一种多能量场耦合的物料预分离装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种多能量场耦合的物料预分离装置，尤其适用于固液分离领域使用。


背景技术：

2.随着环境治理、矿物分选、固废综合利用方面的政策需求与技术要求，实现分离过程中物料的强化传质与高效分离配套装备与技术具有重要意义。
3.强制机械搅拌过程是一个多组分、多尺度的复杂多相流体系，其实质反应的是在装置内通过强烈的机械搅拌提供较高的搅拌能，在宏观尺度促进固体物料悬浮、分散、循环，在介质尺度基于湍流效应实现流体剪切，进而实现调浆体系内动量、质量及能量的传递，可以在微观尺度上改变颗粒表面的微观作用力，实现颗粒间的分离。
4.超声波的作用主要表现在化学及物理两个方面，物理过程主要是在介质中高强度波的机械效应，而化学过程是液体中超声空化作用引起的声化学效应。超声波的应用，是基于充分利用与高振幅相关的非线性效应进行的，如辐射压力、流动、空化、固体中的位错等。超声波在固体悬浮液中会产生空化气泡，当气泡破裂时，在短时间内会使一定区域产生高温高压、强冲击波等，促使相界面的更新及发生振动，从而加强固液相之间的传质作用。
5.基于在气-固-液多相环境中物质强化分离与反应的目的，旨在开发一种多能量场耦合的强化分离装置。通过超声处理及强制机械搅拌，对物料浆液进行预处理。利用产生的超声空化作用、机械效应、热效应等，可以加快固体相与水相之间的物质交换。


