一种锂皂石合成设备的制作方法

1.本实用新型涉及一种锂皂石合成设备，属于锂皂石合成技术领域。


背景技术：

2.锂皂石是一种含镁、锂、硅的粘土矿物，也称硅酸镁锂，属蒙脱石、蛭石族中的蛭石亚族，晶体结构为三八面体型；一般为灰白色，无毒、无味，无刺激性，具有纳米特性，质地细腻，硬度小而具滑感；锂皂石加入水中，能很快膨胀，形成包含大量水网络结构的凝胶，具有优异的触变性、分散性、悬浮性和增稠性；因此，锂皂石可做为多种涂料、化妆品、医药、增稠剂、分散剂、悬浮剂、烟雾剂、乳胶稳定剂、橡胶胶乳等使用；但是由于矿化周期长，矿化条件苛刻等原因，天然锂皂石在自然界极为稀缺，世界上拥有该矿产并能长期开采的只有美国加州的汉克托等少数地区；并且天然产出的锂皂石杂质含量较高，难以提纯，不能满足特殊工业的要求；而人工合成的锂皂石纯度高，组成稳定，可以代替天然锂皂石。
3.人工合成锂皂石的传统方式是水热合成法，需要先将各种物料按一定计算比例制成前体泥浆，再将其加入水热反应釜，温度200℃，压力16个大气压下至少反应10到20小时，得到的产物具有锂皂石的晶体结构；传统水热反应合成锂皂石能耗巨大且耗时长久，需要大容积的耐高压设备，投入成本和运营成本巨大；另外，由于水热反应釜设备限制，只能进行间歇式生产；而且随着反应进行，釜内物料粘度上升，造成搅拌均化困难，会导致产物质量不匀且产量低下，这些问题都为锂皂石的大规模生产带来了困难。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提供了一种锂皂石合成设备，具有合成时间短、效率高等特点，对设备耐高温高压要求低，与传统水热合成相比成本更低，更安全，易于实现产业化，适合大规模生产。
5.为了实现上述目标，本实用新型采用如下的技术方案：
6.一种锂皂石合成设备，包括搅拌混合筒、搅拌加热筒、离心过滤机、湿法超细研磨设备以及烘干机，所述搅拌混合筒和搅拌加热筒上分别设置有搅拌装置，且在搅拌加热筒中还设置有加热装置，所述搅拌混合筒上设置有用于添加物料的多个管道，所述搅拌混合筒的出口端通过输送管路一与离心过滤机连通，所述离心过滤机所产生的滤饼落入搅拌加热筒中，所述搅拌加热筒上设置有用于添加物料的两个管道，所述搅拌加热筒的出口端通过输送管路二与湿法超细研磨设备连通，所述湿法超细研磨设备的出口端与烘干机连通。
7.作为本实用新型的进一步优选，所述搅拌混合筒上设置有用于添加物料的五个管道，每个管道上均设置有流量调节阀，其中一个管道水平横向设置在搅拌混合筒的侧壁上，另外四个管道竖直设置在搅拌混合筒的顶部，且呈周向布置。
8.作为本实用新型的进一步优选，在搅拌混合筒内部设置有喷洒环管，所述喷洒环管的底部等距离间隔设置有多个喷洒孔，所述水平横向设置在搅拌混合筒侧壁上的管道延伸至搅拌混合筒内部与喷洒环管连通。
9.作为本实用新型的进一步优选，所述输送管路一上设置有泵一。
10.作为本实用新型的进一步优选，所述离心过滤机所产生的滤饼通过传送带传送落入搅拌加热筒中；利用传送带传送滤饼，有效防止大块滤饼直接落入搅拌加热筒中。
11.作为本实用新型的进一步优选，所述搅拌加热筒的顶部左侧形成有开口，离心过滤机所产生的滤饼经开口落入搅拌加热筒中，所述搅拌加热筒上用于添加物料的两个管道上均设置有流量调节阀，其中一个管道水平横向设置在搅拌加热筒的左侧侧壁上，另外一个管道竖直设置在搅拌加热筒的顶部。
12.作为本实用新型的进一步优选，所述搅拌加热筒上设置有三个搅拌装置，三个搅拌装置呈三角形布置；用以提高搅拌效果。
13.作为本实用新型的进一步优选，所述加热装置包括多个电加热管，多个电加热管设置在搅拌加热筒的内底部；多个电加热管可以分别采用独立电路控制，从而便于加热温度的调节。
14.作为本实用新型的进一步优选，所述输送管路二上设置有泵二。
15.作为本实用新型的进一步优选，所述湿法超细研磨设备是纳米球磨机，所述纳米球磨机中的研磨介质是直径5mm的氧化锆球。
16.本实用新型的有益之处在于：
