法提纯过程中浆液浓度较低，与杂质分离完成提纯后仍存在大量的水。由于膨润土良好的悬浮性，难以通过沉降或压滤的方式浓缩，提纯后的浆液缺少能够连续进行的高效率的浓缩装置。

发明内容

本发明创造实施例提供的一种膨润土浆液浓缩装置及浓缩方法，至少解决膨润土浆液提纯后连续浓缩的问题。

一方面，本发明创造实施例提供的一种膨润土浆液浓缩装置，包括：转筒、进料组件和收集组件；

所述转筒可绕轴线转动；所述转筒包括自上而下设置的溢流部和分离部，所述溢流部设置为倒置的锥形面，所述分离部设置为正置的锥形面；

所述进料组件的上料口连通所述转筒外部，所述进料组件的出料口位于所述转筒内部且朝向所述分离部的筒壁设置；

所述收集组件分别连通所述转筒的上下两侧端部。

本发明创造实施例提供的一种膨润土浆液浓缩装置，所述进料组件包括进料管和物料分布器，所述进料管外接压力控制装置；

所述进料管的一端设置为所述上料口，所述进料管的另一端设置为分料口；

所述物料分布器包括导料管，所述导料管的一端与所述进料管的分料口连通，所述导料管的另一端设置为所述出料口。

本发明创造实施例提供的一种膨润土浆液浓缩装置，所述进料管沿所述转筒的轴线设置，且自上而下穿设于所述转筒内；所述导料管沿所述转筒横截面的径线方向延伸。

本发明创造实施例提供的一种膨润土浆液浓缩装置，所述导料管为多个；多个所述导料管沿所述转筒横截面的圆周方向等间距设置。

本发明创造实施例提供的一种膨润土浆液浓缩装置，在所述转筒横截面的径线方向上，所述导料管的延伸长度与所述转筒的截面半径之比大于等于0.5，且小于等于0.8。

本发明创造实施例提供的一种膨润土浆液浓缩装置，所述分离部包括连接段和导料段；

所述导料段设置于所述分离部的下端部，所述连接段设置于所述导料段和所述溢流部之间；

所述连接段和所述导料段均设置为向下张开的锥形面；所述连接段的锥度小于所述导料段的锥度；所述进料组件的出料口朝向所述导料段的筒壁设置。

本发明创造实施例提供的一种膨润土浆液浓缩装置，所述收集组件包括出料调节件和第一下料通道；

所述出料调节件包括可相对转动的内圈和外圈，所述内圈连接所述分离部的下端部，所述内圈同轴设置于所述外圈的内部，且与所述外圈的内壁贴合；

所述内圈和所述外圈均设置有过料通孔；

所述第一下料通道连通所述过料通孔。

本发明创造实施例提供的一种膨润土浆液浓缩装置，所述膨润土浆液浓缩装置还包括导流板，所述导流板设置于所述出料调节件下方，所述导流板设置为倒置的锥形面；所述导流板设置有过液通孔。

本发明创造实施例提供的一种膨润土浆液浓缩装置，所述收集组件还包括第二下料通道，所述溢流部通过第二下料通道连接清液出口。

另一方面，本发明创造实施例还提供一种膨润土浆液浓缩方法，所述方法通过上述任一实施例中的膨润土浆液浓缩装置实现，所述方法包括，

通过所述进料组件的上料口通入待浓缩的膨润土浆液；

驱动件驱动所述转筒转动，同时待浓缩的膨润土浆液通过所述出料口进入所述转筒的分离部；

所述转筒带动筒内浆料转动，浆料中的固态颗粒物在离心力作用下沿所述分离部的筒壁向下移动，浆料中的清液在离心力作用下储存于所述转筒内部，并由所述溢流部溢出；

所述收集组件分别收集所述固态颗粒物和所述清液，所述固态颗粒物为浓缩后的膨润土浆液。

本发明创造实施例提供的膨润土浆液浓缩装置及浓缩方法，解决了低浓度膨润土浆液连续浓缩的问题，相较于现有的浓缩装置效率更高且能够连续进行。结构简单成本更低，在实现较好分离浓缩效果的同时能够避免物料堵塞。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是本发明创造的实施例的膨润土浆液浓缩装置的结构示意图。

