一种复合钛白粉的制备装置及方法转让专利
申请号 : CN202110886937.3
文献号 : CN113582227B
文献日 : 2022-12-23
发明人 : 李宜海
申请人 : 深圳市三工色彩科技有限公司
摘要 :
本发明公开了一种复合钛白粉的制备装置，包括外壳体、罐体；所述罐体设置在外壳体的内部，外壳体的底部设有支腿，所述外壳体与罐体之间设有多层结构，靠近外壳体的一侧设有冷却管，所述冷却管均匀分布在外壳体的内壁，冷却管靠近罐体的一侧设有挥发分道，所述挥发分道与罐体之间设置有多层燃烧道，每层所述燃烧道均铺设有煤气管，所述罐体内部为煅烧室；通过烟气气流推动风轮机的转动，此时关闭辅助电机，依靠风轮机的转动带动凸轮转动，从而带动送风机构的活塞板往复运动，向燃烧道内送入足量的空气，供煤气充分燃烧，提高煤气燃烧率，提高煅烧效率。
权利要求 :
1.一种复合钛白粉的制备装置，包括外壳体（1）、罐体（2）；其特征在于，所述罐体（2）设置在外壳体（1）的内部，外壳体（1）的底部设有支腿，所述外壳体（1）与罐体（2）之间设有多层结构，靠近外壳体（1）的一侧设有冷却管，所述冷却管均匀分布在外壳体（1）的内壁，冷却管靠近罐体（2）的一侧设有挥发分道（3），所述挥发分道（3）与罐体（2）之间设置有多层燃烧道（4），每层所述燃烧道（4）均铺设有煤气管（5），所述罐体（2）内部为煅烧室（10）；
所述罐体（2）的顶部设有多个通气口，多个通气口均与挥发分道（3）的顶部连通，所述挥发分道（3）与每个燃烧道（4）均开设有连通口；所述罐体（2）的顶部设有加料口（11），罐体（2）的底部设有卸料口（12）；所述燃烧道（4）的顶部设有排烟道（7），所述排烟道（7）的下方设有送风机构（8），所述送风机构（8）设有送风管，通过送风管向燃烧道（4）内加速供给空气；通过在燃烧道的顶部设置多个温度传感器，采集燃烧道内的温度；
所述排烟道（7）内设置有过滤器（9），远离过滤器（9）的一侧设置有第一盒体（71），所述第一盒体（71）呈圆柱状结构，沿排烟道（7）的轴向设置；所述第一盒体（71）内设置有风轮机（72），所述风轮机（72）的输出轴连接有凸轮（74），所述凸轮（74）另一侧偏离圆心处转动连接有连杆（75），所述连杆（75）的另一端贯穿第一盒体（71）；所述风轮机（72）靠近凸轮（74）的一侧设有辅助电机（73），所述辅助电机（73）能够与风轮机（72）共同驱动凸轮（74）运转；
所述送风机构（8）包括第二盒体（81），所述第二盒体（81）呈密封的长方体结构，所述第二盒体（81）内设置有活塞板（83），所述活塞板（83）的一侧连接有伸缩杆（82），所述伸缩杆（82）的另一端贯穿第二盒体（81）壁与连杆（75）转动连接，且与第二盒体（81）壁构成间隙滑动连接。
2.根据权利要求1所述的一种复合钛白粉的制备装置，其特征在于，所述燃烧道（4）设置在罐体（2）的两侧，两侧燃烧道（4）在外壳体（1）顶部连通，两侧所述排烟道（7）内设置的煤气管（5）均连通有输气口（6），煤气管（5）通过输气口（6）进行燃烧气体供给。
3.根据权利要求1所述的一种复合钛白粉的制备装置，其特征在于，所述第二盒体（81）的两端侧壁均开设有进气口，靠近伸缩杆（82）的一侧开设有第一进气口（84），另一侧开设有第二进气口（85），所述第一进气口（84）设置在伸缩杆（82）的下方；所述第二盒体（81）靠近外壳体（1）的一侧设有第一送风口（86）和第二送风口（87），所述第一送风口（86）连接有第一送风管（88），所述第二送风口（87）连接有第二送风管（89），所述第一送风管（88）和第二送风管（89）均连接有外壳体（1）内的绕烧道连通。
4.根据权利要求1所述的一种复合钛白粉的制备装置，其特征在于，所述活塞板（83）的周侧设有橡胶环（810），所述橡胶环（810）与第二盒体（81）内侧壁密封滑动连接。
5.根据权利要求3所述的一种复合钛白粉的制备装置，其特征在于，所述第一进气口（84）和第二进气口（85）设有第一风门（811），所述第一风门（811）和第二风门（813）均设置在第二盒体（81）的内侧，所述第一风门（811）和第二风门（813）通过设置的合页与第二盒体（81）的内侧壁转动连接；所述第一送风口（86）的第二送风口（87）的外侧均设有第三盒体（812），所述第三盒体（812）呈密封结构，第一送风管（88）与第三盒体（812）嵌套设置，第二送风管（89）与第三盒体（812）嵌套设置；所述第三盒体（812）内设置有第二风门（813），所述第二风门（813）设置在第二盒体（81）的外侧，第二风门（813）通过设置的合页与第二盒体（81）的外侧壁转动连接。
6.一种复合钛白粉的制备方法，其特征在于，该制备方法使用了权利要求1‑5任一项所述的制备装置，该制备方法包括以下步骤：
S1，钛铁粉与浓硫酸反应之后生成硫酸亚钛，经水解之后生成偏钛酸，将偏钛酸通过加料口加入到罐体内，进行煅烧；
S2，向煤气管内通入煤气，同时开启辅助电机带动送风机构向燃烧道内送入空气，通过燃烧道底部设置的点火器进行点火；
