專(zhuān)利名稱(chēng)：結(jié)晶洗滌分離柱的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及結(jié)晶的分離方法，具體是將結(jié)晶與洗滌相結(jié)合、從晶漿中分離晶 體和母液的結(jié)晶洗滌分離柱。
背景技術(shù)：
結(jié)晶是一種重要的分離和提純的手段。在結(jié)晶過(guò)程中，非結(jié)晶物(如雜質(zhì))被摒 除在晶相之外的液相中(稱(chēng)為母液)。并在液相中不斷濃集。當(dāng)結(jié)晶進(jìn)行到一定程度之后， 作固液分離，即可得到純凈的結(jié)晶物(晶體)和被濃縮的非結(jié)晶物(如雜質(zhì))。離心分離是 目前廣為應(yīng)用的固液分離手段。其缺點(diǎn)是1)能耗高；2)晶體純度不高，尤其是對(duì)于粘稠度很高的熔體結(jié)晶物系 (meltcrystallization)。這是因?yàn)榧?xì)晶粒具有很大的比表面積，粘附在細(xì)晶表面的粘稠母 液很難徹底被甩干凈；3)設(shè)備投資大，尤其是連續(xù)自動(dòng)離心機(jī)。4)當(dāng)用于從一次冰泥中分離冰晶和母液的時(shí)候，由于冰晶在離心壓力下融化、融 合，部分融冰跟母液一起穿過(guò)濾網(wǎng)，然后在壓力消失后再結(jié)晶(冰)析出。造成分離不徹 底。此外，部分冰晶在壓力下融合，堵塞冰晶間的微通道，在篩網(wǎng)上形成一層閉塞的冰殼，使 過(guò)濾幾乎不能進(jìn)行。所說(shuō)的一次冰泥是指在冷凍濃縮過(guò)程中產(chǎn)生的細(xì)冰晶與濃縮母液的混合物。冷凍 濃縮(freeze concentration)過(guò)程中水的結(jié)冰也屬于熔體結(jié)晶的范疇。冷凍濃縮是將水 溶液冷卻至冰點(diǎn)以下，令水份以結(jié)晶狀態(tài)即冰的形式析出?？匾赃m當(dāng)?shù)倪^(guò)冷度及結(jié)晶速度。 至適當(dāng)?shù)墓桃罕葧r(shí)，進(jìn)行固液分離。液相被濃縮。固相冰粒移作它用(如降低制冷機(jī)的冷 凝器散熱面溫度以提高制冷系統(tǒng)的效率)。冷凍濃縮分為層結(jié)晶(layer crystallization)和懸浮結(jié)晶 (suspensioncrystallization)兩種工藝。前者是讓水溶液與制冷面接觸，在其上形成一層 冰晶。隨著冰層的增厚，溶液將逐漸變濃。該工藝的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)是冰層里會(huì)包裹液 囊，即被夾帶母液是包裹在冰層里的。難以有效、徹底地進(jìn)行固液分離。造成溶質(zhì)損失。而 且生產(chǎn)能力小。后者是在本體溶液中結(jié)晶，冰晶懸浮于溶液中長(zhǎng)大。其優(yōu)點(diǎn)是液囊包裹極 小，晶體純潔，設(shè)備生產(chǎn)能力大。缺點(diǎn)是工藝復(fù)雜，尤其是冰晶與母液的分離比較困難。但 是，一旦冰晶能夠有效地被分離出來(lái)，將會(huì)是一種有用的副產(chǎn)品。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種能耗低、結(jié)晶物純度 高、設(shè)備投資小的結(jié)晶洗滌分離柱。所涉及的結(jié)晶洗滌柱就是用于懸浮結(jié)晶冷凍濃縮工藝的冰晶與濃縮液的分離。冷凍濃縮的關(guān)鍵技術(shù)之一就是冰晶和母液的分離。[0012]在本專(zhuān)利后續(xù)的文字中，如無(wú)特別說(shuō)明，冷凍濃縮將是指上述的冷凍濃縮的懸浮結(jié)晶工藝。