17.利用搅拌混合筒、离心过滤机和搅拌加热筒制造用于合成锂皂石的前驱体，然后利用湿法超细研磨设备对前驱体进行研磨，通过湿法超细研磨设备内部研磨介质的高速运动，介质与介质之间发生剧烈碰撞和高速旋转，产生强大的剪切力和挤压力，并在碰撞的瞬间释放大量的热能，使研磨介质间形成高温高压；无数个研磨介质产生的这种高温高压连续作用于反应物料上，使合成反应得以进行，强大的剪切力和挤压力使前驱体粒径变小，提高了反应程度和反应效率；此外，由于湿法超细研磨设备中研磨介质的不断运动，保证了反应物料的均匀性，避免了传统的高温高压水热合成时，因釜内物料粘度上升，造成搅拌均化困难，从而导致的产物质量不均匀问题；反应时间大大缩短，生产效率大幅提高；通过研磨介质瞬间产生的高温高压合成锂皂石，对设备耐高温高压要求低，与传统水热合成相比成本更低，更安全，易于实现产业化，适合大规模生产。
附图说明
18.图1是本实用新型结构示意图；
19.图2是本实用新型搅拌混合筒顶部示意图；
20.图3是本实用新型搅拌加热筒顶部示意图；
21.图中附图标记的含义如下：
[0022]1‑
搅拌混合筒，2
‑
搅拌加热筒，3
‑
离心过滤机，4
‑
湿法超细研磨设备，5
‑
烘干机，6
‑
传送带，7
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搅拌装置，8
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喷洒环管，9
‑
加热装置，10
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流量调节阀，11
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管道一，12
‑
管道二，13
‑
管道三，14
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管道四，15
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管道五，16
‑
管道六，17
‑
管道七，21
‑
泵一，22
‑
泵二。
具体实施方式
[0023]
以下结合附图和具体实施例对本实用新型作具体的介绍。
[0024]
如图1
‑
3所示，本实施例是一种锂皂石合成设备，包括搅拌混合筒1、搅拌加热筒2、
离心过滤机3、湿法超细研磨设备4以及烘干机5，搅拌混合筒1和搅拌加热筒2上分别设置有搅拌装置7，且在搅拌加热筒2中还设置有加热装置9，搅拌混合筒1上设置有用于添加物料的多个管道，搅拌混合筒1的出口端通过输送管路一与离心过滤机3连通，离心过滤机3所产生的滤饼落入搅拌加热筒2中，搅拌加热筒2上设置有用于添加物料的两个管道，搅拌加热筒2的出口端通过输送管路二与湿法超细研磨设备4连通，湿法超细研磨设备4的出口端与烘干机5连通。
[0025]
本实施例中，搅拌混合筒1上设置有用于添加物料的五个管道，每个管道上均设置有流量调节阀10，其中一个管道水平横向设置在搅拌混合筒1的侧壁上，另外四个管道竖直设置在搅拌混合筒1的顶部，且呈周向布置；本实施例中，竖直设置在搅拌混合筒1顶部的是管道一11、管道二12、管道三13和管道四14，水平横向设置在搅拌混合筒1侧壁上的是管道五15。
[0026]
本实施例在搅拌混合筒1内部设置有喷洒环管8，喷洒环管8的底部等距离间隔设置有多个喷洒孔，水平横向设置在搅拌混合筒1侧壁上的管道延伸至搅拌混合筒1内部与喷洒环管8连通。
[0027]
本实施例在输送管路一上设置有泵一21，在输送管路二上设置有泵二22。
[0028]
本实施例中，离心过滤机3所产生的滤饼通过传送带6传送落入搅拌加热筒2中；利用传送带6传送滤饼，有效防止大块滤饼直接落入搅拌加热筒2中。
[0029]
本实施例中，搅拌加热筒2的顶部左侧形成有开口，离心过滤机3所产生的滤饼经开口落入搅拌加热筒2中，搅拌加热筒2上用于添加物料的两个管道上均设置有流量调节阀10，其中一个管道水平横向设置在搅拌加热筒2的左侧侧壁上，另外一个管道竖直设置在搅拌加热筒2的顶部；本实施例中，竖直设置在搅拌加热筒2顶部的是管道六16，水平横向设置在搅拌加热筒2左侧侧壁上的是管道七17。
[0030]
本实施例在搅拌加热筒2上设置有三个搅拌装置7，三个搅拌装置7呈三角形布置；用以提高搅拌效果。
[0031]
本实施例中所采用的搅拌装置7包括搅拌轴和用于驱动搅拌轴转动的电机，在搅拌轴上设置有搅拌桨叶，搅拌桨叶的结构形状可以根据实际需求进行选择。
[0032]