S3，点火之后，燃烧道内进行燃烧，燃烧烟气顺着排烟道向外排出，经过过滤器过滤之后的烟气气流推动风轮机的转动，此时关闭辅助电机，依靠风轮机的转动带动凸轮转动，从而带动送风机构的活塞板往复运动，向燃烧道内送入足量的空气，供煤气充分燃烧，提高煤气燃烧率，提高煅烧效率；
S4，燃烧过程中，罐体内产生的多余气体通过顶部设置的通气口进入挥发分道，挥发分道与燃烧道连通，气体进行燃烧，有效减少污染排放；
S5，煅烧完成之后从卸料口排出，经过粉碎机粉碎和研磨机研磨得到钛白粉。
7.根据权利要求6所述的一种复合钛白粉的制备方法，其特征在于，步骤S3中，通过在燃烧道的顶部设置多个温度传感器，采集燃烧道内的温度，设置温度监测系统，时刻对燃烧道内的温度进行监测，保证煅烧温度，提高煅烧温度的精确性，提高煅烧质量，提升钛白粉的生产效率。
8.根据权利要求7所述的一种复合钛白粉的制备方法，其特征在于，温度监测系统包括单片机、控制模块、显示模块、测温模块、送风机构、通信系统；所述测温模块包括多个温度传感器、数据采集卡；温度传感器采集燃烧道内的温度，经过数据采集卡传输至单片机内，单片机经过数据处理分析，剔除采集有效温度值中的最大值和最小值，并且取剩下数据的平均值，获取精确的温度数据，之后通过控制模块控制辅助电机的转速，进而控制送风机构的送气量，从而控制煤气的燃烧程度，达到实时控制煅烧温度，煅烧温度并实时通过显示模块的显示屏显示。
说明书 :
一种复合钛白粉的制备装置及方法
技术领域
[0001] 本发明属于钛白粉生产技术领域，尤其涉及一种复合钛白粉的制备装置及方法方法。
背景技术
[0002] 钛白粉(TiO2)是一种重要的无机化工产品，在涂料、油墨、造纸、塑料橡胶、化纤、陶瓷等工业中有重要用途。钛白粉(英文名称：titanium dioxide)，主要成分为二氧化钛 (TiO2)的白色颜料。学名为二氧化钛(titaniumdioxide)，分子式为TiO2是一种多晶化合物，其质点呈规则排列，具有格子构造。二氧化钛的相对密度最小。钛白粉的生产工艺有硫酸法和氯化法两种工艺路线。
[0003] 目前对于硫酸法生产过程中，将钛铁粉与浓硫酸反应生成亚硫酸铁，亚硫酸铁经过水解成偏铁酸，偏铁酸经过煅烧，粉碎生成钛白粉，但是，现有的煅烧过程中，一般采用煤气燃烧的加热方法，在煤气燃烧的同时一般采用自吸的方式进气供氧，供氧效率低，导致煤气不能充分燃烧，同时导致煅烧温度低，温度不稳定导致生产的固态钛存在杂质较多，纯净度较差，煅烧质量得不到保证，同时还有采用鼓风机进行供气，在持续锻造的过程中持续供气需要耗费大量的电能，节能效果较差；在煅烧过程中由于目前煅烧炉温控误差较大，生成固态钛的纯度低，严重影响着煅烧质量，影响生成生产顾太钛的质量。
[0004] 中国专利申请号201420507466.6公开了一种用于钛白粉煅烧窑的测温装置，所述钛白粉煅烧窑包括有窑头、窑中与窑尾；所述窑头外设置有与窑头彼此连接，且固定于煅烧窑外部的窑头罩；所述用于钛白粉煅烧窑的测温装置包括有固定安装在窑头套上的窑头测温元件；上述用于钛白粉煅烧窑的测温装置，其将窑头处的测温元件采用固定放置，而不随窑体一同旋转，故而在煅烧窑旋转过程中，对于受自重影响停留在煅烧窑底部的钛白粉，窑头测温元件可始终浸入在钛白粉堆之中。上述技术方案不易操作，对于温度的测量精确度有待提升。
[0005] 中国专利申请号201922468321.5公开了一种节能型钛白粉煅烧设备，包括煅烧箱，煅烧箱的顶端设有进料口，煅烧箱的顶面且位于进料口上方固定连接有压缩机，煅烧箱的内顶端固定连接有两个一号斜板，两个一号斜板交叉分布，本实用新型通过外接控制设备启动压缩机、热风机、一号电机、二号电机以及三号电机，利用压缩机将钛白粉原料压缩成饼状，顺着进料口落入煅烧箱中，从而扩大钛白粉与热气以及冷气的接触面积，最后打开滑板，由出料孔排出即可。上述技术方案中，采用的煅烧方案，采用自吸的方式进气供氧，供氧效率低，导致煤气不能充分燃烧，同时导致煅烧温度低，温度不稳定导致生产的固态钛存在杂质较多，纯净度较差，煅烧质量得不到保证。
发明内容
[0006] 针对现有技术不足，本发明的目的在于提供了一种复合钛白粉的制备装置及方法方法，通过烟气气流推动风轮机的转动，此时关闭辅助电机，依靠风轮机的转动带动凸轮转动，从而带动送风机构的活塞板往复运动，向燃烧道内送入足量的空气，供煤气充分燃烧，提高煤气燃烧率，提高煅烧效率；罐体内产生的多余气体通过顶部设置的通气孔进入挥发分道，挥发分道与燃烧道连通，气体进行燃烧，有效减少污染排放；设置温度监测系统，时刻对燃烧道内的温度进行监测，保证煅烧温度，提高煅烧温度的精确性，提高煅烧质量，提升钛白粉的生产效率。
[0007] 本发明提供如下技术方案：
[0008] 一种复合钛白粉的制备装置，包括外壳体、罐体；所述罐体设置在外壳体的内部，外壳体的底部设有支腿，所述外壳体与罐体之间设有多层结构，靠近外壳体的一侧设有冷却管，所述冷却管均匀分布在外壳体的内壁，冷却管靠近罐体的一侧设有挥发分道，所述挥发分道与罐体之间设置有多层燃烧道，每层所述燃烧道均铺设有煤气管，所述罐体内部为煅烧室；
