(19)中华人民共和国国家知识产权局
(10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201920738813.9
(22)申请日 2019.05.22
(73)专利权人 黄冈师范学院
地址 438000 湖北省黄冈市开发区新港二
路146号
专利权人 田辉明
(72)发明人 田辉明 田正芳 黄林勇 江军民
(74)专利代理机构 武汉科皓知识产权代理事务
所(特殊普通合伙) 42222
代理人 吴楚
(51)Int.Cl.
B08B 3/08(2006.01)
B08B 3/12(2006.01)
B08B 3/10(2006.01)
C01B 33/12(2006.01)
(54)实用新型名称
(57)摘要
本实用新型涉及一种超声波+流态化清洁氧
化提纯石英砂粉的装置，包括酸洗罐，所述酸洗
液储罐；所述酸洗罐的侧边设置有酸液溢流口，
所述酸液溢流口通过阀门连接废液回收罐和酸
液隔膜泵；所述酸洗罐顶部还固定有延伸至所述
酸洗罐内部的温度感应器和超声波变幅杆。本装
置可以使石英砂粉在自下而上流动的酸液的浮
力下进行流态化运动，同时对酸液施加超声波作
用，超声波能够加热酸液，无需额外安置换热装
置，不仅大大地提高酸洗效果，而且还能解决工
业化大规模化生产的问题。权利要求书1页 说明书3页 附图1页CN 210131864 U 2020.03.10
C N 210131864
U
1.一种超声波+流态化清洁氧化提纯石英砂粉的装置，其特征在于，包括酸洗罐，所述酸洗罐的底部呈漏斗状，所述漏斗状的底部由上至下依次设置有放酸口、出料口和酸液入口，所述酸液入口通过阀门连接水泵和酸液隔膜泵，所述水泵连接自来水管，所酸液隔膜泵连接酸液储罐；所述酸洗罐的顶部设置有加料口、排气口和观察口，侧边设置有酸液溢流口，所述酸液溢流口通过阀门连接废液回收罐和酸液隔膜泵；所述酸洗罐顶部还固定有延伸至所述酸洗罐内部的温度感应器和超声波变幅杆。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述放酸口和出料口处均设置有阀门。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述酸液储罐与酸液隔膜泵之间设置有阀门。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述酸液溢流口和酸洗罐之间设置有滤网。
权 利 要 求 书1/1页CN 210131864 U
一种超声波+流态化清洁氧化提纯石英砂粉的装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种超声波+流态化清洁氧化提纯石英砂粉的装置，属于非金属矿深加工技术领域。
背景技术
[0002]石英砂是一种重要的无机非金属矿物材料，它作为原材料广泛用于玻璃、陶瓷、耐火材料等行业。由于石英矿石所形成的地质条件的不同，其纯度和以铁质为代表杂质含量也不尽相同，加上石英砂的制砂过程中的制砂工艺和除铁的工艺的因素不同等，最后的成品石英砂中的含铁量也有所不同；如何不断地降低石英砂中的铁质含量，提高石英砂的纯度，满足各行各业对高纯度石英砂的需求，是每一个石英砂生产企业不断追求的目标。[0003]石英砂的除铁常用的方法有两种：一是物理法除铁；一种是化学法除铁。物理法除铁是采用磁选或重力选矿的方式，其最大好处是对环境没有污染；其弊端是对弱磁性铁质难以去除干净，以致宏产品难以达到用户要求；化学法除铁是通过化学药剂溶除铁质，其最大的优势是除铁效果极好，是物理法无法达到的除铁效果；其弊端是：化学除铁对环境污染大。常规化学除铁的方法有两种：主要有室温酸液浸取和热酸液浸取两种；该两种方法中：室温酸液浸取耗时长，产品质量不稳定，难以大规模化生产；热酸液浸取耗时短，产品质量稳定，可以大规模化生产，但加热和运行的费用高，酸液加热后挥发性强，环境污染严重。虽然流态化使砂颗粒表面与酸液接触充分，但砂颗
