[发明专利]提高超声波在置换过程作用效果的方法及装置

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种湿法过程的置换方法及装置，尤其是一种提高超声波在置换过程作用效果的方法及装置，属湿法过程技术领域。

背景技术

在湿法过程中，借助置换反应将溶液中的离子态元素转变为结晶态，是一种通用工业方法。用于置换反应的固相还原剂，通常包括粉状和板状。在使用粉状还原剂条件下，当粒度达不到均匀性要求时，往往有一定残留粉状还原剂进入固相置换产物中，造成还原剂浪费；在使用板状还原剂（即置换板）条件下，因待置换溶液对置换板表面的冲刷力不够，固相置换产物易于沉积在置换板表面，造成置换板有效置换表面积大幅减少。《用超声波改善锌粉活性的方法、装置及用途》（ZL200810031128.9）提出的用超声波改善粉状还原剂表面活性的方法，尽管使锌粉消耗降低了30-50%，但仍有少量锌粉进入固相置换产物中；尤其是随着置换效率的大幅提高，伴随置换反应产生的气相产物也随之增加，一旦气相产物在置换腔室内表面形成气膜效应，新生气膜将大幅削弱超声波的作用效果。因此，很有必要对在先用超声波改善置换效果的方法加以改进。

发明内容

本发明的目的是，针对现有用超声波改善锌粉活性方法的不足，提出一种能有效提高超声波置换效果的方法及装置。

本发明所提出的技术方案是：一种提高超声波在置换过程作用效果的方法，其特征是：在密闭置换腔室内或外设置超声波清洗装置，通过超声波清洗装置发出的超声波阻止置换反应固相产物在固相还原剂表面沉积，实现固相产物与固相还原剂高效分离的置换反应；所述的置换反应环境是在微负压环境下进行的，利用负压阻止置换反应气相产物在密闭置换腔室内壁和固相还原剂表面形成气膜效应，实现保障超声波作用效果和清洁生产。

进一步地，所述的微负压环境是-0.001—0.450MPa。

一种实现提高超声波在置换过程作用效果的微负压置换装置，至少包括一个密闭置换腔室，其特征是：在密闭置换腔室下部设有真空排固装置；在密闭置换腔室上部设有真空抽气装置；在密闭置换腔室内，设有一块以上垂直插入的置换板，组成连续置换通道；在密闭置换腔室外，设有至少一个超声波装置，给流经连续置换通道的待置换溶液施加设定超声波；待置换溶液是在微负压环境下接受超声波照射而通过连续置换通道的。

进一步地，所述的置换板，是在待置换溶液中可溶的金属板，其主体组成元素，是化学性质比待置换溶液中的离子态金属元素活泼的至少一种金属元素。

进一步地，所述的连续置换通道，是通过相邻两块置换板错位设置而形成的引导待置换溶液单向流经每一块置换板的纡回通道。

进一步地，所述的待置换溶液，包括不含粉状还原剂的待置换溶液和含有粉状还原剂的待置换溶液；所述的粉状还原剂，最好是粒度-0.074mm占100%。

进一步地，所述的超声波装置，频率为15-20×10³khz，声强为0.5-200w/cm²。

进一步地，所述的真空排固装置，包含至少一个下收敛斗型腔室和真空阀，所述的下收敛斗型腔室，其底面坡度大于固相产物在待置换溶液中的安息角。

进一步地，所述的真空抽气装置，包含至少一个真空抽气罩，所述的真空抽气罩是采用闭环液封水槽实施密封。

进一步地，所述的真空状态是-0.001—0.450MPa。

一种实现提高超声波在置换过程作用效果的微负压置换装置，至少包含一个U型管超声置换装置、设于U型管超声置换装置前的前置密闭搅拌装置、设于U型管超声置换装置后的后置密闭搅拌装置，以及处理出流后置密闭搅拌装置置换后液的固液分离装置，其特征是：在前置密闭搅拌装置和后置密闭搅拌装置的上部连接有真空抽气装置，通过设置高于U型管超声置换装置的前置密闭搅拌装置液面和后置密闭搅拌装置液面，对U型管超声置换装置形成液封，再由真空抽气装置对U型管超声置换装置内的置换反应过程提供微负压，来强制置换反应气相产物进入真空抽气装置。

进一步地，所述的U型管超声置换装置，其U型管外部设有至少一个向U型管内待置换溶液发射设定超声波的超声波装置。

进一步地，所述的前置密闭搅拌装置，其液面上方设有一个输送粉状还原剂管口；其顶部设有一个连通真空抽气装置的管口；在输送粉状还原剂管口的上方，设有一块阻止粉状还原剂被微负压真空抽离前置密闭搅拌装置的挡板。

进一步地，所述的后置密闭搅拌装置，其底部设有一个连通固液分离装置的出口；其顶部设有一个连通真空抽气装置的管口。

进一步地，所述的粉状还原剂，最好是粒度-0.074mm占100%。