[0009] 所述罐体的顶部设有多个通气口，多个通气口均与挥发分道的顶部连通，所述挥发分道与每个燃烧道均开设有连通口；所述罐体的顶部设有加料口，罐体的底部设有卸料口；所述燃烧道的顶部设有排烟道，所述排烟道的下方设有送风机构，所述送风机构设有送风管，通过送风管向燃烧道内加速供给空气。
[0010] 优选的，所述燃烧道设置在罐体的两侧，两侧燃烧道在外壳体顶部连通，两侧所述排烟道内设置的煤气管均连通有输气口，煤气管通过输气口进行燃烧气体供给。
[0011] 优选的，所述排烟道内设置有过滤器，远离过滤器的一侧设置有第一盒体，所述第一盒体呈圆柱状结构，沿排烟道的轴向设置；所述第一盒体内设置有风轮机，所述风轮机的输出轴连接有凸轮，所述凸轮另一侧偏离圆心处转动连接有连杆，所述连杆的另一端贯穿第一盒体；所述风轮机靠近凸轮的一侧设有辅助电机，所述辅助电机能够与风轮机共同驱动凸轮运转。
[0012] 优选的，所述送风机构包括第二盒体，所述第二盒体呈密封的长方体结构，所述第二盒体内设置有活塞板，所述活塞板的一侧连接有伸缩杆，所述伸缩杆的另一端贯穿第二盒体壁与连杆转动连接，且与第二盒体壁构成间隙滑动连接。
[0013] 优选的，所述第二盒体的两端侧壁均开设有进气口，靠近伸缩杆的一侧开设有第一进气口，另一侧开设有第二进气口，所述第一进气口设置在伸缩杆的下方；所述第二盒体靠近外壳体的一侧设有第一送风口和第二送风口，所述第一送风口连接有第一送风管，所述第二送风口连接有第二送风管，所述第一送分管和第二送分管均连接有外壳体内的绕烧道连通。
[0014] 优选的，所述活塞板的周侧设有橡胶环，所述橡胶环与第二盒体内侧壁密封滑动连接。
[0015] 优选的，所述第一进气口和第二进气口设有第一风门，所述第一风门和第二风门均设置在第二盒体的内侧，所述第一风门和第二风门通过设置的合页与第二盒体的内侧壁转动连接；所述第一送风口的第二送风口的外侧均设有第三盒体，所述第三盒体呈密封结构，第一送风管与第三盒体嵌套设置，第二送风管与第三盒体嵌套设置；所述第三盒体内设置有第二风门，所述第二风门设置在第二盒体的外侧，第二风门通过设置的合页与第二盒体的外侧壁转动连接。
[0016] 优选的，在煅烧过程中，送风机构的工作过程为，初始开始煅烧时，启动辅助电机工作，辅助电机带动凸轮和连杆转动，从而带动伸缩杆和活塞板在第二盒体内部记性往复运动，在往复运动的过程中压缩空气进入燃烧道内，供煤气完成充分燃烧。待煤气燃烧之后，关闭辅助电机，由于烟气从排烟道排出的过程中流速较快，通过在排烟道的第一盒体内设置风轮机，快速流动的烟气带动风轮机转动，从而带动凸轮和连杆转动，进而带动送风机构完成送风。燃烧过程中，若煅烧的温度保持稳定，则一直采用风轮机驱动送风机构向燃烧道内送气，若煅烧的温度需要调整，则启动辅助电机，当温度需要升高时，控制辅助电机正向转动，则辅助电机和风轮机同步做功，加速送风机构内的活塞板往复运动速率，提高第一送风管和第二送风管的送气速率；若煅烧的温度需要降低，则控制辅助电机反向转动，降低风轮机驱动凸轮的转速，降低送风机构内的活塞板往复运动速率，降低第一送风管和第二送风管的送气速率，燃烧不充分，煅烧温度温度降低。辅助电机通过设置减速器与风轮机的驱动轴连接。为了进一步保证煤气充分燃烧，提高燃烧效率，保证煅烧温度稳定，提升生成固态钛的成品率，所述燃烧道内的进气量为Q，风轮机与辅助电机同步做功时，风轮机转速为 n1，辅助电机转速为n2，风轮机推动活塞板工作时，第一送风管和第二送风管的空气流速为v1，辅助电机推动活塞板工作时，第一送风管和第二送风管的空气流速为v2，则单位时2 2 1/2
间t内，燃烧道内的进气量Q满足以下公式：Q＝δ·((n1+n2)/(v1+v2)) t；当需要降温时，
2 2 1/2
辅助电机反向旋转与风轮机做反向功，则Q＝δ·((n1‑n2)/(v1‑v2)) t， n1>n2；上式中，
3
δ为进气量系数，取值范围0.322‑6.88；n1、n1单位rad，v1、v2单位m/min；Q单位为g，t单位秒。
间t内，燃烧道内的进气量Q满足以下公式：Q＝δ·((n1+n2)/(v1+v2)) t；当需要降温时，
2 2 1/2
辅助电机反向旋转与风轮机做反向功，则Q＝δ·((n1‑n2)/(v1‑v2)) t， n1>n2；上式中，
3
δ为进气量系数，取值范围0.322‑6.88；n1、n1单位rad，v1、v2单位m/min；Q单位为g，t单位秒。