本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下一種洗滌和分離晶體的設(shè)備，是一種結(jié)晶洗滌分離柱，由柱體和分別設(shè)在其兩端 的喂料機(jī)構(gòu)、切削機(jī)構(gòu)構(gòu)成；所述柱狀體是垂直的或立式呈空心柱狀體，其下端是喂料機(jī) 構(gòu)，上端是切削機(jī)構(gòu)；或者，所述柱狀體是倒立的呈空心柱狀體，其上端是喂料機(jī)構(gòu)，下端是 切削機(jī)構(gòu)。切削機(jī)構(gòu)主要由刀盤(pán)、刮刀、刀盤(pán)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、上封頭、洗滌水入口和洗滌水出口構(gòu) 成；刀盤(pán)的平面正對(duì)著柱體的上端口，在刀盤(pán)上開(kāi)有刀槽，刮刀在槽口處斜插入冰床中；刮 刀與水平線(xiàn)的夾角是5至45度；所述的刮刀刀刃是平直的或是呈鋸齒狀的。所述喂料機(jī)構(gòu)由旋轉(zhuǎn)葉輪和一個(gè)導(dǎo)流筒構(gòu)成，旋轉(zhuǎn)葉輪是多葉片的螺旋獎(jiǎng)式推進(jìn) 器；導(dǎo)流筒由一個(gè)垂直的短圓筒和一組垂直的、徑向排列的垂直導(dǎo)流片構(gòu)成；垂直短圓筒 內(nèi)裝置了一組徑向排列的垂直導(dǎo)流片；該圓筒的圓心與柱體的圓心在同一軸線(xiàn)上；導(dǎo)流筒 位于結(jié)晶洗滌柱的入口端。所述旋轉(zhuǎn)葉輪的葉片與水平面的夾角是5 45度；垂直導(dǎo)流片下端和旋轉(zhuǎn)葉片上 端的間隙是0. 5至2毫米；被擠壓出的母液從冰床滲出、返回一次冰泥；旋轉(zhuǎn)葉輪由下置的 齒輪減速電機(jī)驅(qū)動(dòng)。所述柱狀體呈圓柱形或者任何其他截面形狀，柱狀體壁面由雙層或單層的透明材 料制成。所述喂料機(jī)構(gòu)也可以是多孔板或篩網(wǎng)制成的、作上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞；該活塞由 壓縮空氣或液壓機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)。本實(shí)用新型分離柱用于分離在冷凍濃縮所產(chǎn)生的冰晶和母液的洗滌和分離晶體 過(guò)程如下一次冰泥自下而上被壓入柱內(nèi)形成冰晶堆積床，經(jīng)過(guò)洗滌的冰晶從上端排出柱 體，母液則被留在柱體的下端；包括以下步驟(1)喂料機(jī)構(gòu)把待分離的由冰晶和母液組成的一次冰泥從柱的下端口送入柱體， 并且擠壓成為冰床；被擠壓出的母液向下滲出、然后返回一次晶漿；該冰床在壓力的推送 下向柱的上端口移動(dòng)；(2)切削機(jī)構(gòu)把喂料機(jī)構(gòu)推送過(guò)來(lái)的冰床切削掉，并由洗滌水帶走；切削機(jī)構(gòu)排 除冰晶的速度總是比喂料機(jī)構(gòu)推送一次冰泥的速度慢，使得冰晶在柱體內(nèi)被擠壓，母液向 下滲出，形成冰床。本實(shí)用新型分離柱用于熔體結(jié)晶的分離提純的洗滌和分離晶體過(guò)程如下一次晶 漿被喂料機(jī)構(gòu)從結(jié)晶洗滌柱的上端壓入柱內(nèi)，形成晶體堆積床；由純晶體的熔融體組成的 洗滌液從下往上置換原本與晶體混合的母液；經(jīng)過(guò)洗滌的晶體床在柱體的下端口被切削機(jī) 構(gòu)刨出；洗滌液與刨出晶體的混合物成為二次晶漿，由洗滌液帶出。本實(shí)用新型具體說(shuō)明如下本實(shí)用新型的結(jié)晶洗滌柱是一種既可以用于上述冷凍 濃縮分離冰晶與母液，也可以用于分離一般熔體晶體與母液的裝置。兩者不同的是冰晶比 溶液輕。所以總是傾向于上浮。而且融化的冰水也比溶液輕，所以當(dāng)冰水與溶液接觸的時(shí) 候，總是傾向于占據(jù)上方的容積。而一般熔體結(jié)晶中，晶體比熔體重，所以總是傾向于下沉。 