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1、湿法冶金设备湿法冶金设备 第二篇，湿法混合反应器第二篇，湿法混合反应器湿法冶金设备第第2 2篇篇 湿法混合反应器湿法混合反应器湿法冶金设备湿法冶金设备 第二篇，湿法混合反应器第二篇，湿法混合反应器 将液体盛装在一个容器内，利用浸没于液体中将液体盛装在一个容器内，利用浸没于液体中的旋转叶轮的旋转叶轮( (搅拌器搅拌器) )或其他方式搅动流体，实现两或其他方式搅动流体，实现两种或多种物料间的均匀混合，加速传热和传质过程。种或多种物料间的均匀混合，加速传热和传质过程。 在湿法冶金生产中，习惯上称反应槽、反应罐、在湿法冶金生产中，习惯上称反应槽、反应罐、反应釜等，按生产过程亦称之为浸出槽、净化槽、反应

2、釜等，按生产过程亦称之为浸出槽、净化槽、还原槽、氧化槽、中和槽、水解槽、置换槽等。还原槽、氧化槽、中和槽、水解槽、置换槽等。 机械搅拌混合反应设备机械搅拌混合反应设备 流体搅拌混合反应设备流体搅拌混合反应设备 湿法冶金设备湿法冶金设备 第二篇，湿法混合反应器第二篇，湿法混合反应器机械搅拌槽反应的基本组成机械搅拌槽反应的基本组成组成部分组成部分作用作用型式型式容器容器提供反应空间提供反应空间密封或敞开密封或敞开圆筒形，上部为平板或球形封头，下部为圆筒形，上部为平板或球形封头，下部为椭圆形或锥斗封头椭圆形或锥斗封头换热器换热器吸热或放热吸热或放热在容器内部倍或外部设置热换器在容器内部倍或外部设置热

3、换器搅拌器搅拌器混合反应器混合反应器内各种物料内各种物料由搅拌轴和叶轮组成，转动由电动机减速由搅拌轴和叶轮组成，转动由电动机减速箱减到搅拌器所需转速后，再通过联轴节箱减到搅拌器所需转速后，再通过联轴节带动带动轴封装置轴封装置防止槽内介质防止槽内介质泄漏泄漏机械密封和填料密封机械密封和填料密封其他结构其他结构操作及控制操作及控制各种接管、人孔、手孔及槽体支座等各种接管、人孔、手孔及槽体支座等湿法冶金设备湿法冶金设备 第二篇，湿法混合反应器第二篇，湿法混合反应器 操作中有传热过程时，操作中有传热过程时，有夹套式有夹套式(外热式外热式)，蛇，蛇管式管式(内热式内热式)， 一般为直立圆柱形容器一般为直

4、立圆柱形容器目的：目的：避免液体形成停避免液体形成停滞区滞区(锥形，方形或带棱锥形，方形或带棱角角)，并减少功率消耗。，并减少功率消耗。1.压出管，压出管，2.连接底座，连接底座，3.入孔，入孔，4.顶盖，顶盖，5.圆筒，圆筒，6.支座，支座，7.夹套，夹套，8.罐底罐底湿法冶金设备湿法冶金设备 第二篇，湿法混合反应器第二篇，湿法混合反应器反应釜罐体反应釜罐体湿法冶金设备湿法冶金设备 第二篇，湿法混合反应器第二篇，湿法混合反应器立式机械搅拌反应器立式机械搅拌反应器 jcVVK 式中：式中：Kc盛装物料系数；一般盛装物料系数；一般0.60.85 V罐体的有效容积，罐体的有效容积，m3 Vj罐体的

5、几何容积，罐体的几何容积，m3。 罐体的盛装物料系数罐体的盛装物料系数 湿法冶金设备湿法冶金设备 第二篇，湿法混合反应器第二篇，湿法混合反应器立式机械搅拌反应器立式机械搅拌反应器 罐体的高径比罐体的高径比 DHKtg式中：式中：K Kg g罐体高径比；罐体高径比； H Ht t圆筒高度，圆筒高度，m m； D D罐体内径，罐体内径，m m。 考虑功率消耗；考虑传热效果；受压与否？I=PD/2S 气相接触？湿法冶金设备湿法冶金设备 第二篇，湿法混合反应器第二篇，湿法混合反应器几种搅拌罐高径比几种搅拌罐高径比 K Kg g的推荐值的推荐值 种类种类 罐体内物料类型罐体内物料类型 K Kg g 一般