[0017] 另外，送风机构在送风的过程中，当伸缩杆带动活塞板下压的过程中，第一进气口的第一风门受到负压的作用处于打开状态，第二进气口的第一风门受到第二盒体内的压力作用呈闭合状态；同时第一送风口处的第二风门受到负压作用呈闭合状态，第二送风口设置的第二风门受到第二盒体内部的压力呈打开状态，第二盒体内部的空气受到活塞板向下的压力作用，从第二送风管加速进入燃烧道，保证燃烧道内氧气含量充足，以备煤气完全燃烧，提高燃烧效率；当活塞板向上运动时，第一进气口的第一风门受到压力作用闭合，第二进气口的第一风门受到负压作用打开，同时第一送风口的第二风门受到压力作用打开，第二送风口的第二风门受到负压作用闭合，第二盒体内部的空气受到活塞板向上的压力作用，从第一送风管加速进入燃烧道。通过以上方式能够使新鲜空气源源不断的加速流入到燃烧道内，使媒体能够完全的充分燃烧，提高燃烧效率、保证煅烧温度的稳定性，减少煅烧过程副产物的生成，提升煅烧质量和成品率。为了提高温度控制的精确性，控制进入燃烧道的空气量保证煤气充分燃烧，则煤气充分燃烧的温度T与单位时间t1内的燃烧道内的进气量Q满足，T＝φ·(2Q/t1)，φ为温度关系系数，取值范围为1.5‑4.88；T单位为℃；在实际煅烧中，罐体内的温度至少为1300℃，有以上公式可知，单位时间设为100秒，温度关系系数为常量取 2，若进气量Q为2000g，则煅烧温度T为800，若进气量Q为3000g，则煅烧温度T为 1200，若进气量Q为3500g，则煅烧温度T为1400，有以上数据可知，当φ取常量2时，有实验数据可知，单位时间100秒内至少由3500g空气通入燃烧道才能达到煅烧温度，由以上公式能够根据风轮机转速和辅助电机转速控制燃烧道内的温度。有助于提升燃烧温度的控制精确度。
[0018] 优选的，一种复合钛白粉的制备装置的制备方法，包括以下步骤：
[0019] S1，钛铁粉与浓硫酸反应之后生生硫酸亚钛，经水解之后生成偏钛酸，将偏钛酸通过加料口加入到罐体内，进行煅烧；
[0020] S2，向煤气管内通入煤气，同时开启辅助电机带动送风机构向燃烧道内送入空气，通过绕烧道底部设置的点火器进行点火；
[0021] S3，点火之后，燃烧道内进行燃烧，燃烧烟气顺着排烟道向外排出，经过过滤器过滤之后的烟气气流推动风轮机的转动，此时关闭辅助电机，依靠风轮机的转动带动凸轮转动，从而带动送风机构的活塞板往复运动，向燃烧道内送入足量的空气，供煤气充分燃烧，提高煤气燃烧率，提高煅烧效率；
[0022] S4，燃烧过程中，罐体内产生的多余气体通过顶部设置的通气孔进入挥发分道，挥发分道与燃烧道连通，气体进行燃烧，有效减少污染排放；
[0023] S4，煅烧完成之后从卸料口排出，经过粉碎机粉碎和研磨机研磨得到钛白粉。
[0024] 优选的，步骤S3中，通过在燃烧道的顶部设置多个温度传感器，采集燃烧道内的温度，设置温度监测系统，时刻对燃烧道内的温度进行监测，保证煅烧温度，提高煅烧温度的精确性，提高煅烧质量，提升钛白粉的生产效率。
[0025] 优选的，温度检测系统包括单片机、控制模块、显示模块、测温模块、送风机构、通信系统；所述测温模块包括多个温度传感器、数据采集卡；温度传感器采集燃烧道内的温度，经过数据采集卡传输至单片机内，单片机经过数据处理分析，剔除误差较大的温度数据，获取精确的温度数据，之后通过控制模块控制辅助电机的转速，进而控制送风机构的送气量，从而控制煤气的燃烧程度，达到实时控制煅烧温度，煅烧温度并实时通过显示模块的显示屏显示。
[0026] 优选的，测温模块包括温度传感器和数据采集卡，数据采集卡采集温度数据之后，2
通过串行通信传输至控制模块，所述通信系统采用I C通信协议，控制模块接收温度数据信息之后，对温度数据做分析处理，排除误差较大的数据，提取所需数据片段，分析处理之后，增加温度监测的精确程度。
通过串行通信传输至控制模块，所述通信系统采用I C通信协议，控制模块接收温度数据信息之后，对温度数据做分析处理，排除误差较大的数据，提取所需数据片段，分析处理之后，增加温度监测的精确程度。
[0027] 另外，测温模块的数据采集卡通过温度传感器进行温度采集时，步骤包括，A，采样频率为1Hz，且每隔1毫秒单片机MCU通过数据采集卡连续读取200个有效温度值；B，剔除采集有效温度值中的最大值和最小值，并且取剩下数据的平均值，存储到对应的数组S 里；C，使用四阶小波分解数组S，得到对应的细节小波系数序列s1，s2，s3，s4，s5，在对每个细节小波系数序列进行一定阈值的滤波处理，得到s11，s22，s33，s44，s55；D，对步骤C中得到的新数据组进行小波反变换，滤波完成得到纯净的温度信号。通过上述方法对采集的温度信号进行处理，温度精确度达到0.1℃以内，减少外界噪声的抗干扰能力，又提高了燃烧道内温度监测的准确性，提高煅烧效率，提高固态钛生成质量。
[0028] 另外，得到纯净的温度信号之后，通过matlab提取温度信号的时域、频域和时频域数据特征，根据不同煅烧温度梯度对数据特征信号分层，对每一层温度数据利用聚类算法找出聚类中心，得出较少的数据集合，对数据集合进行分类器训练，提取比较好的分类和训练结果，形成新的数据库；重新对新的数据集合进行分层，首先通过聚类计算出每一簇数据的中心，然后与新的数据库的每一层聚类中心求欧氏距离，再把新数据集与聚类中心的距离相加，距离最小的分为一类，对新温度数据集实现分层；对于分层后新的温度数据判断是否属于更小的集合，一直到最底层，判断是否属于更小的集合的方式为，是否能对新数据进行分类并且进行训练形成新的数据库。最后将训练好的分类输出温度，并通过的单片机的显示器进行显示。通过以上方法进一步提升了温度监测的精确性。