图2是本发明创造的实施例的膨润土浆液浓缩装置的俯视图。

图3是本发明创造的实施例的出料调节件的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

1—转筒；11—溢流部；12—分离部；1201—连接段；1202—导料段；21—进料管；2101—上料口；2102—分料口；22—物料分布器；2201—导料管；2202—出料口；3—机壳；4—电机；5—出料调节件；51—内圈；52—外圈；53—过料通孔；6—第一下料通道；7—导流板；8—第二下料通道；81—清液出口。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

目前膨润土的提纯方法主要包括干法提纯和湿法提纯。其中干法提纯是利用有用矿物与杂质矿物的硬度差异，在粉磨过程中杂质不易磨碎，通过分级将粗颗粒的杂质分离出来，实现提纯效果。对于膨润土矿而言干法工艺提纯效果较差。

湿法工艺是膨润土投入水中，形成粒度5微米以下的悬浮体且粘度较高，而杂质悬浮性差，通过筛分、离心等方法分离提纯。为确保提纯效果，膨润土浆液需要具备一定流动性，因此通过降低浓度解决膨润土胶体粘度较高对浆液流动性的影响问题。经本案发明人研究发现，提纯后的浆液浓度大多在6%以下。

现有技术中可以通过蒸发去除浆液中的水分，但蒸发方式干燥时间长，效率较低且成本较高。通过离心机浓缩浆液后再进行蒸发虽然能够缩短蒸发时间，但一方面，离心机间断的生产方式使得膨润土浆液只能分批次浓缩，无法连续生产；另一方面，现有部分离心机筒壁上穿孔用于离心液体，不适配膨润土浆液的物料特性，极易造成堵塞。

参照图1至图3所示，本申请提供了一种膨润土浆液浓缩装置。用于湿法工艺提纯膨润土后进行浆液浓缩，连续高效地浓缩膨润土浆液去除水分，控制生产成本。将浆液浓度快速提高至30%左右。本申请结构简单，可调节性强，能够适应不同浓度原料的加工需求。

参照图1所示，所述膨润土浆液浓缩装置包括机壳3、转筒1、进料组件和收集组件。在机壳3内部，进料组件用于向转筒1内添加浆料，经转筒1转动分离后由收集组件收集浓缩后的膨润土浆液。

具体地，转筒1能够绕轴线转动，转筒1上下两端通过转轴固定于机壳3。转筒1下端的转轴连接电机4，由电机4提供动力驱动转筒1高速转动。电机4优选设置为变频电机。

参照图1所示，转筒1包括自上而下设置的溢流部11和分离部12，溢流部11设置为倒置的锥形面，分离部12设置为正置的锥形面。进料组件朝向转筒1的筒壁泵出浆料至分离部12，转筒1转动时依靠离心力作用分离密度不同的固体和清液，锥形面的设置能够便于固体和清液的收集。

进一步地，在本申请的一种优选实施方式中，参照图1所示，分离部12包括连接段1201和导料段1202；导料段1202设置于分离部12的下端部，连接段1201设置于导料段1202和溢流部11之间。连接段1201和导料段1202均设置为向下张开的锥形面，连接段1201的锥度小于所述导料段1202的锥度。

浆料中的固体颗粒物和水在转筒1内部高速转动，由于重量和密度差异，在离心力作用下固体颗粒物移动至转筒1四周的筒壁，而清液存留在转筒1中心。转筒1横截面的半径越大，转动时离心力越大，因此靠近分离部12下端部的固体颗粒更便于收集。

将分离部12设置为锥度不同的连接段1201和导料段1202，能够避免单一锥度的锥形面对转筒1尺寸和占用空间的限制：若分离部12锥度过大，则同样的高度转筒1占用空间较多；若分离部12锥度过小，在同样的高度下又会导致离心效果较差。分离部12两段锥形面的设置，既能够合理化转筒1的占用空间，又能实现较好的分离效果。

优选地，连接段1201的锥角设置为10°至20°；导料段1202的锥角设置为20°至40°。连接段1201分离固体和清液后，导料段1202提供更大的离心力便于固体颗粒沿半径更大的方向导出并收集。

需要说明的是，浓缩过程中转筒1内部被固体颗粒物和清液填充，固体颗粒物集中在筒壁，且更多位于转筒1下端部的筒壁。清液位于转筒1内部的中心并随着累积不断增多，清液的水位不断升高后由溢流部11溢出并收集。