粒缝隙中的杂质难以清洗干净，其石英砂的酸洗效果不是很理想。例如：我们分别采用专利：201110121881.9、201110247061.4和201310279400.6中装置进行流态化酸洗提纯石英砂粉，虽然酸洗后的石英砂粉中的杂质达到预期要求，但还存在的问题是：石英砂粉颗粒缝隙中的杂质难以清洗干净，再想提高其酸洗效果是非常困难的。为此，我们也尝试采用超声波酸洗石英砂，即把石英砂粉装入过滤袋内再通过吊装设备放入超声波容器中间，使过滤袋离容器底部及四周保持一定距离，酸液必须盖过过滤袋，再开启超声波装置进行超声处理，这样酸洗虽然能提高石英砂粉的效果，但每次处理的物料批量非常小，根本满足不了大规模化、工业化生产的问题。
实用新型内容
[0004]本实用新型解决了上述技术中的不足，提供了一种全新的石英砂提纯的装置，在保证产品质量的前提下，实现了对石英砂粉的大规模化清洁清洗提纯生产；同时该装置也适于各种非金属矿粉的除杂提纯。
[0005]本实用新型解决上述技术问题所采用的方案是：
[0006]一种超声波+流态化清洁氧化提纯石英砂粉的装置，包括酸洗罐，所述酸洗罐的底部呈漏斗状，所述漏斗状的底部由上至下依次设置有放酸口、出料口和酸液入口，所述酸液入口通过阀门连接水泵和酸液隔膜泵，所述水泵连接自来水管，所酸液隔膜泵连接酸液储罐；所述酸洗罐的顶部设置有加料口、排
气口和观察口，侧边设置有酸液溢流口，所述酸液溢流口通过阀门连接废液回收罐和酸液隔膜泵；所述酸洗罐顶部还固定有延伸至所述酸洗
罐内部的温度感应器和超声波变幅杆。
[0007]优选地，所述放酸口和出料口处均设置有阀门。
[0008]优选地，所述酸液储罐与酸液隔膜泵之间设置有阀门。
[0009]优选地，所述酸液溢流口和酸洗罐之间设置有滤网，该滤网选择耐酸性好的塑料材质，如聚四氟乙烯，该滤网可以拦截尺寸较大的石英颗粒，使其停留在酸洗罐中进行流态化和超声波组合酸洗。
[0010]优选地，所述温度感应器的信号输出端与超声波发生器的信号输入端电连接，当温度感应器感应到酸液内温度超过70℃时，向超声波发生器发出信号，使其停止工作。[0011]本装置可以使石英砂粉在自下而上流动的酸液的浮力下进行流态化运动，同时对酸液施加超声波作用对石英砂粉进行清洗，超声波能够加热酸液，无需额外安置换热装置。这样既能保证酸洗过程中酸液能与砂颗粒表面能充分接触，又能解决石英砂粉颗粒缝隙杂质无法清洗干净的问题，两者组合后形成的装置，不仅大大地提高酸洗效果，而且还能圆满的解决工业化大规模化的生产问题。
[0012]本实用新型具有以下有益效果：
[0013]1，采用流态化酸洗，可采用稀酸液，成本低、没有挥发性或挥发性极小，可以选择性地配置酸雾吸收装置；2，废水量小易于处理达到零排放；3，超声波清洗速度快且效果好、费用低；4，超声波清洗过程中会将机械能转换成热能，省去了投资热转换设施及运行费用。因此，该装置是一个投资小、运行费用低、清洗速度快、清洗效果好、节能又环保的石英砂粉清洁氧化提纯装置，还可用于其他非金属矿粉、有金属矿粉、黑金属的矿粉、煤粉、电子废弃物回收打成的粉料等的除杂与有价金属提取。
附图说明
[0014]利用附图对本实用新型作进一步说明。
[0015]图1是本实用新型一种超声波+流态化清洁氧化提纯石英砂粉的装置的结构示意图。
[0016]图中的附图标注为：
[0017]1，酸洗罐；2，放酸口；3，出料口；4，酸液入口；5，水泵；6，酸液隔膜泵；7，酸液储罐；8，加料口；9，排气口；10，观察口；11，酸液溢流口；12，温度感应器；13，超声波变幅杆；14，换能器；15，超声波发生；16，第一阀门；17，第二阀门；18，第三阀门；19，第四阀门；20，第五阀门；21，第六阀门；22，第七阀门；23，第八阀门。