[0029] 与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
[0030] (1)本发明一种复合钛白粉的制备装置及方法方法，通过烟气气流推动风轮机的转动，此时关闭辅助电机，依靠风轮机的转动带动凸轮转动，从而带动送风机构的活塞板往复运动，向燃烧道内送入足量的空气，供煤气充分燃烧，提高煤气燃烧率，提高煅烧效率。
[0031] (2)本发明一种复合钛白粉的制备装置及方法方法，罐体内产生的多余气体通过顶部设置的通气孔进入挥发分道，挥发分道与燃烧道连通，气体进行燃烧，有效减少污染排放。
[0032] (3)本发明一种复合钛白粉的制备装置及方法方法，设置温度监测系统，时刻对燃烧道内的温度进行监测，保证煅烧温度，提高煅烧温度的精确性，提高煅烧质量，提升钛白粉的生产效率。
[0033] (4)本发明一种复合钛白粉的制备装置及方法方法，通过以设置的送风机构能够使新鲜空气源源不断的加速流入到燃烧道内，使媒体能够完全的充分燃烧，提高燃烧效率、保证煅烧温度的稳定性，减少煅烧过程副产物的生成，提升煅烧质量和成品率。为了提高温度控制的精确性，控制进入燃烧道的空气量保证煤气充分燃烧；并且起到节约电力能源的作用，提升废气能量利用率。
[0034] (5)本发明一种复合钛白粉的制备装置及方法方法，通过对采集的温度信号进行处理，温度精确度达到0.1℃以内，减少外界噪声的抗干扰能力，又提高了燃烧道内温度监测的准确性，提高煅烧效率，提高固态钛生成质量。
[0035] (6)本发明一种复合钛白粉的制备装置及方法方法，通过对温度数据的分类训练处理，进一步提升温度监测的准确性，进一步提高煅烧质量。
[0036] (7)本发明一种复合钛白粉的制备装置及方法方法，通过限定煤气充分燃烧的温度 T与单位时间t1内的燃烧道内的进气量Q的关系，提高温度控制的精确性，控制进入燃烧道的空气量保证煤气充分燃烧，根据风轮机转速和辅助电机转速判断燃烧道内的温度，有助于提升燃烧温度的控制精确度。
[0037] (8)本发明一种复合钛白粉的制备装置及方法方法，通过限定所述燃烧道内的进气量Q，风轮机转速，辅助电机转速，风轮机推动活塞板工作时，第一送风管和第二送风管的空气流速，辅助电机推动活塞板工作时，第一送风管和第二送风管的空气流速与燃烧道内的进气量之间的关系，进一步保证煤气充分燃烧，提高燃烧效率，保证煅烧温度稳定，提升生成固态钛的成品率。
附图说明
[0038] 为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
[0039] 图1是本发明的整体结构示意图。
[0040] 图2是本发明的燃烧道结构示意图。
[0041] 图3是本发明的第一盒体内部结构示意图。
[0042] 图4是本发明的送风机构结构示意图。
[0043] 图5是本发明的送风机构第一进气口示意图。
[0044] 图6是本发明的活塞板结构示意图。
[0045] 图7是本发明的第一风门结构示意图。
[0046] 图8是本发明的第二风门结构示意图。
[0047] 图9是本发明的控制系统框图。
[0048] 图10是本发明的测温模块系统框图。
[0049] 图中：1、外壳体；2、罐体；3、挥发分道；4、燃烧道；5、煤气管；6、输气口；7、排烟道；8、送风机构；9、过滤器；10、煅烧室；11、加料口；12、卸料口；71、第一盒体；72、风轮机；73、辅助电机；74、凸轮；75、连杆；81、第二盒体；82、伸缩杆； 83、活塞板；84、第一进气口；85、第二进气口；86、第一送风口；87、第二送风口；88、第一送风管；89、第二送风管；810、橡胶环；
811、第一风门；812、第三盒体；813、第二风门。
811、第一风门；812、第三盒体；813、第二风门。
具体实施方式
[0050] 为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，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他实施方式，都属于本发明保护的范围。
[0051] 因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，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他实施方式，都属于本发明保护的范围。
[0052] 实施例一：
[0053] 如图1所示，一种复合钛白粉的制备装置，包括外壳体1、罐体2；所述罐体2设置在外壳体1的内部，外壳体1的底部设有支腿，所述外壳体1与罐体2之间设有多层结构，靠近外壳体1的一侧设有冷却管，所述冷却管均匀分布在外壳体1的内壁，冷却管靠近罐体2的一侧设有挥发分道3，所述挥发分道3与罐体2之间设置有多层燃烧道4，每层所述燃烧道4 均铺设有煤气管5，所述罐体2内部为煅烧室10；
