一种高流散性二氧化硅的生产装置及其制备方法与流程

1.本发明涉及二氧化硅生产技术领域，具体为一种高流散性二氧化硅的生产装置及其制备方法。


背景技术：

2.白炭黑又名水合二氧化硅，目前常规生产方法主要有气相法和沉淀法。其中，白炭黑主要用作硅橡胶的补强剂、涂料和不饱、树脂增稠剂、天然橡胶和合成橡胶的补强剂、牙膏摩擦剂等。
3.现有白炭黑的主要生产方法主要有气相法和液相法中的沉淀方法。前者因成本高而使应用受限。现有技术中提供了一种白炭黑的制备方法，包括以下步骤：s1、水玻璃除杂：将水玻璃固体溶解得到原料粗液，然后往原料粗液中加入白炭黑，过滤后得到合格的水玻璃溶液；s2、白炭黑合成：将步骤s1得到的水玻璃溶液与浓硫酸混合，反应后得到白炭黑粗产物；s3、白炭黑提纯：对步骤s2得到的白炭黑粗产物进行压滤、洗涤、打浆，干燥后得到白炭黑成品。在s3步骤中的洗涤尤为关键，需要将经过s1步骤与s2步骤并通过压滤的白炭黑粗产物进行洗涤，而白炭黑粗产物经过浓硫酸反应后存在其它化学物质，现有对白炭黑粗产物的洗涤方式一般是通过将白炭黑粗产物与洗涤液加入至搅拌桶内，通过转动搅拌桶或者使用搅拌桶内螺旋杆进行搅拌，是白炭黑粗产物进行洗涤，其洗涤效果欠佳，影响二氧化硅的纯度。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种高流散性二氧化硅的生产装置及其制备方法，以解决上述技术问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高流散性二氧化硅的生产装置，包括第一反应釜、第二反应釜、压滤机、清洗机和喷雾干燥机，所述清洗机包括清洗筒，所述清洗筒通过进料口与压滤机相连，清洗筒通过出料口与喷雾干燥机相连；所述清洗筒内轴向设置有主轴，清洗筒上还设有驱动主轴转动的电机，所述主轴上设有清洗组件以及与清洗组件相互配合进行清洗白炭黑粗产物的推液组件，所述清洗组件与推液组件均设有多组；所述清洗组件包括固定盘与搅拌叶，所述固定盘固定设置于主轴上且与主轴同轴设置，所述搅拌叶固定设置于所述固定盘上，每组所述固定盘上的搅拌叶均设有多组且沿所述固定盘圆周均匀设置；所述推液组件包括轴套、推盘以及设置于推盘上的滑杆，所述主轴圆周外壁位于每组推液组件处均设有环形槽，所述环形槽的圆周内壁上设有往复螺旋槽，所述轴套套设于所述环形槽内，轴套内壁上设有卡嵌于所述往复螺旋槽内的凸块，轴套通过凸块与往复螺旋槽的配合转动设置于主轴上、且做往复运动，所述推液盘与轴套同轴设置且套设于轴套外部，推液盘与轴套之间形成有环形流液口，所述环形流液口内沿圆周设有多个连接块，所述连接块固定连接于轴套与推液盘之间，所述滑杆对称设置于推液盘的两侧且沿推液盘外部延伸，所述滑杆延伸至推液盘外部的一端延伸至清洗筒筒壁上，所述清洗
筒的两侧内壁上开设有供滑杆水平滑动的滑移槽，所述清洗筒内还设有清洁机构。
6.优选的，清洁机构包括设置于每组所述推液盘上的固定杆，清洁组件还包括连接管、喷嘴、进水管，所述固定杆对称设置于推液盘上且与滑杆呈一定角度设置，所述连接管沿所述固定杆长度方向滑动设置于固定杆内部，每组所述连接管的一端均与进水管相连接，所述喷嘴对称设置于连接管的两侧、且转动设置于固定杆上，所述喷嘴的一端插入所述连接管内部，喷嘴另一端朝向于所述进水管外侧。
7.优选的，所述固定杆位于所述喷嘴处设有供喷嘴转入的藏嘴区，固定杆位于藏嘴区的外壁上设有橡胶层，所述橡胶层上供喷嘴转出处设有多条开缝，所述连接管供喷嘴卡入处的管壁上设有橡胶环，所述橡胶环与所述喷嘴的一端过盈配合。