6、搅拌罐一般搅拌罐 液固相或液液相物料液固相或液液相物料 气液相物料气液相物料 1 1- -1.31.3 1 1- -2 2 发酵罐类发酵罐类 1.701.70- -2.502.50 湿法冶金设备湿法冶金设备 第二篇，湿法混合反应器第二篇，湿法混合反应器立式机械搅拌反应器结构 1 1，顶盖、罐底、底座，顶盖、罐底、底座 常压采用平盖，常压采用平盖，加压采用椭圆形盖加压采用椭圆形盖； 常压采用平底、锥形底，常压采用平底、锥形底，加压采用椭圆形底加压采用椭圆形底； 连接底座分整体式和分装式。连接底座分整体式和分装式。湿法冶金设备湿法冶金设备 第二篇，湿法混合反应器第二篇，湿法混合反应器立式机械搅拌反

7、应器结构 2 2，进出料管和检测部件，进出料管和检测部件 进料采用顶盖上进；进料采用顶盖上进； 出料分压出料和下出料两种方式；出料分压出料和下出料两种方式； 检测部件包括测温、测压、视镜等装置。检测部件包括测温、测压、视镜等装置。3 3，换热部件，换热部件 加热和冷却。加热和冷却。湿法冶金设备湿法冶金设备 第二篇，湿法混合反应器第二篇，湿法混合反应器压出料管结构压出料管结构湿法冶金设备湿法冶金设备 第二篇，湿法混合反应器第二篇，湿法混合反应器温度计套管温度计套管目镜目镜湿法冶金设备湿法冶金设备 第二篇，湿法混合反应器第二篇，湿法混合反应器立式机械搅拌反应器的应用 广泛应用在湿法冶金的各个工序广

8、泛应用在湿法冶金的各个工序配料；浆化；浸出；溶解；结晶；分解；还配料；浆化；浸出；溶解；结晶；分解；还原；萃取；各种储槽。原；萃取；各种储槽。湿法冶金设备湿法冶金设备 第二篇，湿法混合反应器第二篇，湿法混合反应器其它机械搅拌反应器其它机械搅拌反应器 卧式机械搅拌罐湿法冶金设备湿法冶金设备 第二篇，湿法混合反应器第二篇，湿法混合反应器挂链式搅拌罐湿法冶金设备湿法冶金设备 第二篇，湿法混合反应器第二篇，湿法混合反应器挂链式搅拌罐湿法冶金设备湿法冶金设备 第二篇，湿法混合反应器第二篇，湿法混合反应器MIG搅拌搅拌湿法冶金设备湿法冶金设备 第二篇，湿法混合反应器第二篇，湿法混合反应器五层叶轮搅拌反应器

9、湿法冶金设备湿法冶金设备 第二篇，湿法混合反应器第二篇，湿法混合反应器夹套反应器夹套反应器湿法冶金设备湿法冶金设备 第二篇，湿法混合反应器第二篇，湿法混合反应器加热反应器加热反应器湿法冶金设备湿法冶金设备 第二篇，湿法混合反应器第二篇，湿法混合反应器机械搅拌器 搅拌器的工作原理是通过搅拌器的旋转推动液体流动，搅拌器的工作原理是通过搅拌器的旋转推动液体流动，从而将机械能传给液体，使液体产生一定的液流状态和液流从而将机械能传给液体，使液体产生一定的液流状态和液流流型，同时也决定着搅拌强度。流型，同时也决定着搅拌强度。 搅拌器旋转时，自浆叶排出一股液流，这股液流又吸引搅拌器旋转时，自浆叶排出一股液流