[0054] 所述罐体2的顶部设有多个通气口，多个通气口均与挥发分道3的顶部连通，所述挥发分道 3与每个燃烧道4均开设有连通口；所述罐体2的顶部设有加料口11，罐体2的底部设有卸料口12；所述燃烧道4的顶部设有排烟道7，所述排烟道7的下方设有送风机构8，所述送风机构8设有送风管，通过送风管向燃烧道4内加速供给空气。
[0055] 所述燃烧道4设置在罐体2的两侧，两侧燃烧道4在外壳体1顶部连通，两侧所述排烟道7内设置的煤气管5均连通有输气口6，煤气管5通过输气口6进行燃烧气体供给。
[0056] 实施例二：
[0057] 请参阅图3‑6，在实施例一的基础上，所述排烟道7内设置有过滤器9，远离过滤器9的一侧设置有第一盒体71，所述第一盒体71呈圆柱状结构，沿排烟道7的轴向设置；所述第一盒体71内设置有风轮机72，所述风轮机72的输出轴连接有凸轮74，所述凸轮74另一侧偏离圆心处转动连接有连杆75，所述连杆75的另一端贯穿第一盒体71；所述风轮机72靠近凸轮74的一侧设有辅助电机73，所述辅助电机73能够与风轮机72共同驱动凸轮74运转。
[0058] 所述送风机构8包括第二盒体81，所述第二盒体81呈密封的长方体结构，所述第二盒体81内设置有活塞板83，所述活塞板83的一侧连接有伸缩杆82，所述伸缩杆82的另一端贯穿第二盒体81壁与连杆75转动连接，且与第二盒体81壁构成间隙滑动连接。所述第二盒体81的两端侧壁均开设有进气口，靠近伸缩杆82的一侧开设有第一进气口84，另一侧开设有第二进气口85，所述第一进气口84设置在伸缩杆82的下方；所述第二盒体81靠近外壳体1的一侧设有第一送风口86和第二送风口87，所述第一送风口86连接有第一送风管88，所述第二送风口87连接有第二送风管89，所述第一送分管和第二送分管均连接有外壳体1内的绕烧道连通。所述活塞板83的周侧设有橡胶环810，所述橡胶环810与第二盒体81内侧壁密封滑动连接。
[0059] 实施例三：
[0060] 请参阅图7‑8，在实施例一的基础上，所述第一进气口84和第二进气口85设有第一风门 811，所述第一风门811和第二风门813均设置在第二盒体81的内侧，所述第一风门811和第二风门813通过设置的合页与第二盒体81的内侧壁转动连接；所述第一送风口86的第二送风口87的外侧均设有第三盒体812，所述第三盒体812呈密封结构，第一送风管88与第三盒体812嵌套设置，第二送风管89与第三盒体812嵌套设置；所述第三盒体812内设置有第二风门813，所述第二风门813设置在第二盒体81的外侧，第二风门813通过设置的合页与第二盒体81的外侧壁转动连接。
[0061] 实施例四：
[0062] 一种复合钛白粉的制备装置的制备方法，包括以下步骤：
[0063] S1，钛铁粉与浓硫酸反应之后生生硫酸亚钛，经水解之后生成偏钛酸，将偏钛酸通过加料口 11加入到罐体2内，进行煅烧；
[0064] S2，向煤气管5内通入煤气，同时开启辅助电机73带动送风机构8向燃烧道4内送入空气，通过绕烧道底部设置的点火器进行点火；
[0065] S3，点火之后，燃烧道4内进行燃烧，燃烧烟气顺着排烟道7向外排出，经过过滤器9过滤之后的烟气气流推动风轮机72的转动，此时关闭辅助电机73，依靠风轮机72的转动带动凸轮74转动，从而带动送风机构8的活塞板83往复运动，向燃烧道4内送入足量的空气，供煤气充分燃烧，提高煤气燃烧率，提高煅烧效率；
[0066] S4，燃烧过程中，罐体2内产生的多余气体通过顶部设置的通气孔进入挥发分道3，挥发分道3与燃烧道4连通，气体进行燃烧，有效减少污染排放；
[0067] S4，煅烧完成之后从卸料口12排出，经过粉碎机粉碎和研磨机研磨得到钛白粉。
[0068] 步骤S3中，通过在燃烧道4的顶部设置多个温度传感器，采集燃烧道4内的温度，设置温度监测系统，时刻对燃烧道4内的温度进行监测，保证煅烧温度，提高煅烧温度的精确性，提高煅烧质量，提升钛白粉的生产效率。
[0069] 实施例五：
[0070] 请参阅图9‑10，在实施例四的基础上，温度检测系统包括单片机、控制模块、显示模块、测温模块、送风机构8、通信系统；所述测温模块包括多个温度传感器、数据采集卡；温度传感器采集燃烧道4内的温度，经过数据采集卡传输至单片机内，单片机经过数据处理分析，剔除误差较大的温度数据，获取精确的温度数据，之后通过控制模块控制辅助电机73的转速，进而控制送风机构8的送气量，从而控制煤气的燃烧程度，达到实时控制煅烧温度，煅烧温度并实时通过显示模块的显示屏显示。
[0071] 测温模块包括温度传感器和数据采集卡，数据采集卡采集温度数据之后，通过串2
行通信传输至控制模块，所述通信系统采用I C通信协议，控制模块接收温度数据信息之后，对温度数据做分析处理，排除误差较大的数据，提取所需数据片段，分析处理之后，增加温度监测的精确程度。
行通信传输至控制模块，所述通信系统采用I C通信协议，控制模块接收温度数据信息之后，对温度数据做分析处理，排除误差较大的数据，提取所需数据片段，分析处理之后，增加温度监测的精确程度。