而且融晶(即純化物)也比熔體重，所以當(dāng)融晶與熔體接觸的時(shí)候，總是傾向于占據(jù)下方的容積?；谏鲜龅脑颍覀兌x用于分離冰晶與母液的結(jié)晶洗滌柱是“直立的”-即冰晶 與母液的混合物(一次冰泥)從下方進(jìn)入柱體，純的冰晶從柱體上方排出；用于分離一般熔 體結(jié)晶和母液的結(jié)晶洗滌柱是“倒立的”-即晶體和母液的混合物(一次晶漿)是從上方進(jìn) 入柱體，純的晶體從柱體下方排出。為敘述方便，我們以直立的、用于分離冰晶和母液的結(jié)晶洗滌柱為例說(shuō)明本實(shí)用 新型的具體內(nèi)容本實(shí)用新型所涉及的結(jié)晶洗滌柱是一個(gè)垂直的(或立式的)空心柱狀體。它包括 三個(gè)組成部分喂料機(jī)構(gòu)、柱體和切削機(jī)構(gòu)。所述的柱狀體可以是圓柱形或者任何其他截面形狀的柱狀體。用以接納喂料機(jī)構(gòu) 壓進(jìn)的冰晶(或晶體)、使之形成柱狀緊密堆積的冰床(或晶體床)。柱體壁面是由雙層或 單層的透明材料制成(如有機(jī)玻璃等)。以利觀察、測(cè)量、控制和保溫。在該柱狀體的下端是喂料機(jī)構(gòu)，上端是切削機(jī)構(gòu)。喂料機(jī)構(gòu)的作用是把待分離的一次冰泥(冰晶+母液)從柱的下端口送入柱體， 并且擠壓成為具有一定空隙率的冰晶堆積床。被擠壓出的母液向下滲出、然后返回一次晶 漿。該冰床具有多孔的、各向同性的結(jié)構(gòu)。并在壓力的推送下向柱的另上端口移動(dòng)。所述 的喂料機(jī)構(gòu)至少有兩種可能的形式第一種所述的晶體喂料裝置可以是一個(gè)由旋轉(zhuǎn)葉輪和一個(gè)導(dǎo)流筒組成的機(jī)構(gòu)。 旋轉(zhuǎn)葉輪是多葉片的螺旋獎(jiǎng)式推進(jìn)器。導(dǎo)流筒由一個(gè)垂直的短圓筒和一組垂直的、徑向分 布的一組薄板組成。導(dǎo)流筒位于結(jié)晶洗滌柱的下端入口。當(dāng)葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)葉片上的冰 泥一起轉(zhuǎn)動(dòng)。同時(shí)由于冰泥在葉片上的滑動(dòng)，使得冰泥向上移動(dòng)。垂直導(dǎo)流片的下沿與旋 轉(zhuǎn)葉片的上沿幾乎緊貼，使冰泥在離開(kāi)葉片的上沿后改變運(yùn)動(dòng)的方向由水平方向的轉(zhuǎn)動(dòng) 變?yōu)橄蛏线\(yùn)動(dòng)。第二種所述的晶體喂料裝置也可以是一個(gè)由多孔板或篩網(wǎng)做成的、作上下往復(fù) 運(yùn)動(dòng)的活塞。該活塞由壓縮空氣或液壓機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)。當(dāng)用于冰晶和母液的分離時(shí)，活塞位于 結(jié)晶洗滌柱的下端?；钊纳现裹c(diǎn)位于結(jié)晶洗滌柱內(nèi)約1/4 1/3的地方。下止點(diǎn)位于結(jié) 晶洗滌柱外(下方)約3 30公分的地方。所以當(dāng)活塞向下運(yùn)動(dòng)并打開(kāi)結(jié)晶洗滌柱下端 口的時(shí)候，冰晶便可以借助浮力或在泵的輸送下進(jìn)入柱內(nèi)。在活塞向上運(yùn)動(dòng)時(shí)壓緊冰床并 向上推送。在柱狀體的上端口是冰床的切削機(jī)構(gòu)，它把喂料機(jī)構(gòu)推送過(guò)來(lái)的冰床切削掉，并 由洗滌水帶走。切削機(jī)構(gòu)排除冰晶的速度總是比喂料機(jī)構(gòu)推送一次冰泥的速度慢，使得冰 晶在柱體內(nèi)被擠壓，母液向下滲出，形成冰床。切削機(jī)構(gòu)由刀盤(pán)、刮刀、刀盤(pán)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(含電機(jī))、上封頭、洗滌水入口和洗滌水出 口等部分組成。