10、，这股液流又吸引夹带着周围的液体，使罐体内的全部液体产生循环流动，这夹带着周围的液体，使罐体内的全部液体产生循环流动，这属于宏观运动。离开浆叶具有足够大速度的液流，与周围液属于宏观运动。离开浆叶具有足够大速度的液流，与周围液体接触时，形成许多微小的漩涡，造成微观扰动。液流的这体接触时，形成许多微小的漩涡，造成微观扰动。液流的这种宏观运动和微观扰动的共同作用结果促使整个液体搅动，种宏观运动和微观扰动的共同作用结果促使整个液体搅动，从而达到搅拌操作的目的。液流运动速度快、扰动强烈，造从而达到搅拌操作的目的。液流运动速度快、扰动强烈，造成明显的湍动，就会获得良好的搅拌效果。成明显的湍动，就会获得良好

11、的搅拌效果。 浆叶的几何形状、尺寸大小、转动快慢及物料的物理特浆叶的几何形状、尺寸大小、转动快慢及物料的物理特性性( (如粘度、密度如粘度、密度) )等，都决定着物料的搅拌程度和搅拌器功等，都决定着物料的搅拌程度和搅拌器功率消耗的大小。率消耗的大小。 湿法冶金设备湿法冶金设备 第二篇，湿法混合反应器第二篇，湿法混合反应器搅拌器结构涡轮式涡轮式桨式桨式湿法冶金设备湿法冶金设备 第二篇，湿法混合反应器第二篇，湿法混合反应器锚式锚式涡轮式涡轮式推进式推进式湿法冶金设备湿法冶金设备 第二篇，湿法混合反应器第二篇，湿法混合反应器搅拌器的选用 根据液体粘度选择；根据液体粘度选择；根据适用条件选用；根据适用

12、条件选用；湿法冶金设备湿法冶金设备 第二篇，湿法混合反应器第二篇，湿法混合反应器搅拌器型式适用条件表 搅拌器型式 对流循环 湍流扩散 剪切流 低粘义液混合 高粘度液混合传热反应 分散 固体溶解 固体悬浮 气体吸收 结晶 换热 液相反应 罐容积范围/m3 转速范围/rmin-1 最高粘度/Pa s 涡轮式 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1-100 10-300 50 浆式 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1-200 10-300 2 折叶开启涡轮式 0 0 0 0 0 0 0 0 1-1000 10-300 50 推进式 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1-1000

13、 100-500 50 锚式 0 0 0 1-100 1-100 100 湿法冶金设备湿法冶金设备 第二篇，湿法混合反应器第二篇，湿法混合反应器搅拌器和搅拌轴的计算 搅拌器功率的计算；搅拌器功率的计算；搅拌器强度的计算；搅拌器强度的计算；搅拌轴强度和转速的计算。搅拌轴强度和转速的计算。湿法冶金设备湿法冶金设备 第二篇，湿法混合反应器第二篇，湿法混合反应器搅拌轴的临界转速 当搅拌轴的工作转速恰好等于或接近于搅拌轴的固有频率时，搅拌轴系统当搅拌轴的工作转速恰好等于或接近于搅拌轴的固有频率时，搅拌轴系统将发生剧烈的振动，出现所谓共振现象。将发生剧烈的振动，出现所谓共振现象。发生共振现象时的转速称为轴

14、的临发生共振现象时的转速称为轴的临界转速。界转速。为了防止共振给轴造成损坏，搅拌轴不能在临界转速及接近临界转为了防止共振给轴造成损坏，搅拌轴不能在临界转速及接近临界转速时工作。低速搅拌轴一般不会产生共振，因为这时的转速远远低于临界转速时工作。低速搅拌轴一般不会产生共振，因为这时的转速远远低于临界转速。速。 搅拌轴、搅拌器等构成一个转动系统，它在理论上有多个临界转速，通搅拌轴、搅拌器等构成一个转动系统，它在理论上有多个临界转速，通常将最低的临界转速称为第一临界转速，以常将最低的临界转速称为第一临界转速，以n nL L表示。搅拌轴的工作转速表示。搅拌轴的工作转速n n应当应当远离临界转速。根据工作

15、转速与临界转速的关系，将轴分成刚性轴和挠性轴。远离临界转速。根据工作转速与临界转速的关系，将轴分成刚性轴和挠性轴。刚性轴的工作转速低于第一临界转速，满足刚性轴的工作转速低于第一临界转速，满足n0.7nn0.7nL L的条件。挠性轴的工作转的条件。挠性轴的工作转速速 高于第一临界转速，满足高于第一临界转速，满足n1.3nn1.3nL L的条件。的条件。挠性轴在工作时，转速由低到挠性轴在工作时，转速由低到高要通过临界转速。但由于时间很短。很快地通过临界转速，则轴又趋于平高要通过临界转速。但由于时间很短。很快地通过临界转速，则轴又趋于平稳运转，所以挠轴也是能安全工作的。稳运转，所以挠轴也是能安全工作