8.优选的，所述清洗筒内开设有条形槽，所述条形槽内滑动设置有长杆，每根所述固定杆远离轴套的一端均固定连接于长杆上，所述长杆上开设有供连接管插入的开口，所述进水管沿所述长杆长度方向滑动设置于长杆内部，所述进水管靠近连接管一侧设有出水口，所述进水管位于出水口处设有供连接管的一端卡入的斜扩口，所述连接管的一端设有与斜扩口相适配的斜锥面。
9.优选的，所述长杆内开设有供进水管滑动的管槽，所述进水管通过与管槽的配合滑动设置于长杆内，所述管槽内底端固定有弹簧，弹簧另一端与所述进水管封闭端固定连接并驱动所述连接管脱离与出水口的对接。
10.优选的，所述连接管的一端位于所述管槽外且延伸至清洗筒外部，所述清洗筒外端固定有长套，所述长套内部设有套槽，所述套槽内螺纹连接有推筒，所述推筒位于长套外端设有手轮，所述进水管贯穿所述长套与推筒并与长套、推筒形成滑动连接，所述进水管位于套槽的内部设有防转杆，所述套槽内壁上设有供防转杆滑动的防转槽，所述管槽位于弹簧的一侧内壁上设有与进水管封闭端相抵的限位块。
11.优选的，所述连接管靠近轴套的一端为封闭端，所述固定杆内开设有供连接管滑动的连接管槽，所述连接管槽位于连接管的封闭端的一侧内壁固定有第二弹簧，所述第二弹簧驱动所述连接管朝长杆一侧滑动。
12.优选的，所述主轴包括与固定盘固定连接的第一转轴，还包括供轴套套设的第二转轴，所述第一转轴与第二转轴通过轴承的连接方式转动连接且同轴设置，所述主轴中部轴向开设有长孔，所述长孔内设有驱动轴，所述驱动轴的一端与电机输出端固定连接，所述长孔内壁位于第一转轴与第二转轴的连接处设有卡槽，所述卡槽开设于第一转轴与第二转轴处，所述驱动轴外壁上设有卡入卡槽的卡条，所述卡条滑动设置于卡槽内，所述清洗筒外部设有伸缩气缸，所述伸缩气缸输出端固定连接于所述电机外端并控制电机水平移动。
13.一种高流散性二氧化硅的制备方法，包括以下步骤，s1：水玻璃除杂：将水玻璃固体溶解得到原料粗液，然后往原料粗液中加入白炭黑，过滤后得到合格的水玻璃溶液；
14.s2：白炭黑合成：将步骤s1得到的水玻璃溶液与浓硫酸混合，反应后得到白炭黑粗产物；
15.s3、白炭黑提纯：对步骤s2得到的白炭黑粗产物进行压滤、洗涤、打浆，干燥后得到高流散性白炭黑成品；
16.优选的，s3中洗涤的具体步骤为：将压滤后得到的二氧化硅颗粒放入清洗筒内并加入洗涤液，驱动主轴转动并带动搅拌叶转动，同时轴套与主轴发生转动并在滑杆与滑移
槽的配合下做往复运动，推液盘跟随轴套做往复运动并来回推动清洗筒内的溶液，使溶液不断与搅拌叶撞击，多片螺旋状的搅拌叶在搅拌溶液的同时并与溶液发生撞击，有效对二氧化硅进行打磨，从而对二氧化硅表面化学物进行更有效的去除；对二氧化硅洗涤并排出后，通过朝长杆内滑动进水管至与连接管相对接，连接管的一端将卡入斜扩口内并发生向上移动，并带动喷嘴位于连接管一侧向上转动，使喷嘴右端从橡胶层的开缝处露出至固定杆外端，再通过外部高压水泵向连接管内注水，通过喷嘴清洗清洗筒内壁以及搅拌叶，清洗后向外滑动进水管使进水管的斜扩口与连接管脱离对接、并驱动连接管向内滑动，使喷嘴位于连接管内的一端向下转动，使喷嘴转入藏嘴区，准备对下一份二氧化硅颗粒进行清洗。
17.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