刀盤(pán)的平面正對(duì)著柱體的上端口。在刀盤(pán)上開(kāi)有刀槽。刮刀在槽口處傾斜 插入冰床中。當(dāng)?shù)侗P(pán)作轉(zhuǎn)動(dòng)或作往復(fù)平動(dòng)時(shí)帶動(dòng)刮刀切削冰床。被切削掉的冰晶向上穿過(guò) 槽口、進(jìn)入刀盤(pán)和封頭之間的空腔。然后被洗滌水帶走。在操作開(kāi)始的時(shí)候，冰床尚未形成。先由喂料機(jī)構(gòu)向柱體輸送一次冰泥，而處在上 端的切削機(jī)構(gòu)暫不開(kāi)動(dòng)。洗滌水此時(shí)也沒(méi)有被引入切削機(jī)構(gòu)。當(dāng)冰泥逐漸充滿(mǎn)柱體、并繼 而被壓緊之后，就形成了冰床。被擠壓出來(lái)的母液從冰床滲出返回下方的一次冰泥。此時(shí) 冰床仍然為母液所飽和。[0035]上述的一次冰泥是冰晶和母液的兩相混合物，處于熱力學(xué)平衡狀態(tài)，即飽和狀態(tài)。 溫度為1\。由于含有溶質(zhì)，造成冰點(diǎn)下降。所以溫度低于零攝氏度，即T1 <0°C。只是冰床 處于緊密的壓縮狀態(tài)。液相所占的體積大大減少。液相體積與冰床體積之比(即冰床的空 隙率)約為0.2 0.5。這時(shí)，在切削機(jī)構(gòu)中引入溫度為零攝氏度或接近零攝氏度的洗滌水，把占據(jù)刀盤(pán) 與上封頭之間空腔的空氣排出，并使洗滌水通過(guò)進(jìn)出口處于循環(huán)流動(dòng)狀態(tài)。整個(gè)結(jié)晶洗滌 柱這時(shí)處于全充滿(mǎn)的、沒(méi)有空氣的狀態(tài)。當(dāng)洗滌水的靜壓大于母液的靜壓時(shí)，洗滌水就會(huì)向下進(jìn)入冰床、置換出冰床中的 母液。這就是所謂洗滌。例如可以通過(guò)在結(jié)晶洗滌柱的下方放出母液來(lái)降低母液的靜壓， 使洗滌水進(jìn)入冰床。當(dāng)零攝氏度的洗滌水與低于零攝氏度(T1)的冰晶接觸時(shí)，冰晶的表面立即發(fā)生結(jié) 晶作用。這種結(jié)晶作用使得洗滌水在冰床內(nèi)的流動(dòng)是所謂“活塞流”。洗滌水與母液互不混 合。從而在洗滌水與母液的交界面形成一個(gè)界線(xiàn)分明的、水平的洗滌前沿。當(dāng)洗滌前沿向下移動(dòng)到柱體的中部或附近的時(shí)候，調(diào)整洗滌水或母液的靜壓使兩 者平衡，例如停止排出母液，洗滌前沿即不再繼續(xù)向下移動(dòng)，維持在柱體中的一定高度上。這時(shí)開(kāi)動(dòng)切削機(jī)構(gòu)，開(kāi)始排冰。冰床隨即在喂料機(jī)構(gòu)的推送下向上移動(dòng)。在向上移動(dòng)的冰床中，晶體間隙中的洗滌水和母液相對(duì)于結(jié)晶洗滌柱的外殼是停 滯的。洗滌前沿維持在柱體的中段或附近。這樣，排出結(jié)晶洗滌柱的冰晶是經(jīng)過(guò)洗滌的潔 凈的純冰。從而實(shí)現(xiàn)了冰晶與母液的分離。上述的洗滌水是由切削裝置刨出的、經(jīng)過(guò)洗滌的純冰晶融化而成的。由冰晶和水 組成的兩相混合物稱(chēng)為二次冰泥。處于零攝氏度的熱力學(xué)平衡狀態(tài)，T2 = o°c。 \<Τ2。從柱的入口(喂料器)到柱的出口(切削器)構(gòu)成一個(gè)密閉的環(huán)境，冰床中沒(méi)有 空氣，即沒(méi)有氣-液或氣-固界面。當(dāng)冰床中的母液被洗滌水所置換，實(shí)際上就造成了冰晶和其母液的分離。所得到 的母液就是濃縮液。而結(jié)晶洗滌柱下端的喂料器和上端的切削器保證了這一過(guò)程在柱內(nèi)能 夠連續(xù)進(jìn)行。上述的結(jié)晶洗滌柱用于從冷凍濃縮過(guò)程中所產(chǎn)生的一次冰泥中分離出冰晶。