资源描述
湿法冶金设备 第二篇，湿法混合反应器,湿法冶金设备,第2篇 湿法混合反应器,将液体盛装在一个容器内，利用浸没于液体中的旋转叶轮(搅拌器)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。,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、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,流体搅拌混合反应设备,机械搅拌槽反应的基本组成,组成部分,作用,型式,容器,提供反应空间,密封或敞开,圆筒形，上部为平板或球形封头，下部为椭圆形或锥斗封头,换热器,吸热或放热,在容器内部倍或外部设置热换器,搅拌器,混合反应器,内各种物料,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，再通过联轴节带动,轴封装置,防止槽内介质泄漏,机械密封和填料密封,其他结构,操作及控制,各种接管、人孔、手孔及槽体支座等,操作中有传热过程时，有夹套式,(,外热式,),，蛇管式,(,内热式,),，,一般为直立圆柱形容器目的：,避免液体形成停滞区,(,锥形，方形或带棱角,),，并减少功率消耗。,1.,压出管，,2.,连接底座，,3.,入孔，,4.,顶盖，,5.,圆筒，,6.,支座，,7.,夹套，,8.,罐底,反应釜罐体,立式机械搅拌反应器,式中：,K,c,盛装物料系数；一般0.60.85,V,罐体的有效容积，,m,3,V,j,罐体的几何容积，,m,3,。,罐体的盛装物料系数,立式机械搅拌反应器,罐体的高径比,式中：,K,g,罐体高径比；,H,t,圆筒高度，,m；,D,罐体内径，,m。,考虑功率消耗；,考虑传热效果；,受压与否？,I=PD/2S,气相接触？,立式机械搅拌反应器结构,1，顶盖、罐底、底座,常压采用平盖，,加压采用椭圆形盖,；,常压采用平底、锥形底，,加压采用椭圆形底,；,连接底座分整体式和分装式。,立式机械搅拌反应器结构,2，进出料管和检测部件,进料采用顶盖上进；,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。,3，换热部件,加热和冷却。,压出料管结构,温度计套管,目镜,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,配料；浆化；浸出；溶解；结晶；分解；还原；萃取；各种储槽。,其它机械搅拌反应器,卧式机械搅拌罐,挂链式搅拌罐,挂链式搅拌罐,MIG,搅拌,五层叶轮搅拌反应器,夹套反应器,加热反应器,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，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。,搅拌器旋转时，自浆叶排出一股液流，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，造成明显的湍动，就会获得良好的搅拌效果。,浆叶的几何形状、尺寸大小、转动快慢及物料的物理特性(如粘度、密度)等，都决定着物料的搅拌程度和搅拌器功率消耗的大小。,搅拌器结构,涡轮式,桨式,锚式,涡轮式,推进式,搅拌器的选用,根据液体粘度选择；,根据适用条件选用；,搅拌器和搅拌轴的计算,搅拌器功率的计算；,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的临界转速。,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。,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,n,L,表示。搅拌轴的工作转速,n,应当远离临界转速。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,n0.7n,L,的条件。挠性轴的工作转速 高于第一临界转速，满足,n1.3n,L,的条件。,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，则轴又趋于平稳运转，所以挠轴也是能安全工作的。,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、轴的支承方式和轴上回转零件的质量等。,式中,n,L,=,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，,m,4,;,md,搅拌器、搅拌轴的等效质量，,kg，,可按下式计算：,(2-40,a),式中,m,1,、m,2,、m,3,各搅拌器的质量，,kg；,L,1,、L,2,、L,3,相应轴段的长度，,m;,a,轴的支承点距离，,m，,a(0.20.25)L,1,(2-40B),mz,搅拌轴外伸段质量，,kg；,b,系数，随外伸段长度,L,1,与支承点距离的比值,L1/a,而变化，,多层搅拌器的搅拌轴临界转速,气流搅拌混合反应槽,帕秋卡槽,鼓泡搅拌所需气体总压力,P,总,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,P,总,=,P,总,+(,P,1,+,L,H9.8)+P,0,（P,a,）,式中：,P,总,气体输送管道中的压降，,Pa；,P,0,槽内液面上方的静压力，,Pa,P,1,气体通过小孔或喷嘴的压降，,Pa。,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2.74,m,的情况下，1,m,2,塔横截面的气体用量是：,适度搅拌 0.2,m,3,(m,2,min,-1,),-1,充分搅拌 0.4,m,3,(m,2,min,-1,),-1,激烈搅拌 0.95,m,3,(m,2,min,-1,),-1,空气搅拌升液槽,加压溶出装置系统,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，称为流态化电解。,流化床反应器,流化床反应器,流态化洗涤器,管道反应器,又称管式反应器，反应工程学上叫,活塞流反应器。,K,别尔费茨(,Bielfeldt),定义：溶出过程在管道中进行，且热量通过管壁传给矿浆。,管道化技术优点：,高温溶出，反应速度快；,表面积小，热损失低；,传热系数高；,制造简单；,理想排挤流、平推流或活塞流,理想流动模型（1）,理想流动模型（2）,理想混合流或完全混合流,理想反应器分类,理想反应器研究揭示的规律和解析方法是研究复杂反应器的基础,理想反应器串联组合,反应器理论（1）,完全混合反应器模型,反应器理论（2）,活塞流反应器模型,全混流多级串联,理想反应器比较,操作特性比较（1）,操作特性比较（2）,操作特性比较（3）,转化率比较,反应器数学模型的启示,
展开阅读全文