16、的。 在湿法冶金中，搅拌轴一般为刚性轴。在湿法冶金中，搅拌轴一般为刚性轴。 临界转速的大小，取决于轴料的弹性特性、轴的形状和大小、轴的支承临界转速的大小，取决于轴料的弹性特性、轴的形状和大小、轴的支承方式和轴上回转零件的质量等。方式和轴上回转零件的质量等。 湿法冶金设备湿法冶金设备 第二篇，湿法混合反应器第二篇，湿法混合反应器)(321121aLLmEIndL式中 nL=轴的临界转换，rs-1； E轴材料的弹性模量，Pa； I轴的截面惯性矩，m4; md搅拌器、搅拌轴的等效质量，kg，可按下式计算： (2-40a)式中 m1、m2、m3各搅拌器的质量，kg； L1、L2、L3相应轴段的长度，m

17、; a轴的支承点距离，m， a(0.20.25)L1 (2-40B) mz搅拌轴外伸段质量，kg； b系数，随外伸段长度L1与支承点距离的比值L1/a而变化， bzdmLLmLLmmm312331221)()(多层搅拌器的搅拌轴临界转速 湿法冶金设备湿法冶金设备 第二篇，湿法混合反应器第二篇，湿法混合反应器常常用用传传热热介介质质 加热介质 适用温度/ 冷却介质 适用温度/ 水蒸汽 12050 冷却水 300 热水 60120 致冷水 510 热煤油(液相) 150300 不冻液 -200 热煤油(蒸汽相) 300350 氟里昂、液化氨 -50-20 感应加热 150400 熔融金属 400

18、以上 火焰 500 以上 湿法冶金设备湿法冶金设备 第二篇，湿法混合反应器第二篇，湿法混合反应器 气流搅拌与机械搅拌的对比 对比因素 气流搅拌 机械搅拌 需搅拌器 不需 容易操作和维修 需要 须经常维修方能正常运转 能耗 较高(对 100m3 帕秋卡槽压气机电机容量约 60kW) 较低(对 100m2机械搅拌槽电机容量仅约 20kW) 设备制作费用 低 较高 对反应过程影响 有利于气-液或气-固反应， 但传质与混合不如机械搅拌 可避免气体中氧的氧化作用， 搅拌强烈有利于传质 大型搅拌槽多采用 气流搅拌混合反应槽湿法冶金设备湿法冶金设备 第二篇，湿法混合反应器第二篇，湿法混合反应器帕秋卡槽帕秋卡

19、槽湿法冶金设备湿法冶金设备 第二篇，湿法混合反应器第二篇，湿法混合反应器标准型鼓泡塔 气流速度 类型 结构特点 空塔/cms-1 孔/cms-1 普通泡塔 气体自塔底多孔通入 1520 通风管式鼓泡塔 通风管与外圆环横截面积之比各为 0.81.0 及 0.50.6 125 多孔板式鼓泡塔 开孔率 140%，多孔板孔径120mm 板间距为塔径的 110 倍 611 4 湿法冶金设备湿法冶金设备 第二篇，湿法混合反应器第二篇，湿法混合反应器 鼓泡搅拌所需气体总压力鼓泡搅拌所需气体总压力P P总总是空气管道中流动阻力、喷嘴处静压力是空气管道中流动阻力、喷嘴处静压力和流过喷嘴压降等之和，即和流过喷嘴压

20、降等之和，即 P P总总= =PP总总+(+(P P1 1+L LH H9.8)+P9.8)+P0 0 （P Pa a）式中：式中：PP总总气体输送管道中的压降，气体输送管道中的压降，PaPa； P P0 0槽内液面上方的静压力，槽内液面上方的静压力，PaPa P P1 1气体通过小孔或喷嘴的压降，气体通过小孔或喷嘴的压降，PaPa。 气体用量取决于预期的搅拌激烈程度。经验数据表明，在液深气体用量取决于预期的搅拌激烈程度。经验数据表明，在液深2.742.74m m的情况下，的情况下，1 1m m2 2塔横截面的气体用量是：塔横截面的气体用量是： 适度搅拌适度搅拌 0.2 0.2m m3 3(m