18.在主轴上设置由多片螺旋状搅拌叶组成的清洗组件以及推液盘，推液盘通过轴套与主轴上的往复螺旋槽形配合在主轴转动下做往复循环运动，使清洗筒在洗涤二氧化硅时，可以不断将溶液朝搅拌叶上进行推动，使溶液与搅拌叶形成撞击与打磨，更好的对二氧化硅表面化学物质进行去除，达到更好的洗涤效果；通过在推液盘上设置固定杆，固定杆内滑动设置连接管，且固定杆内转动设置喷嘴，清洗筒内设置与连接管连接的进水管，使一批二氧化硅洗涤后可以对搅拌叶以及清洗筒进行清洁，提高二氧化硅与反应物保持更好的配比数量。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1是本实施例工艺流程示意图；
21.图2是本实施例凸显二氧化硅制备装置的说明示意图；
22.图3是本实施例图像清洗筒的结构示意图；
23.图4是本实施例凸显清洗筒内部的结构示意图；
24.图5是本实施例凸显清洗组件与推液组件的结构示意图；
25.图6是本实施例凸显推液组件整体的结构示意图；
26.图7是本实施例凸显清洗筒内部横踢的剖视示意图；
27.图8是图7中a部分的放大示意图；
28.图9是图7中b部分的放大示意图；
29.图10是图7中c部分的放大示意图。
30.图11是本实施例凸显喷嘴转动的剖视示意图；
31.图12是图7中d部分的放大示意图。
32.附图中，各标号所代表的部件列表如下：
33.1、第一反应釜；2、第二反应釜；3、压滤机；4、清洗机；5、清洗筒；6、主轴；61、第一转轴；62、第二转轴；7、电机；8、清洗组件；81、固定盘；82、搅拌叶；9、推液组件；91、轴套；92、推盘；93、滑杆；10、环形槽；11、往复螺纹槽；12、凸块；13、环形流液口；14、连接块；15、滑移槽；16、清洗机构；161、固定杆；162、连接管；163、喷嘴；164、进水管；17、藏嘴区；18、橡胶层；19、
开缝；20、橡胶环；21、条形槽；22、长杆；23、出水口；24、斜扩口；25、管槽；26、弹簧；27、长套；28、套槽；29、推筒；30、防转杆；31、防转槽；32、限位块；33、连接管槽；34、第二弹簧；35、长孔；36、驱动轴；37、卡槽；38、卡条；39、伸缩气缸；40、喷雾干燥机41、短杆。
具体实施方式
34.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
35.请参阅图1-12，本发明提供一种技术方案：如图2、3、4所示，一种高流散性二氧化硅的生产装置，包括第一反应釜1、第二反应釜2、压滤机3、清洗机4和喷雾干燥机40，清洗机4包括清洗筒5，清洗筒5通过进料口与压滤机3相连，清洗筒5通过出料口与喷雾干燥机40相连；清洗筒5内轴向设置有主轴6，清洗筒5上还设有驱动主轴6转动的电机7，主轴6上设有清洗组件8以及与清洗组件8相互配合进行清洗白炭黑粗产物的推液组件9，推液组件9可参照图6，清洗组件8与推液组件9均设有多组；清洗组件8包括固定盘81与搅拌叶82，固定盘81固定设置于主轴6上且与主轴6同轴设置，搅拌叶82通过螺栓螺母的配合锁紧于固定盘81上，可以在长时间使用后便于搅拌叶82的更换，每组固定盘81上的搅拌叶82均设有多组且沿固定盘81圆周均匀设置；推液组件9包括轴套91、推盘92以及设置于推盘92上的滑杆93，主轴6圆周外壁位于每组推液组件9处均设有环形槽10，环形槽10的圆周内壁上设有往复螺旋槽，轴套91套设于环形槽10内，轴套91内壁上设有卡