[0072] 测温模块的数据采集卡通过温度传感器进行温度采集时，步骤包括，A，采样频率为1Hz，且每隔1毫秒单片机MCU通过数据采集卡连续读取200个有效温度值；B，剔除采集有效温度值中的最大值和最小值，并且取剩下数据的平均值，存储到对应的数组S里；C，使用四阶小波分解数组S，得到对应的细节小波系数序列s1，s2，s3，s4，s5，在对每个细节小波系数序列进行一定阈值的滤波处理，得到s11，s22，s33，s44，s55；D，对步骤C中得到的新数据组进行小波反变换，滤波完成得到纯净的温度信号。通过上述方法对采集的温度信号进行处理，温度精确度达到0.1℃以内，减少外界噪声的抗干扰能力，又提高了燃烧道4内温度监测的准确性，提高煅烧效率，提高固态钛生成质量。
[0073] 得到纯净的温度信号之后，通过matlab提取温度信号的时域、频域和时频域数据特征，根据不同煅烧温度梯度对数据特征信号分层，对每一层温度数据利用聚类算法找出聚类中心，得出较少的数据集合，对数据集合进行分类器训练，提取比较好的分类和训练结果，形成新的数据库；重新对新的数据集合进行分层，首先通过聚类计算出每一簇数据的中心，然后与新的数据库的每一层聚类中心求欧氏距离，再把新数据集与聚类中心的距离相加，距离最小的分为一类，对新温度数据集实现分层；对于分层后新的温度数据判断是否属于更小的集合，一直到最底层，判断是否属于更小的集合的方式为，是否能对新数据进行分类并且进行训练形成新的数据库。最后将训练好的分类输出温度，并通过的单片机的显示器进行显示。通过以上方法进一步提升了温度监测的精确性。
[0074] 实施例六：
[0075] 在实施例一的基础上，在煅烧过程中，送风机构8的工作过程为，初始开始煅烧时，启动辅助电机73工作，辅助电机73带动凸轮74和连杆75转动，从而带动伸缩杆82和活塞板83 在第二盒体81内部记性往复运动，在往复运动的过程中压缩空气进入燃烧道4内，供煤气完成充分燃烧。待煤气燃烧之后，关闭辅助电机73，由于烟气从排烟道7排出的过程中流速较快，通过在排烟道7的第一盒体71内设置风轮机72，快速流动的烟气带动风轮机72 转动，从而带动凸轮74和连杆75转动，进而带动送风机构8完成送风。燃烧过程中，若煅烧的温度保持稳定，则一直采用风轮机72驱动送风机构8向燃烧道4内送气，若煅烧的温度需要调整，则启动辅助电机73，当温度需要升高时，控制辅助电机73正向转动，则辅助电机73和风轮机72同步做功，加速送风机构8内的活塞板83往复运动速率，提高第一送风管88和第二送风管89的送气速率；若煅烧的温度需要降低，则控制辅助电机73反向转动，降低风轮机72驱动凸轮74的转速，降低送风机构8内的活塞板83往复运动速率，降低第一送风管88和第二送风管89的送气速率，燃烧不充分，煅烧温度温度降低。辅助电机 73通过设置减速器与风轮机72的驱动轴连接。为了进一步保证煤气充分燃烧，提高燃烧效率，保证煅烧温度稳定，提升生成固态钛的成品率，所述燃烧道4内的进气量为Q，风轮机 72与辅助电机73同步做功时，风轮机72转速为n1，辅助电机73转速为n2，风轮机72推动活塞板83工作时，第一送风管
88和第二送风管89的空气流速为v1，辅助电机73推动活塞板83工作时，第一送风管88和第二送风管89的空气流速为v2，则单位时间t内，燃烧道4内的进气量Q满足以下公式：Q＝δ·
2 21/2
n1+n2/v1 +v2 t；当需要降温时，辅助电机73 反向旋转与风轮机72做反向功，则Q＝δ·
2 21/2
n1‑n2/v1 ‑v2 t，n1>n2；上式中，δ为进气量系数，取值范围0.322‑6.88；n1、n1单位rad，
3
v1、v2单位m /min；Q单位为g，t单位秒。上述公式为经验公式，计算时只进行数值计算，不包括单位计算。
88和第二送风管89的空气流速为v1，辅助电机73推动活塞板83工作时，第一送风管88和第二送风管89的空气流速为v2，则单位时间t内，燃烧道4内的进气量Q满足以下公式：Q＝δ·
2 21/2
n1+n2/v1 +v2 t；当需要降温时，辅助电机73 反向旋转与风轮机72做反向功，则Q＝δ·
2 21/2
n1‑n2/v1 ‑v2 t，n1>n2；上式中，δ为进气量系数，取值范围0.322‑6.88；n1、n1单位rad，
3
v1、v2单位m /min；Q单位为g，t单位秒。上述公式为经验公式，计算时只进行数值计算，不包括单位计算。
[0076] 实施例七：
[0077] 在实施例一的基础上，送风机构8在送风的过程中，当伸缩杆82带动活塞板83下压的过程中，第一进气口84的第一风门811受到负压的作用处于打开状态，第二进气口85的第一风门811受到第二盒体81内的压力作用呈闭合状态；同时第一送风口86处的第二风门813受到负压作用呈闭合状态，第二送风口87设置的第二风门813受到第二盒体81内部的压力呈打开状态，第二盒体81内部的空气受到活塞板83向下的压力作用，从第二送风管89加速进入燃烧道4，保证燃烧道4内氧气含量充足，以备煤气完全燃烧，提高燃烧效率；当活塞板83向上运动时，第一进气口84的第一风门811受到压力作用闭合，第二进气口85的第一风门