具体实施方式
[0018]为更好的理解本实用新型，下面的实施例是对本实用新型的进一步说明，但本实用新型的内容不仅仅局限于下面的实施例。
[0019]如图1所示，所述清洗装置包括酸洗罐1，所述酸洗罐1的底部呈漏斗状，所述漏斗状的底部由上至下依次设置有放酸口2、出料口3和酸液入口4，所述酸液入口4连接水泵5和酸液隔膜泵6，所述水泵5连接自来水管，所酸液隔膜泵6连接酸液储罐7；所述酸洗罐1的顶部设置有加料口8、排气口9和观察口10，侧边设置有酸液溢流口11，所述酸液溢流口11连接废液回收罐和酸液隔膜泵6，所述放酸口2也连接废液回收罐；所述酸洗罐1顶部还固定有延
伸至所述酸洗罐1内部的温度感应器12和超声波变幅杆13，所述超声波变幅杆13连接有换能器14和超声波发生器15。所述酸液溢流口11与酸液隔膜泵6以及废液回收罐之间分别设置有第一阀门16和第二阀门17，所述酸液入口4与水泵5和酸液隔膜泵6之间分别设置有第三阀门18和第四阀门19，所述酸液储罐7和酸液隔膜泵6之间设置有第五阀门20，所述放酸口2和出料口3处分别设置有第六阀门21和第七阀门22，第三阀门18和第四阀门19与酸液入口4之间还设置有第八阀门23。
[0020]以安徽凤阳某石英砂公司提供的粒度为24-120目，水分5％、SiO2：99.62％、Fe2O3：0.02％石英砂为例说明本实用新型的使用方法，该石英砂含有少量硫铁矿物。
[0021]1，上料：将待提纯的含水量为5％的24-120目质量为20吨的石英砂粉放入酸洗罐1内，酸洗罐1体
积为18m3。
[0022]2，送入酸液：用酸液隔膜泵6把室温10％盐酸酸液从酸液入口4送入酸洗罐1，用变频器控制酸洗罐内酸液上升的速度为0.6-0.02m/s，使酸洗罐内的砂粒可以在酸液的带动下做翻滚运动。当酸液充满酸洗罐1并从酸洗罐1的侧边酸液溢流口11溢出时，酸洗罐1内的石英砂颗粒在酸液的浮力作用下作上下流态化运动，同时流出的酸液中的许多小泡沫和细小颗粒的石英砂粉则随着酸液从酸洗罐1上部侧边的酸液溢流口11溢出，再流入酸液循环管，再通过酸液隔膜泵6被送入酸洗罐1内，开始酸液循环酸洗过程。
[0023]3，超声波清洗：开启超声波发生器15电源，使超声波变幅杆13开始工作，调整超声波频率为20KHz，酸液循环过程中产生的泡沫快速破裂和消失，超声波所爆发的强有力的空气泡则直接作用于石英砂表面及缝隙中的氧化膜，使其迅速溶于酸液中；同时，超声波还使反应体系内的温度升高，升高的速度平均为2℃/10min，温度升高加快了盐酸与铁离子反应生成三氯化铁的速度；可控制超声波清洗的时间，使反应体系内的温度不超过70℃，即可完成酸洗过程。
[0024]4，脱酸、水洗及干燥：清洗时间结束后，关闭第八阀门23，打开第六阀门21，让酸液自然流入回收罐。放完酸液后，关闭第六阀门21，再打开第三阀门18、第八阀门23和水泵5，用自来水把物料在酸洗罐1内用流态化+超声波进行水洗到pH＝6.5-7.3。关闭第三阀门18、第八阀门23和水泵5，打开第七阀门22，放出料浆，把料浆用振动脱水筛脱水后用皮带机送入石英砂仓库。取样检测得到Fe2O3含量为0.0042％。
[0025]5，回收罐内的废酸液用阴阳离子交换树脂纯化后，再与浓度高的酸液配成新鲜酸液重新使用。含酸洗水用钙离子中和到中性后，可供马路洒水用水或者用多级反渗透处理后供纯水车间使用，氯化钙再真空蒸发浓缩制成无水氯化钙产品出售，实现零排放。[0026]以上所述是本实用新型的优选实施方式而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和变动，这些改进和变动也视为本实用新型的保护范围。
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