嵌于往复螺旋槽内的凸块12，轴套91通过凸块12与往复螺旋槽的配合转动设置于主轴6上、且做往复运动，推液盘与轴套91同轴设置且套设于轴套91外部，推液盘与轴套91之间形成有环形流液口13，环形流液口13内沿圆周设有多个连接块14，连接块14固定连接于轴套91与推液盘之间，通过预留环形流液口13便于清洗筒5内溶液的流动，滑杆93对称设置于推液盘的两侧且沿推液盘外部延伸，滑杆93延伸至推液盘外部的一端延伸至清洗筒5筒壁上，清洗筒5的两侧内壁上开设有供滑杆93水平滑动的滑移槽15，滑杆93延伸至滑移槽15内，在主轴6转动时，轴套91在凸块12与往复螺旋槽的配合下只会做直线往复运动而不会发生转动，从而很好的推动溶液，清洗筒5内还设有清洁机构。
36.具体的如图5、7、8，清洁机构包括设置于每组推液盘上的固定杆161，清洁组件还包括连接管162、喷嘴163、进水管164，固定杆161对称设置于推液盘上且与滑杆93呈一定角度设置，连接管162沿固定杆161长度方向滑动设置于固定杆161内部，每组连接管162的一端均与进水管164相连接，喷嘴163对称设置于连接管162的两侧、且转动设置于固定杆161上，喷嘴163转动于固定杆161上的方式如图11所示，喷嘴163的两侧设置插入固定杆161内的短杆41，通过短杆与固定杆161的配合转动设置于固定杆161上，喷嘴163的一端插入连接管162内部，喷嘴163另一端朝向于进水管164外侧，需要说明的是：位于固定杆161远离轴套91最外侧的喷嘴163的喷水口朝向于清洗筒5内壁上，其余喷嘴163的喷水口均朝向于搅拌叶82，喷嘴163经过高压水泵注水后可对清洗筒5内部进行很好的清洁。
37.具体的如图7、8所示，固定杆161位于喷嘴163处设有供喷嘴163转入的藏嘴区17，固定杆161位于藏嘴区17的外壁上设有橡胶层18，橡胶层18上供喷嘴163转出处设有多条开
缝19，连接管162供喷嘴163卡入处的管壁上设有橡胶环20，橡胶环20与喷嘴163的一端过盈配合；在喷嘴163转动时，喷嘴163与橡胶层18会发生一定的相抵，橡胶层18会发生一定的形变，直至喷嘴163从开缝19中露出，橡胶层18可以降低溶液进入固定杆161内的量，且可以发生一定的变形，防止喷嘴163无法转出固定杆161外端，且喷嘴163一端通过橡胶环20固定于连接管162内，橡胶环20持续与喷嘴163紧密配合，使连接管162内注水时可进行更好的喷射。
38.具体的如图8所示，清洗筒5内开设有条形槽21，条形槽21内滑动设置有长杆22，每根固定杆161远离轴套91的一端均固定连接于长杆22上，长杆22上开设有供连接管162插入的开口，进水管164沿长杆22长度方向滑动设置于长杆22内部，进水管164靠近连接管162一侧设有出水口23，进水管164位于出水口23处设有供连接管162的一端卡入的斜扩口24，连接管162的一端设有与斜扩口24相适配的斜锥面，需要说明的是：斜锥面卡入斜扩口24内的深度为连接管162与出水口23对接后上滑的距离，在连接管162卡入斜扩口24并上滑将会带动喷嘴163转动，使喷嘴163外端从橡胶层18的开缝19中露出，从而对清洗筒5内部进行清洗，在进水管164滑动并使连接管162脱离与出水口23的对接后，连接管162将下滑并带动喷嘴163转动，使喷嘴163转入藏嘴区17。