結(jié)晶 洗滌柱是“直立的”。對(duì)于熔體結(jié)晶的分離提純過(guò)程，結(jié)晶洗滌柱必須是“倒立的”一次晶漿被喂料機(jī) 構(gòu)從結(jié)晶洗滌柱的上端壓入柱內(nèi)，形成晶體堆積床。洗滌液(即純晶體的熔融體)從下往 上置換原本與晶體混合的母液。經(jīng)過(guò)洗滌的晶體床在柱體的下端口被切削機(jī)構(gòu)刨出。洗滌 液與刨出晶體的混合物成為二次晶漿，由洗滌液帶出。洗滌液和晶體就是所需的產(chǎn)品。用結(jié)晶洗滌柱分離晶體(冰晶)和母液，與高速離心分離相比，晶體(冰晶)的純 度高(含雜質(zhì)或溶質(zhì)不到IOOppm)；過(guò)程的能耗低(如不到高速離心分離的1/3)；由于結(jié)晶 洗滌柱的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)都在低速下工作，不存在像高速離心機(jī)那樣的動(dòng)平衡等問(wèn)題，降低了設(shè) 備造價(jià)。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下技術(shù)優(yōu)點(diǎn)及其有益效果1、本實(shí)用新型與高速離心分離相比，晶體(冰晶)的純度高(含雜質(zhì)或溶質(zhì)不到 IOOppm)；[0050]2、晶體與母液的分離過(guò)程是在柱內(nèi)無(wú)空氣、無(wú)氧條件下進(jìn)行，有效避免了可揮發(fā) 組分的損失，也避免了易變組分(如營(yíng)養(yǎng)物)被氧化。3、過(guò)程的能耗低(如不到高速離心分離的1/3)；4、降低了分離設(shè)備的造價(jià)。
圖1是本實(shí)用新型以葉輪喂料的結(jié)晶洗滌柱；圖2是圖1中的導(dǎo)流筒結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是圖1中的刀盤(pán)結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本實(shí)用新型另一以活塞喂料的結(jié)晶洗滌柱。圖中，I-結(jié)晶器(部分)2- 一次冰泥，即由母液和冰晶組成的晶漿3-結(jié)晶洗滌柱4-一次冰泥抽吸泵5-結(jié)晶洗滌柱的喂料口6-導(dǎo)流筒7-葉輪8-軸封9-下封頭10-齒輪變速電機(jī)11-母液12-篩網(wǎng)13-刀盤(pán)14-冰床15-結(jié)晶洗滌柱的上封頭16-洗滌水17- 二次冰泥(冰晶+洗滌水)18-洗滌前沿，即母液與洗滌水的交界面19-切削機(jī)構(gòu)的齒輪變速電機(jī)儲(chǔ)罐20-封頭軸封21-刀盤(pán)轉(zhuǎn)軸22-被刀盤(pán)刨出的冰晶23-用來(lái)構(gòu)成導(dǎo)流筒外側(cè)的短圓筒24-垂直導(dǎo)流板25-構(gòu)成刀盤(pán)的圓盤(pán)(用不銹鋼多孔板做成)洸-徑向刀槽27-刮刀28-多孔滲水的活塞7[0086]29-不銹鋼夾套30-不銹鋼夾套的內(nèi)筒(由多孔板做成)31-氣動(dòng)氣缸32-氣缸軸。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1如前所述，在冷凍濃縮過(guò)程中，溶液中的部分水分轉(zhuǎn)化為純的冰晶顆粒，在結(jié)晶罐 1中，形成一種由細(xì)冰晶與濃縮液組成的兩相混合物，即一次冰泥2。如圖1所示。由于冰 晶上浮，所以在結(jié)晶罐的上層冰泥有較高的晶體含量。所述的結(jié)晶洗滌柱3被安裝(或整 合)在結(jié)晶罐1的上部。利用冰晶上浮的特性，輔以泵4的輸送作用。冰泥從結(jié)晶罐進(jìn)入 位于結(jié)晶洗滌柱底部的喂料機(jī)構(gòu)入口 5。所述的喂料機(jī)構(gòu)由導(dǎo)流筒6，葉輪7，軸封8、下封頭9和齒輪變速電機(jī)10組成。