811受到负压作用打开，同时第一送风口86的第二风门813受到压力作用打开，第二送风口
87的第二风门813受到负压作用闭合，第二盒体81内部的空气受到活塞板83向上的压力作用，从第一送风管88加速进入燃烧道4。通过以上方式能够使新鲜空气源源不断的加速流入到燃烧道4内，使媒体能够完全的充分燃烧，提高燃烧效率、保证煅烧温度的稳定性，减少煅烧过程副产物的生成，提升煅烧质量和成品率。为了提高温度控制的精确性，控制进入燃烧道4的空气量保证煤气充分燃烧，则煤气充分燃烧的温度T与单位时间t1 内的燃烧道4内的进气量Q满足，T＝φ·(2Q/t1)，φ为温度关系系数，取值范围为1.5‑ 4.88；T单位为℃；在实际煅烧中，罐体2内的温度至少为1300℃，有以上公式可知，单位时间设为100秒，温度关系系数为常量取2，若进气量Q为2000g，则煅烧温度T为800，若进气量Q为3000g，则煅烧温度T为1200，若进气量Q为3500g，则煅烧温度T为 1400，有以上数据可知，当φ取常量2时，有实验数据可知，单位时间100秒内至少由 3500g空气通入燃烧道4才能达到煅烧温度，由以上公式能够根据风轮机72转速和辅助电机73转速控制燃烧道4内的温度。有助于提升燃烧温度的控制精确度。上述公式为经验公式，计算时只进行数值计算，不包括单位计算。
811受到负压作用打开，同时第一送风口86的第二风门813受到压力作用打开，第二送风口
87的第二风门813受到负压作用闭合，第二盒体81内部的空气受到活塞板83向上的压力作用，从第一送风管88加速进入燃烧道4。通过以上方式能够使新鲜空气源源不断的加速流入到燃烧道4内，使媒体能够完全的充分燃烧，提高燃烧效率、保证煅烧温度的稳定性，减少煅烧过程副产物的生成，提升煅烧质量和成品率。为了提高温度控制的精确性，控制进入燃烧道4的空气量保证煤气充分燃烧，则煤气充分燃烧的温度T与单位时间t1 内的燃烧道4内的进气量Q满足，T＝φ·(2Q/t1)，φ为温度关系系数，取值范围为1.5‑ 4.88；T单位为℃；在实际煅烧中，罐体2内的温度至少为1300℃，有以上公式可知，单位时间设为100秒，温度关系系数为常量取2，若进气量Q为2000g，则煅烧温度T为800，若进气量Q为3000g，则煅烧温度T为1200，若进气量Q为3500g，则煅烧温度T为 1400，有以上数据可知，当φ取常量2时，有实验数据可知，单位时间100秒内至少由 3500g空气通入燃烧道4才能达到煅烧温度，由以上公式能够根据风轮机72转速和辅助电机73转速控制燃烧道4内的温度。有助于提升燃烧温度的控制精确度。上述公式为经验公式，计算时只进行数值计算，不包括单位计算。
[0078] 通过上述技术方案得到的装置是一种复合钛白粉的制备装置及方法方法，通过烟气气流推动风轮机的转动，此时关闭辅助电机，依靠风轮机的转动带动凸轮转动，从而带动送风机构的活塞板往复运动，向燃烧道内送入足量的空气，供煤气充分燃烧，提高煤气燃烧率，提高煅烧效率。罐体内产生的多余气体通过顶部设置的通气孔进入挥发分道，挥发分道与燃烧道连通，气体进行燃烧，有效减少污染排放。设置温度监测系统，时刻对燃烧道内的温度进行监测，保证煅烧温度，提高煅烧温度的精确性，提高煅烧质量，提升钛白粉的生产效率。通过以设置的送风机构能够使新鲜空气源源不断的加速流入到燃烧道内，使媒体能够完全的充分燃烧，提高燃烧效率、保证煅烧温度的稳定性，减少煅烧过程副产物的生成，提升煅烧质量和成品率。为了提高温度控制的精确性，控制进入燃烧道的空气量保证煤气充分燃烧；并且起到节约电力能源的作用，提升废气能量利用率。通过对采集的温度信号进行处理，温度精确度达到0.1℃以内，减少外界噪声的抗干扰能力，又提高了燃烧道内温度监测的准确性，提高煅烧效率，提高固态钛生成质量。通过对温度数据的分类训练处理，进一步提升温度监测的准确性，进一步提高煅烧质量。通过限定煤气充分燃烧的温度T与单位时间 t1内的燃烧道内的进气量Q的关系，提高温度控制的精确性，控制进入燃烧道的空气量保证煤气充分燃烧，根据风轮机转速和辅助电机转速判断燃烧道内的温度，有助于提升燃烧温度的控制精确度。通过限定所述燃烧道内的进气量Q，风轮机转速，辅助电机转速，风轮机推动活塞板工作时，第一送风管和第二送风管的空气流速，辅助电机推动活塞板工作时，第一送风管和第二送风管的空气流速与燃烧道内的进气量之间的关系，进一步保证煤气充分燃烧，提高燃烧效率，保证煅烧温度稳定，提升生成固态钛的成品率。
[0079] 本发明中未详细阐述的其它技术方案均为本领域的现有技术，在此不再赘述。
[0080] 以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化；凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。