溢流部11设置为倒锥体，一方面便于清液溢出收集；另一方面与分离部12的正置的锥体相配合，在转动过程中保持转筒1的平衡。由于固体物料集中在下端部，使得转筒1内下端重上端轻，形成类似陀螺的转动效果，在高速转动时也能够保持结构稳定可靠。优选地，溢流部11的锥角设置为40°至60°；转筒1的转速小于3000rpm。

具体地，参照图1所示，进料组件包括进料管21和物料分布器22。其中，进料管21外接压力控制装置，压力控制装置控制进料组件的管内压力，与转筒1的转速相配合控制浆料分离速率。

进料管21沿转筒1的轴线设置，且自上而下穿设于转筒1内。进料管21的一端设置为上料口2101，上料口2101连通转筒1外部用于通入待浓缩的膨润土浆料；进料管21的另一端设置为分料口2102，分料口2102与物料分布器22连通。

接续，物料分布器22包括导料管2201，导料管2201的一端与进料管21的分料口2102连通，导料管2201的另一端设置为出料口2202，出料口2202位于转筒1内部且朝向导料段1202的筒壁设置。出料口2202设置为倾斜角度45°至60°的斜面，且上端距离筒壁更近，使物料泵出时更易到达筒壁。

导料管2201沿转筒1横截面的径线方向延伸，且设置有多个。多个导料管2201沿转筒1横截面的圆周方向等间距设置，呈伞骨型向外均匀泵出浆料，使浆料能够均匀分布于转筒1的筒壁。

需要说明的是，参照图1所示，在转筒1横截面的径线方向上，导料管2201的延伸长度与转筒1的截面半径之比大于等于0.5，且小于等于0.8。导料管2201相较于转筒1截面半径的比例较大时，物料在转筒1内可移动的空间较小，分离效果不足且极易堵塞在出料口2202。导料管2201相较于转筒1截面半径的比例较小时，出料口2202距离筒壁较远，进入转筒1内的浆料难以移动至筒壁，不便分离和收集。

具体地，参照图1所示，收集组件分别连通转筒1的上下两侧端部用于收集清液和固体颗粒物。收集组件包括出料调节件5，第一下料通道6和第二下料通道8。

其中，参照图2和图3所示，出料调节件5包括两层嵌套设置的多孔环，具体包括可相对转动的内圈51和外圈52，内圈51连接分离部12的下端部，内圈51同轴设置于外圈52的内部，且与外圈52的内壁贴合；内圈51和外圈52均设置有过料通孔53。转动外圈52时，内外圈的过料通孔53相错设置，通过过料通孔53的错位度控制固体颗粒物出口的大小，进而控制出料速度，实现控制浓缩目的。

在一些实施方式中，出料调节件5也可以设置为外圈52固定，内圈51转动产生相对移动。内外圈的过料通孔53优选设置为孔径一致，便于错位度调节。

第一下料通道6的一端连通出料调节件5的过料通孔53，另一端设置于收集盒上方。第一下料通道6用于浓缩浆料导出。

第二下料通道8的一端连通溢流部11，另一端连接清液出口81。第二下料通道8用于清液导出。

具体地，参照图1所示，膨润土浆液浓缩装置还包括导流板7，导流板7设置于出料调节件5下方，导流板7设置为倒置的锥形面。该浓缩装置在使用时固体颗粒堆积于转筒1下部侧壁，参照图1所示，以右侧箭头所示为例，箭头方向为清液的移动路径，清液在物料分布器22下方围绕转筒1的轴线高速转动形成涡旋，导流板7的锥形设置配合清液流动形态实现清液与外周固体颗粒的隔离。图1中左侧清液在筒内的流向与右侧对称，不再赘述。

接续，导流板7的上端部半径小于导料管2201半径，避免导流板7内的清液影响进料组件的浆液泵出。导流板7上设置有过液通孔，过液通孔用于平衡导流板7内外的液体压力。在一些实施方式中，过液通孔设置为直径5mm至10mm的圆孔。在一些实施方式中，导流板7上也可以设置宽度2mm至8mm的窄缝替代过液通孔。

