一种利用超声空化效应制取超细氧化铌的装置的制作方法

1.本实用新型属于化工设备技术领域，具体涉及一种利用超声空化效应制取超细氧化铌的装置。


背景技术：

2.氧化铌的制备方法多采用湿法冶金工艺，其中氟铌酸水溶液与碱性反应物的中和沉淀反应是影响成品粒度的关键步骤。为实现反应均匀化，并控制氧化铌产品的粒度，现有技术是采用密闭容器中以氨气通入搅拌状态下的铌液进行均匀接触并发生中和反应，虽然可以抑制颗粒团聚生长，得到粒度均匀细小的产物，但是，由于液、气两种反应物不能混合成单一相态，因此由铌液与氨气组成的非均相系统的反应速率受到液、气接触面积的影响，只能靠搅拌方式加快接触反应，一定程度上限制了中和沉淀的反应速度，影响超细氧化铌的生产效率。


技术实现要素：

3.为了克服上述现有技术的不足，本实用新型提供了一种利用超声空化效应制取超细氧化铌的装置，解决了中和沉淀工艺影响超细氧化铌生产效率的技术难题。
4.本实用新型通过以下技术方案实现：一种利用超声空化效应制取超细氧化铌的装置，包括反应罐、超声换能器、基架、软管、氨气源、真空泵、放料阀、压力表。其中，反应罐可承受一定范围内的内部压力，并放置于基架上方，且在垂直方向上不作固定；多个超声换能器固定于反应罐下方，并以其产生超声波的振动方向对准上方反应罐。反应罐的顶部设有加料阀与压力表，其内部通过软管连接至氨气源，同时通过另一软管连接至真空泵。氨气源内储存一定压力的压缩氨气，并设有压力阀。在反应罐空腔状态下，操作人员先开启真空泵抽干罐内空气，而后打开加料阀注入一定比例的氟铌酸溶液(以下简称铌液)，同时调节压力阀，使氨气源以一定压强的氨气充入反应罐，在气压作用下与罐内铌液初步混合；当压力表显示的压强达到设定值时，关闭压力阀并启动超声换能器，利用超声空化效应对非均相反应的促进作用，加速氨气与铌液之间的扩散速度，使氨气与铌液的接触面积急剧提升，加快反应沉淀物的形成；同时，在压力罐形成的密闭压力空间内，超声空化气泡崩溃时产生的巨大冲击微射流对于中和沉淀物的细化也能起到促进作用，从而得到理想的反应沉淀产物，而后打开放料阀将反应产物排出、过滤，并经后处理工序，最终得到超细氧化铌产品。
5.本实用新型的有益效果是：本实用新型通过利用超声空化效应实现氨气
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铌液非均相系统的均匀混合，使液
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气接触面积迅速增大，同时利用反应罐压力封闭式空间提高单位体积内的氨气浓度，在空化气泡产生的振荡、激波促进作用下，使中和反应速率急剧提升，突破了中和沉淀制取氧化铌中间产物的速率瓶颈，提高超细氧化铌的生产效率。
附图说明
6.图1为本实用新型的装配示意图。
7.图中：1、反应罐，11、加料口，2、超声换能器，3、基架，4、软管，5、氨气源，51、压力阀，6、真空泵，7、放料阀，8、压力表。
具体实施方式
8.下面通过附图及实施例，对本实用新型的技术方案作进一步描述。
9.如图1所示，一种利用超声空化效应制取超细氧化铌的装置，包括反应罐1、超声换能器2、基架3、软管4、氨气源5、真空泵6、放料阀7。所述反应罐1可承受一定范围内的内部气压，并于其顶部设有加料口11；三个所述的超声换能器2固定于反应罐1底面之下，并可产生沿垂直方向振动的超声波；所述基架3固定于地面之上，其上方放置反应罐1，两者不作垂直方向上的固定；氨气源5、真空泵6均固定于地面之上，且通过软管4与反应罐1连接；氨气源5内储存一定压力的压缩氨气，并于其顶部设有调控气压的压力阀51；所述放料阀7设置于反应罐1底部，用于排出反应产物；所述压力表8设置于反应罐1上端，用于显示罐内气压。
10.本实用新型的具体工作流程如下：
11.步骤一：初始状态下，检查反应罐1密封性并关闭加料口12，开启真空泵5将反应罐1内空气抽尽，而后利用送料设备插入加料口12，开启加料口12并注入含有氟铌酸的定量铌液，再次关闭加料口。
12.步骤二：打开并调节压力阀51，使氨气源5内的压缩氨气以一定压强充入反应罐1，待压力表8显示气压达到设定值，关闭压力阀51停止充气。
13.步骤三：开启全部超声换能器6使其产生垂直方向的超声波，当声压达到一定值时，铌液在超声振动方向的负压区产生无数个微小气泡，而后在正压区迅速闭合，由于空化气泡产生巨大的瞬时冲击振荡，反应罐1内的压缩氨气与铌液的接触部分急剧扩散，加速了非均相反应物间的均匀混合，增大氨气与铌液反应物之间的接触面积，从而提高液体
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气非均相系统的反应速度，使中和反应在极短时间内完成，并得到含有氢氧化铌沉淀物。
14.步骤四：当达到设定时间，中和反应实施完毕，继续开启超声换能器2使其保持工作状态，使超声空化效应产生的微射流冲击对中和反应产物中的固态颗粒进行破碎，进一步控制中间沉淀物的粒度规格；持续一段时间后，关闭超声换能器2并静置片刻使反应产物充分沉淀，而后打开放料阀7放料，得到含有氢氧化铌的中和沉淀物，最后经过过滤、干燥、烘干及煅烧等工艺，得到粒度超细的高规格氧化铌产品。
15.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，而非以此限制本实用新型的实施范围，凡熟悉此项技术者，利用本实用新型的技术特征所作的各种变更及替换，都应涵盖于本实用新型权利要求书所界定的保护范围之内。