39.具体的如图8所示，长杆22内开设有供进水管164滑动的管槽25，进水管164通过与管槽25的配合滑动设置于长杆22内，管槽25内底端固定有弹簧26，弹簧26另一端与进水管164封闭端固定连接并驱动连接管162脱离与出水口23的对接，弹簧26在自然状态下使长杆22保持的位置将让连接管162与出水口23无法对接，可以使喷嘴163不会露出至固定杆161外端，从而不会在搅拌液体时受到液体的浸没，对喷嘴163进行保护。
40.具体的如图7、8、12所示，连接管162的一端位于管槽25外且延伸至清洗筒5外部，清洗筒5外端固定有长套27，长套27内部设有套槽28，套槽28内螺纹连接有推筒29，推筒29位于长套27外端设有手轮，进水管164贯穿长套27与推筒29并与长套27、推筒29形成滑动连接，进水管164位于套槽28的内部设有防转杆30，套槽28内壁上设有供防转杆30滑动的防转槽31，管槽25位于弹簧26的一侧内壁上设有与进水管164封闭端相抵的限位块32；防转杆30与防转槽31的配合，可以使进水管164在长杆22内滑动时不发生转动，通过设置限位块32与推筒29，在需要对清洗筒5内部进行清洗时，只需通过转动推筒29，通过推动防转杆30而带动进水管164向内滑动，直至与限位块32接触，进水管164正好滑动至使出水口23与连接管162对接的位置，从而可进行注水。
41.具体的如图8、9所示，连接管162靠近轴套91的一端为封闭端，固定杆161内开设有供连接管162滑动的连接管槽33，连接管槽33位于连接管162的封闭端的一侧内壁固定有第二弹簧34，第二弹簧34驱动连接管162朝长杆22一侧滑动，在连接管162与出水口23对接时，在第二弹簧34的推动下，连接管162将朝进水口内滑动，从而使斜锥面卡紧于斜扩口24内，从而紧密连接。
42.具体的如图4、10所示，主轴6包括与固定盘81固定连接的第一转轴61，还包括供轴套91套设的第二转轴62，第一转轴61与第二转轴62通过轴承的连接方式转动连接且同轴设置，主轴6中部轴向开设有长孔35，长孔35内设有驱动轴36，驱动轴36的一端与电机7输出端固定连接，长孔35内壁位于第一转轴61与第二转轴62的连接处设有卡槽37，卡槽37开设于第一转轴61与第二转轴62处，驱动轴36外壁上设有卡入卡槽37的卡条38，卡条38滑动设置
于卡槽37内，清洗筒5外部设有伸缩气缸39，伸缩气缸39输出端固定连接于电机7外端并控制电机7水平移动；在固定杆161上的喷嘴163位于固定杆161外端进行清洗时，可驱动伸缩气缸39，伸缩气缸39带动电机7移动，并带动驱动轴36滑动，使驱动轴36上的卡条38在卡槽37内滑动至脱离第二转轴62，在电机7转动时，将使驱动轴36带动第一转轴61转动而不会带动第二转轴62转动，使喷嘴163可以对搅拌叶82整个圆周面进行清洗，且不会使轴套91发生移动。
43.一种高流散性二氧化硅的制备方法，参照图1包括以下步骤，s1：水玻璃除杂：将水玻璃固体溶解得到原料粗液，然后往原料粗液中加入白炭黑，过滤后得到合格的水玻璃溶液；
44.s2：白炭黑合成：将步骤s1得到的水玻璃溶液与浓硫酸混合，反应后得到白炭黑粗产物；
45.s3、白炭黑提纯：对步骤s2得到的白炭黑粗产物进行压滤、洗涤、打浆，干燥后得到高流散性白炭黑成品；