一 次冰泥進(jìn)入喂料口 5后，被旋轉(zhuǎn)的葉輪7推送，加上冰晶自身的浮力，冰泥中的冰晶會(huì)被擠 壓、濃集，進(jìn)入導(dǎo)流筒6。垂直導(dǎo)流片的下沿與旋轉(zhuǎn)葉片的上沿幾乎緊貼，使冰泥在離開(kāi)葉片 的上沿后改變運(yùn)動(dòng)的方向由水平方向的轉(zhuǎn)動(dòng)變?yōu)橄蛏线\(yùn)動(dòng)。該導(dǎo)流筒還可以防止成團(tuán)的 冰晶黏附、纏繞在葉輪上并隨著葉輪一起轉(zhuǎn)動(dòng)，令葉輪失去對(duì)冰晶的向上推送作用。葉輪7由齒輪變速電機(jī)10驅(qū)動(dòng)。軸封8防止液體從下封頭9與轉(zhuǎn)軸之間的間隙 滲漏出。冰泥失去冰晶之后，剩下的母液11穿過(guò)濾網(wǎng)12，經(jīng)由泵4被送回結(jié)晶罐1(在圖1 只畫(huà)出了部分結(jié)晶罐)。導(dǎo)流筒6的結(jié)構(gòu)示意圖由圖2所示。它是在一個(gè)很短圓筒23內(nèi)安裝了一組徑向 排列的一組導(dǎo)流片對(duì)。失去部分母液的被濃集了的冰泥在葉輪7的推送下通過(guò)導(dǎo)流筒6進(jìn)入結(jié)晶洗滌柱 的柱體3。該柱體的壁面是由雙層透明材料制成(如有機(jī)玻璃等)。以利觀察、測(cè)量和控制。 兩層之間有氣隙以利保溫。在操作開(kāi)始的時(shí)候，冰床14尚未形成。先由喂料機(jī)構(gòu)向柱體3輸送一次冰泥2，而 處在上端的刀盤(pán)13暫不開(kāi)動(dòng)。洗滌水16此時(shí)也沒(méi)有被引入上封頭。冰泥在頂部刀盤(pán)13 的阻攔下，被適度壓縮成為各向同性的晶體堆積床(即冰床)14。晶體間的空隙仍然為母液 所飽和。冰床的孔隙率約為0.2 0.5。被擠壓出來(lái)的母液從冰床滲出返回下方的一次冰 泥2。這時(shí)，在上端口的切削機(jī)構(gòu)中引入溫度為零攝氏度或接近零攝氏度的洗滌水16， 把占據(jù)刀盤(pán)13與上封頭15之間空腔的空氣排出，并使洗滌水通過(guò)進(jìn)出口處于循環(huán)流動(dòng)狀 態(tài)。整個(gè)結(jié)晶洗滌柱這時(shí)處于全充滿(mǎn)的、沒(méi)有空氣的狀態(tài)。這時(shí)如果在系統(tǒng)的下方排出濃縮母液，洗滌水就會(huì)在壓力下進(jìn)入冰床，置換出冰 床中的母液。并在洗滌水與母液之間的交界面形成一個(gè)呈水平的、界線(xiàn)分明的狹窄過(guò)渡 段-即洗滌前沿18。在洗滌前沿，由于前述的水的結(jié)晶作用以及母液與水的比重差，使得這 一過(guò)渡區(qū)間不會(huì)繼續(xù)發(fā)展，而是維持一個(gè)穩(wěn)定的厚度。即洗滌水在多孔滲水性的冰床中的 流動(dòng)是所謂活塞流。[0100]當(dāng)洗滌前沿18移動(dòng)到柱體中間或附近的時(shí)候，停止母液的排放，開(kāi)動(dòng)上端切削機(jī) 構(gòu)的刀盤(pán)13。經(jīng)過(guò)洗滌的冰床在喂料機(jī)構(gòu)的推送下向上移動(dòng)，并被旋轉(zhuǎn)的刀盤(pán)13刨出，冰 晶與洗滌水混合，排出，成為所謂二次冰泥17。所說(shuō)的刀盤(pán)13是如圖3所示。它是在剛性的多孔金屬圓盤(pán)25上開(kāi)有徑向分布的 窄槽沈，呈鋸齒狀刀刃的刮刀片27通過(guò)槽口傾斜地插入晶體床中。當(dāng)旋轉(zhuǎn)的刀盤(pán)13從晶 體床刨出冰晶22時(shí)，冰晶穿過(guò)槽口逸出、進(jìn)入上方由刀盤(pán)13和上封頭15所圍成空間。并 由洗滌水16帶走。刀盤(pán)13由齒輪變速電機(jī)19驅(qū)動(dòng)。