技术特征：
1.一种利用超声空化效应制取超细氧化铌的装置，包括反应罐、超声换能器、基架、软管、氨气源、真空泵、放料阀，其特征在于：所述反应罐内盛放氟铌酸溶液，并放置于所述基架的上方，所述超声换能器固定安装于反应罐下方，反应罐通过软管连接至氨气源，同时通过另一软管连接至真空泵，使反应罐内的空气可通过真空泵排出，氨气源可提供一定压力的氨气，并充入反应罐内，通过开启超声换能器，使铌液在超声空化效应的促进作用下与氨气发生中和反应。2.如权利要求1所述的一种利用超声空化效应制取超细氧化铌的装置，还包括压力表，其特征在于，所述压力表设置于所述反应罐的外壁处，用于显示反应罐内的气压。3.如权利要求1所述的一种利用超声空化效应制取超细氧化铌的装置，其特征在于：所述反应罐上设有加料口，所述加料口具有开闭功能，开启时用于添加铌液物料，关闭时用于保持反应罐内的气压。4.如权利要求1所述的一种利用超声空化效应制取超细氧化铌的装置，其特征在于：所述氨气源上设有压力阀，具有控制输出气压的功能。

技术总结
一种利用超声空化效应制取超细氧化铌的装置，包括反应罐、超声换能器、基架、软管、氨气源、真空泵、放料阀。其中，反应罐内盛放含有氟铌酸水溶液的铌液，并放置于所述基架的上方，超声换能器固定安装于反应罐下方，反应罐通过软管连接至氨气源，同时通过另一软管连接至真空泵，使反应罐内的空气可通过真空泵排出，同时氨气源可提供一定压力的氨气，并充入反应罐内，并通过开启超声换能器，使铌液在超声空化效应的促进作用下与氨气发生中和反应，利用超声空化效应实现氨气


技术研发人员：梅龙宝 梁粱 孙思聪 梁昌明
受保护的技术使用者：江西海协稀有金属材料有限公司
技术研发日：2020.10.21
技术公布日：2021/9/14