另一方面，本申请实施例还提供一种膨润土浆液浓缩方法，该方法通过上述膨润土浆液浓缩装置实现，由于前文已经对浓缩装置的技术效果进行了详细描述，此处不再赘述。

该浓缩方法包括：

通过进料组件的上料口2101通入低浓度的待浓缩的膨润土浆液，并通过压力控制装置控制进料管21内的压力。

低浓度浆液自上而下流动，通过物料分布器22的出料口2202进入转筒1的分离部12。

变频电机作为驱动件驱动转筒1转动，并带动筒内的浆料同步转动。

浆料中的固态颗粒物在离心力作用下移动至四周筒壁，并沿分离部12的筒壁向下移动，进入转筒1底部的出料调节件5，并由其控制出料速度，最终通过第一下料通道6进入收集盒。固态颗粒物为浓缩后的含水量更少、浓度更高的膨润土浆液。

浆料中的清液在离心力作用下储存于转筒1内部，并随转筒1转动产生涡旋。随着通入的浆料增多，离心得到的清液逐渐增多并填充于转筒1内部，筒内清液压力逐渐增大，在压力作用下穿过导流板7上的过液通孔，再穿过物料分布器22中导料管2201之间的间隙向上移动至溢流部11，并由溢流部11溢出；最终通过第二下料通道8由清液出口81排出收集。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。

以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种膨润土浆液浓缩装置，其特征在于，包括：转筒、进料组件和收集组件；

所述转筒可绕轴线转动；所述转筒包括自上而下设置的溢流部和分离部，所述溢流部设置为倒置的锥形面，所述分离部设置为正置的锥形面；

所述进料组件的上料口连通所述转筒外部，所述进料组件的出料口位于所述转筒内部且朝向所述分离部的筒壁设置；

所述收集组件分别连通所述转筒的上下两侧端部。

2.根据权利要求1所述的膨润土浆液浓缩装置，其特征在于，所述进料组件包括进料管和物料分布器，所述进料管外接压力控制装置；

所述进料管的一端设置为所述上料口，所述进料管的另一端设置为分料口；

所述物料分布器包括导料管，所述导料管的一端与所述进料管的分料口连通，所述导料管的另一端设置为所述出料口。

3.根据权利要求2所述的膨润土浆液浓缩装置，其特征在于，所述进料管沿所述转筒的轴线设置，且自上而下穿设于所述转筒内；所述导料管沿所述转筒横截面的径线方向延伸。

4.根据权利要求3所述的膨润土浆液浓缩装置，其特征在于，所述导料管为多个；多个所述导料管沿所述转筒横截面的圆周方向等间距设置。

5.根据权利要求3所述的膨润土浆液浓缩装置，其特征在于，在所述转筒横截面的径线方向上，所述导料管的延伸长度与所述转筒的截面半径之比大于等于0.5，且小于等于0.8。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的膨润土浆液浓缩装置，其特征在于，所述分离部包括连接段和导料段；

所述导料段设置于所述分离部的下端部，所述连接段设置于所述导料段和所述溢流部之间；

所述连接段和所述导料段均设置为向下张开的锥形面；所述连接段的锥度小于所述导料段的锥度；所述进料组件的出料口朝向所述导料段的筒壁设置。

7.根据权利要求1所述的膨润土浆液浓缩装置，其特征在于，所述收集组件包括出料调节件和第一下料通道；

所述出料调节件包括可相对转动的内圈和外圈，所述内圈连接所述分离部的下端部，所述内圈同轴设置于所述外圈的内部，且与所述外圈的内壁贴合；

所述内圈和所述外圈均设置有过料通孔；

所述第一下料通道连通所述过料通孔。

8.根据权利要求7所述的膨润土浆液浓缩装置，其特征在于，所述膨润土浆液浓缩装置还包括导流板，所述导流板设置于所述出料调节件下方，所述导流板设置为倒置的锥形面；所述导流板设置有过液通孔。

9.根据权利要求1所述的膨润土浆液浓缩装置，其特征在于，所述收集组件还包括第二下料通道，所述溢流部通过第二下料通道连接清液出口。

10.一种膨润土浆液浓缩方法，其特征在于，所述方法通过如权利要求1至9中任一项所述的膨润土浆液浓缩装置实现，所述方法包括，

通过所述进料组件的上料口通入待浓缩的膨润土浆液；

驱动件驱动所述转筒转动，同时待浓缩的膨润土浆液通过所述出料口进入所述转筒的分离部；

所述转筒带动筒内浆料转动，浆料中的固态颗粒物在离心力作用下沿所述分离部的筒壁向下移动，浆料中的清液在离心力作用下储存于所述转筒内部，并由所述溢流部溢出；

所述收集组件分别收集所述固态颗粒物和所述清液，所述固态颗粒物为浓缩后的膨润土浆液。