本实施例中的加热装置9包括五个电加热管，五个电加热管设置在搅拌加热筒2的内底部；五个电加热管可以分别采用独立电路控制，从而便于加热温度的调节；在实际应用时，也可以设置更多个电加热管。
[0033]
利用本实施例合成锂皂石的合成过程如下：
[0034]
首先将水玻璃通过管道一11定量送入搅拌混合筒1中，将水通过管道二12定量送入搅拌混合筒1中，搅拌混合筒1上的搅拌装置7对二者进行搅拌，待水玻璃在水中溶解后，再边搅拌边快速加入硫酸，硫酸通过管道五15定量送入搅拌混合筒1内的喷洒环管8中，并由喷洒环管8底部的喷洒孔喷出；六水氯化镁水溶液由管道三13定量送入搅拌混合筒1中，搅拌混合筒1上的搅拌装置7保持持续搅拌，然后通过管道四14定量缓慢加入氢氧化钠溶液，制成共沉淀前体浆；
[0035]
将共沉淀前体浆通过泵一21泵入离心过滤机3，离心过滤机3对其进行离心过滤，离心过滤机3排出的滤饼通过传送带6送入搅拌加热筒2中，通过管道七17向搅拌加热筒2中送入清水，清水的喷射方向与滤饼的下落方向相互垂直，利用清水充分洗涤滤饼，得到水洗
后浆体；单水氢氧化锂水溶液通过管道六16定量送入搅拌加热筒2中，通过搅拌加热筒2上的三个搅拌装置7将单水氢氧化锂水溶液与水洗后浆体搅拌均匀；并且边搅拌边通过加热装置9对其进行加热，使体系温度达到70℃，得到前驱体；
[0036]
将制得的前驱体通过泵二22泵入湿法超细研磨设备4中，本实施例中的湿法超细研磨设备4采用的是纳米球磨机，其研磨介质为直径5mm的氧化锆球，研磨介质线速度为8m/s；利用纳米球磨机研磨发热使物料温度升高至90℃
‑
99℃，并保持该温度继续研磨90分钟，研磨后所得浆液通过烘干机5在90℃环境下烘干，粉碎即得产物硅酸镁锂，即锂皂石；完成一次合成过程。
[0037]
本实用新型利用搅拌混合筒、离心过滤机和搅拌加热筒制造用于合成锂皂石的前驱体，然后利用湿法超细研磨设备对前驱体进行研磨，通过湿法超细研磨设备内部研磨介质的高速运动，介质与介质之间发生剧烈碰撞和高速旋转，产生强大的剪切力和挤压力，并在碰撞的瞬间释放大量的热能，使研磨介质间形成高温高压；无数个研磨介质产生的这种高温高压连续作用于反应物料上，使合成反应得以进行，强大的剪切力和挤压力使前驱体粒径变小，提高了反应程度和反应效率；此外，由于湿法超细研磨设备中研磨介质的不断运动，保证了反应物料的均匀性，避免了传统的高温高压水热合成时，因釜内物料粘度上升，造成搅拌均化困难，从而导致的产物质量不均匀问题；反应时间大大缩短，生产效率大幅提高；通过研磨介质瞬间产生的高温高压合成锂皂石，对设备耐高温高压要求低，与传统水热合成相比成本更低，更安全，易于实现产业化，适合大规模生产。
[0038]
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制；此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0039]
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定连接、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通；对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0040]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、“一些示例”或“实际应用”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中；在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例；而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0041]
以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和优点；本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本实用新型，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本实用新型的保护范围内。