軸封20防止洗滌水從轉(zhuǎn)軸21與上封頭15之 間的間隙滲出。洗滌水16的流速和壓力是受控的。一方面流動(dòng)的洗滌水把刀盤(pán)刨出的冰晶帶走， 融化，維持洗滌水在o°c附近的水溫。另一方面，控制洗滌水壓力使洗滌前沿維持在柱體中 段或附近。冰床的上行速度由以下三個(gè)因素決定1)葉輪7推送冰晶的速度；2)刀盤(pán)13切削 冰床的速度；3) —次冰泥中2中的冰晶含量。實(shí)際上，如果冰床14的上行速度基本恒定，當(dāng)洗滌前沿18因某種原因偏離設(shè)定的 區(qū)間，例如偏低靠近柱底時(shí)，這時(shí)可通過(guò)降低洗滌水16的壓力使洗滌前沿向上移動(dòng)。相反， 當(dāng)洗滌前沿偏高靠近柱頂時(shí)，可通過(guò)增加洗滌水16的壓力使洗滌前沿向下移動(dòng)。由此實(shí)現(xiàn) 對(duì)洗滌前沿的控制。實(shí)施例2本實(shí)施例仍以冷凍濃縮的冰晶分離為對(duì)象。如圖4所示本實(shí)用新型所涉及的結(jié)晶 洗滌柱3被安裝(或整合)在結(jié)晶罐1上部的側(cè)面。一次冰泥2在浮力和泵4的合力作用 下進(jìn)入結(jié)晶洗滌柱的喂料口 5。作上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞觀在運(yùn)動(dòng)至下止點(diǎn)的時(shí)候，把結(jié)晶 洗滌柱3的下端口打開(kāi)，讓一次冰泥進(jìn)入柱體?；钊纳隙嗣媸遣讳P鋼多孔板(或篩網(wǎng))， 多孔板安裝在適合的支座上構(gòu)成多孔滲水性的活塞?；钊闲袝r(shí)將一次冰泥推送入結(jié)晶洗 滌柱。活塞的上止點(diǎn)是進(jìn)入結(jié)晶洗滌柱的柱體1/4 1/3。結(jié)晶洗滌柱3的柱體由兩段組成。柱體的下段是由兩節(jié)同心金屬套筒(如不銹鋼) 做成，形成一個(gè)雙層夾套式的結(jié)構(gòu)29。其中內(nèi)筒30是不銹鋼多孔板，孔徑為0.3 1mm。當(dāng) 柱中的冰泥受到上行活塞28擠壓的時(shí)候，部分母液透過(guò)多孔活塞28和多孔內(nèi)桶30逸出返 回柱外的喂料器。而冰晶則被截留在柱內(nèi)。柱體的上段用雙層的透明有機(jī)玻璃做柱身。柱 體的上下兩段用法蘭連接?；钊?8由氣動(dòng)氣缸31通過(guò)氣缸軸32驅(qū)動(dòng)作上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。并在上行時(shí)在活塞 面上產(chǎn)生0. 1 0. 5kg/cm2的壓力。冰泥受擠壓后，被擠壓滲出的母液11穿過(guò)濾網(wǎng)12，經(jīng)由泵4被送回結(jié)晶罐1(在圖 4中只畫(huà)出了部分結(jié)晶罐)。而柱內(nèi)的冰泥在柱底活塞的推送和柱頂?shù)侗P(pán)13的阻攔下，被 適度壓縮成為各向同性的晶體堆積床(冰床)14。晶體間的空隙仍然為母液所飽和。冰床 的孔隙率約為0. 2 0. 5。結(jié)晶洗滌柱的其他部分如刀盤(pán)13、透明的雙層有機(jī)玻璃柱身3以及洗滌水的循環(huán) 回路等與實(shí)施例1是相同的。因此，對(duì)洗滌前沿的控制方式也是與實(shí)施例1相同的。
權(quán)利要求1.