46.具体的，s3中洗涤的具体步骤为：将压滤后得到的二氧化硅颗粒放入清洗筒5内并加入洗涤液，驱动主轴6转动并带动搅拌叶82转动，同时轴套91与主轴6发生转动并在滑杆93与滑移槽15的配合下做往复运动，推液盘跟随轴套91做往复运动并来回推动清洗筒5内的溶液，使溶液不断与搅拌叶82撞击，多片螺旋状的搅拌叶82在搅拌溶液的同时并与溶液发生撞击，有效对二氧化硅进行打磨，从而对二氧化硅表面化学物进行更有效的去除；对二氧化硅洗涤并排出后，通过朝长杆22内滑动进水管164至与连接管162相对接，连接管162的一端将卡入斜扩口24内并发生向上移动，并带动喷嘴163位于连接管162一侧向上转动，使喷嘴163右端从橡胶层18的开缝19处露出至固定杆161外端，再通过外部高压水泵向连接管162内注水，通过喷嘴163清洗清洗筒5内壁以及搅拌叶82，清洗后向外滑动进水管164使进水管164的斜扩口24与连接管162脱离对接、并驱动连接管162向内滑动，使喷嘴163位于连接管162内的一端向下转动，使喷嘴163转入藏嘴区17，准备对下一份二氧化硅颗粒进行清洗。
47.本实施例的一个具体应用实施例为：
48.本装置在使用时，在第一反应釜1中将水玻璃固体溶解得到原料粗液，然后往原料粗液中加入白炭黑，过滤后得到合格的水玻璃溶液；将水玻璃溶液排至第二反应釜2中并与朝第二反应釜2内加入浓硫酸进行混合反应得到白炭黑粗产物；将白炭黑粗产物排至压滤机3进行压滤，得到固体白炭黑；
49.将固态白炭黑排入清洗筒5内并加入洗涤液，驱动主轴6转动并带动搅拌叶82转动，同时轴套91与主轴6发生转动并在滑杆93与滑移槽15的配合下做往复运动，推液盘跟随轴套91做往复运动并来回推动清洗筒5内的溶液，使溶液不断与搅拌叶82撞击，多片螺旋状的搅拌叶82在搅拌溶液的同时并与溶液发生撞击，有效对二氧化硅进行打磨，从而对二氧化硅表面化学物进行更有效的去除；对二氧化硅洗涤并排出后，通过转动推筒29，推筒29朝套槽28内移动并推动防转杆30，从而带动进水管164朝管槽25内部移动压缩弹簧26直至与限位块32相抵，此时连接管162顶端与进水管164的出水口23相对，在第二弹簧34的弹力作用下，连接管162带有斜锥面的一端将卡入斜扩口24内并抵紧，并带动喷嘴163位于连接管162一侧向上转动，使喷嘴163右端从橡胶层18的开缝19处露出至固定杆161外端，再通过外
部高压水泵向连接管162内注水，通过喷嘴163清洗清洗筒5内壁以及搅拌叶82，清洗后，转动推筒29使推筒29向外移动，在弹簧26的作用下将推动进水管164向外滑动，使进水管164的斜扩口24与连接管162脱离对接，使喷嘴163位于连接管162内的一端向下转动，使喷嘴163转入藏嘴区17，准备对下一份二氧化硅颗粒进行清洗。
50.洗涤后的白炭黑将排至喷雾干燥机40内干燥处理，最后得到成品白炭黑。
51.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“同轴”、“底部”、“一端”、“顶部”、“中部”、“另一端”、“上”、“一侧”、“顶部”、“内”、“前部”、“中央”、“两端”等指示的方位或位置关系为基于附图的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。
52.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，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发明中的具体含义。
53.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。