技术实现要素：

6.实用新型目的：针对现有技术的不足之处，体用一种多能量场耦合的物料预分离装置，可广泛应用于环境治理、矿物加工、固废处置、材料加工等多个领域，通过设计一种可以实现多能量场耦合的反应装置，对反应物料实现高效反应与预分离，为反应与物质分离提供关键技术与装置；
7.为实现上述技术目的，本实用新型的一种多能量场耦合的物料预分离装置，包括筒状的装置外壳和电气控制箱；装置外壳的顶部密封连接顶盖，顶盖上方中心处设有动力系统，顶盖位于动力系统一侧上开有用以投料的固体加料口，固体加料口在顶盖上可以通过开启或关闭形成装置外壳内的开放与封闭，顶盖下方位于装置外壳内设有超声探头和加压装置接口，装置外壳内设有将装置外壳内腔分隔成上下两个腔室的筛网层，上腔室内设有搅拌装置，搅拌装置两侧位于装置外壳侧壁上围绕搅拌装置设有一圈多个挡板，上腔体顶部侧壁上设有液体负压加料器，下腔室内设有加热装置，下腔室的侧壁设有排料口。
8.进一步，动力系统包括减速装置和电机，其中电机通过皮带与减速装置连接，减速装置通过转轴与搅拌装置连接，反应过程中通过强化能量输入与流场控制增强物质间的分离与介质间的反应。
9.进一步，所述搅拌装置包括与减速装置连接的转轴，转轴穿过顶盖设置悬在装置
外壳的上腔室内，转轴从上向下分别设有搅拌叶片a，搅拌叶片b和搅拌叶片c，其中搅拌叶片a为增强剪切力的锚式结构，叶片结构中间厚边缘薄，对尺寸较大的固体物料进行剪切破碎；搅拌叶片b为开启式涡轮搅拌结构，搅拌叶片b与挡板配合增强搅拌作用，加快物质间的接触与、碰撞、分离；搅拌叶片c为推进式搅拌结构，对装置外壳底部的流体产生一定的推力，加速物质间的沉降与筛分。
10.进一步，液体负压加料器为方便浆料输送装置对接的连接结构以形成负压状态实现自动加料；液体负压加料器和排料口均为电气控制箱控制开关结构。
11.进一步，挡板的设置高度仅包围搅拌叶片b和搅拌叶片c，并不包围搅拌叶片a，同时位于搅拌叶片b和搅拌叶片c之间，以及搅拌叶片c下方处还分别设有延长的债挡板，从而将搅拌叶片b和搅拌叶片c产生的旋流进行分隔，以免相互干扰。
12.进一步，加热装置温度≤60℃，单次反应时间10-30min；搅拌装置针对高粘度的反应流体机械搅拌速率为60-90r/min，搅拌装置针对一般流体反应过程中机械搅拌速率为100-350 r/min。
13.有益效果：
14.1、通过强制搅拌、热处理、超声等单一能量场或多能量场耦合实现反应介质的高效传质与强化分离；
15.2、装置可以广泛应用于废纸脱墨、固废分离、生物质预处理、浮选调浆、废水处理、化工热反应、过滤、筛分等领域；
16.3、通过三段式搅拌装置设计，通过不同高度段叶片结构优化选择形成了多维立体结构式的流场强化模式，可以满足多粒径、多种类物质间的表界面强化碰撞分离及颗粒内部强化传质。
附图说明
17.图1为本实用新型多能量场耦合的物料预分离装置结构示意图，
18.图2为本实用新型多能量场耦合的物料预分离装置顶盖的俯视图。
19.图中：1-顶盖，2超声探头，3、装置外壳，4、搅拌叶片a，5、挡板，6、搅拌叶片b，7、搅拌叶片c，8、筛网层，9、电气控制箱，10、减速装置，11、电机，12、液体负压加料器，13、排料口，14、固体加料口，15、加压装置接口。
具体实施方式
20.下面结合附图对本实用新型的实施例做进一步说明：
21.如图1所示，本实用新型的多能量场耦合的物料预分离装置，包括筒状的装置外壳3和电气控制箱9；装置外壳3的顶部密封连接有顶盖1，顶盖1上方中心处设有动力系统，动力系统包括减速装置10和电机11，其中电机11通过皮带与减速装置10连接，减速装置10通过转轴与搅拌装置连接，反应过程中通过强化能量输入与流场控制增强物质间的分离与介质间的反应；顶盖1位于动力系统一侧上开有用以投料的固体加料口14，固体加料口14在顶盖上可以通过开启或关闭形成装置外壳3内的开放与封闭，顶盖1下方位于装置外壳3内设有超声探头2和加压装置接口15，装置外壳3内设有将装置外壳3内腔分隔成上下两个腔室的筛网层8，上腔室内设有搅拌装置，搅拌装置两侧位于装置外壳3侧壁上围绕搅拌装置设
有一圈多个挡板5，上腔体顶部侧壁上设有液体负压加料器12，下腔室内设有加热装置，下腔室的侧壁设有排料口13。
22.所述搅拌装置包括与减速装置10连接的转轴，转轴穿过顶盖1设置悬在装置外壳3的上腔室内，转轴从上向下分别设有搅拌叶片a4，搅拌叶片b6和搅拌叶片c7，其中搅拌叶片a4为增强剪切力的锚式结构，叶片结构中间厚边缘薄，对尺寸较大的固体物料进行剪切破碎；搅拌叶片b6为开启式涡轮搅拌结构，搅拌叶片b6与挡板5配合增强搅拌作用，加快物质间的接触与、碰撞、分离；搅拌叶片c7为推进式搅拌结构，对装置外壳3底部的流体产生一定的推力，加速物质间的沉降与筛分。挡板5的设置高度仅包围搅拌叶片b6和搅拌叶片c7，并不包围搅拌叶片a4，同时位于搅拌叶片b6和搅拌叶片c7之间，以及搅拌叶片c7下方处还分别设有延长的债挡板，从而将搅拌叶片b6和搅拌叶片c7产生的旋流进行分隔，以免相互干扰。搅拌叶片4主要起到对物料的高效剪切与层流状态搅拌。搅拌叶片6在中部与挡板5结合形成高速搅拌与物料混合。搅拌叶片7主要通过增大循环速率增强流场，产生的轴向推力对分离后需要过滤的物料增强推力，通过筛网层8实现沉降与筛分。
23.液体负压加料器12为方便浆料输送装置对接的连接结构以形成负压状态实现自动加料；液体负压加料器12和排料口13均为电气控制箱9控制开关结构。
24.电气控制箱9可以通过程序写入实现对装置功能的控制，主要包括：机械搅拌开关、转速、时间的控制；超声探头2开启、频率、时间的设置；加热系统开关、升温速率、控温时间的控制；液体负压加料器12的开启与关闭；固体加料口14的开启与封闭；排料口13的开启与关闭；
25.本装置内部可以进行废纸脱墨、固废分离、生物质预处理、浮选调浆、废水处理、化工热反应、过滤、筛分等；
26.使用时：当装置外壳3内部的反应物为低浓度、低粘度的溶液或浆料时，直接开启液体负压加料器12顶部的漏斗顶盖进行加料，反应物为高浓度、高粘度的溶液或浆料时，将装置内部封闭，先通过排料口13连接空压机在装置内部形成负压后关闭排料口13，将液体负压加料器12连接外部的物料存储装置实现加料；液体负压加料器12连接到装置内部的管路高度不低于装置外壳3内部高度的4/5；
27.装置内部加料完成后，关闭液体负压加料器12与排料口13，通过开启固体加料口14形成常压反应环境，利用加压装置接口15对接加压系统并实时调节压力与检测压力，满足不同物料分离过程中的实际需求。
28.如果物料是粒径较大的固体，需要通过固体加料口14开启后加入定量的物料，通过液体负压加料器12加水后混合配料，然后根据反应条件控制反应；
29.使用时超声探头2与加热同时开启时，温度≤60℃，单次反应时间10-30min；高粘度的反应流体机械搅拌速率为60-90r/min，一般流体反应过程中机械搅拌速率为100-350 r/min。