一種結(jié)晶洗滌柱，其特征在于由柱體和分別設(shè)在其兩端的喂料機(jī)構(gòu)、切削機(jī)構(gòu)構(gòu)成； 所述柱狀體是垂直的或立式呈空心柱狀體，其下端是喂料機(jī)構(gòu)，上端是切削機(jī)構(gòu)；或者，所 述柱狀體是倒立的呈空心柱狀體，其上端是喂料機(jī)構(gòu)，下端是切削機(jī)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)晶洗滌分離柱的切削機(jī)構(gòu)主要由刀盤(pán)、刮刀、刀盤(pán)驅(qū)動(dòng)機(jī) 構(gòu)、上封頭、洗滌水入口和洗滌水出口構(gòu)成；洗滌水為攝氏零度左右的清水；刀盤(pán)的平面正 對(duì)著柱體的上端口，在刀盤(pán)上開(kāi)有刀槽，刮刀在槽口處斜插入冰床中；刮刀與水平線(xiàn)的夾角 是5至45度；所述的刮刀刀刃是平直的或是呈鋸齒狀的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的結(jié)晶洗滌分離柱，其特征在于所述喂料機(jī)構(gòu)由旋轉(zhuǎn)葉輪 和一個(gè)導(dǎo)流筒構(gòu)成，旋轉(zhuǎn)葉輪是多葉片的螺旋獎(jiǎng)式推進(jìn)器；導(dǎo)流筒由一個(gè)垂直的短圓筒和 一組垂直的、徑向排列的垂直導(dǎo)流片構(gòu)成；垂直短圓筒內(nèi)裝置了一組徑向排列的垂直導(dǎo)流 片；該圓筒的圓心與柱體的圓心在同一軸線(xiàn)上；導(dǎo)流筒位于結(jié)晶洗滌柱的入口端。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的結(jié)晶洗滌分離柱，其特征在于所述旋轉(zhuǎn)葉輪的葉片與水平面 的夾角是5 45度；垂直導(dǎo)流片下端和旋轉(zhuǎn)葉片上端的間隙是0. 5至2毫米；被擠壓出的 母液從冰床滲出、返回一次冰泥；旋轉(zhuǎn)葉輪由下置的齒輪減速電機(jī)驅(qū)動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的結(jié)晶洗滌分離柱，其特征在于所述柱狀體呈圓柱形或者任何 其他截面形狀，柱狀體壁面由雙層或單層的透明材料制成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的結(jié)晶洗滌分離柱，其特征在于所述喂料機(jī)構(gòu)是多孔板或 篩網(wǎng)制成的、作上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞；該活塞由壓縮空氣或液壓機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的結(jié)晶洗滌分離柱，其特征在于所述柱狀體呈圓柱形或者任何 其他截面形狀，柱狀體壁面由雙層或單層的透明材料制成。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種能耗低、結(jié)晶物純度高、投資小的洗滌和分離晶體的結(jié)晶洗滌分離柱，由柱體和分別設(shè)在其兩端的喂料機(jī)構(gòu)、切削機(jī)構(gòu)構(gòu)成；所述柱狀體是垂直的或立式呈空心柱狀體，其下端是喂料機(jī)構(gòu)，上端是切削機(jī)構(gòu)；或者，所述柱狀體是倒立的呈空心柱狀體，其上端是喂料機(jī)構(gòu)，下端是切削機(jī)構(gòu)。運(yùn)行時(shí)，一次冰泥自下而上被壓入柱內(nèi)形成冰晶堆積床，經(jīng)過(guò)洗滌的冰晶從上端排出柱體，母液則被留在柱體的下端；或一次晶漿被喂料機(jī)構(gòu)從結(jié)晶洗滌柱的上端壓入柱內(nèi)，形成晶體堆積床；由純晶體的熔融體組成的洗滌液從下往上置換原本與晶體混合的母液；經(jīng)過(guò)洗滌的晶體床在柱體的下端口被切削機(jī)構(gòu)刨出；洗滌液與刨出晶體的混合物成為二次晶漿，由洗滌液帶出。
文檔編號(hào)B01D9/02GK201832438SQ20102056793
公開(kāi)日2011年5月18日 申請(qǐng)日期2010年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月19日
發(fā)明者廖力奮, 秦貫豐 申請(qǐng)人:廖力奮, 秦貫豐