21、(m2 2minmin-1-1) )-1-1 充分搅拌充分搅拌 0.4 0.4 m m3 3(m(m2 2minmin-1-1) )-1-1 激烈搅拌激烈搅拌 0.95 0.95 m m3 3(m(m2 2minmin-1-1) )-1-1湿法冶金设备湿法冶金设备 第二篇，湿法混合反应器第二篇，湿法混合反应器空气搅拌升液槽空气搅拌升液槽湿法冶金设备湿法冶金设备 第二篇，湿法混合反应器第二篇，湿法混合反应器湿法冶金设备湿法冶金设备 第二篇，湿法混合反应器第二篇，湿法混合反应器加压溶出装置系统加压溶出装置系统湿法冶金设备湿法冶金设备 第二篇，湿法混合反应器第二篇，湿法混合反应器 利用上升液体与悬浮

22、其中而上下翻腾的颗粒利用上升液体与悬浮其中而上下翻腾的颗粒物料流态化状态，浸出物料中的可溶物质，称为物料流态化状态，浸出物料中的可溶物质，称为液态化浸出；或洗脱其中颗粒夹带的溶液，称为液态化浸出；或洗脱其中颗粒夹带的溶液，称为流态化洗涤；或用金属粉末将溶解中的金属离子流态化洗涤；或用金属粉末将溶解中的金属离子置换分离富集，称为流态化置换；或用金属粉末置换分离富集，称为流态化置换；或用金属粉末电极将溶液中的金属离子电积提取分离，称为流电极将溶液中的金属离子电积提取分离，称为流态化电解。态化电解。 流化床反应器 湿法冶金设备湿法冶金设备 第二篇，湿法混合反应器第二篇，湿法混合反应器流化床反应器流化

23、床反应器流态化洗涤器流态化洗涤器湿法冶金设备湿法冶金设备 第二篇，湿法混合反应器第二篇，湿法混合反应器 液固流化床反应器与机械搅拌槽反应器的对比 对比因素 机械搅拌槽反应器 流化床反应器 混和搅拌 须机械搅拌 可全部水力操作 作业液固化 一般大于 34 可低于 3 甚至 1，故贫矿可获得浓的浸出液 设备多级串联 需多台设备组合方能建立浓度梯度 可在单台设备中建立浓度梯度， 可免去串联系统中的级间液固增稠、分离和输送等设备 设备单位产能 不高 高、设备容积小、点地小 湿法冶金设备湿法冶金设备 第二篇，湿法混合反应器第二篇，湿法混合反应器湿法冶金设备湿法冶金设备 第二篇，湿法混合反应器第二篇，湿法

24、混合反应器管道反应器 又称管式反应器，反应工程学上叫又称管式反应器，反应工程学上叫活塞活塞流反应器。流反应器。 K K别尔费茨别尔费茨( (Bielfeldt)Bielfeldt)定义：溶出过定义：溶出过程在管道中进行，且热量通过管壁传给矿浆。程在管道中进行，且热量通过管壁传给矿浆。 湿法冶金设备湿法冶金设备 第二篇，湿法混合反应器第二篇，湿法混合反应器湿法冶金设备湿法冶金设备 第二篇，湿法混合反应器第二篇，湿法混合反应器湿法冶金设备湿法冶金设备 第二篇，湿法混合反应器第二篇，湿法混合反应器湿法冶金设备湿法冶金设备 第二篇，湿法混合反应器第二篇，湿法混合反应器湿法冶金设备湿法冶金设备 第二篇，湿法混合反应器第二篇，湿法混合反应器管道化技术优点：管道化技术优点：高温溶出，反应速度快；高温溶出，反应速度快；表面积小，热损失低；表面积小，热损失低；传热系数高；传热系数高；制造简单；制造简单；湿法冶金设备湿法冶金设备 第二篇，湿法混合反应器第二篇，湿法混合反应器理想排挤流、平推流或活塞流理想排挤流、平推流或活塞流理想流动模型（理想流动模型（1）