Download
1 / 57
580 likes | 748 Views
湿法冶金过程设备. 第2篇 湿法混合反应器. ①制备均匀混合物：如调和，乳化，固体悬浮，捏合及 固粒混合等。 ②促进传质：如萃取，溶解，结晶，气体吸收等。 ③促进传热：搅拌槽内加热或冷却。 ④上述三种目的之间的组合，特别是一些快速反应与混 合，传质，传热都有较高的要求，搅拌与混合的好坏往往 成为过程的控制因素。. 操作目的. 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。
E N D
湿法冶金过程设备 第2篇 湿法混合反应器
①制备均匀混合物：如调和，乳化，固体悬浮，捏合及 固粒混合等。 ②促进传质：如萃取，溶解，结晶，气体吸收等。 ③促进传热：搅拌槽内加热或冷却。 ④上述三种目的之间的组合，特别是一些快速反应与混 合，传质，传热都有较高的要求，搅拌与混合的好坏往往 成为过程的控制因素。 操作目的
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
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 机械搅拌槽反应的基本组成
立式机械搅拌器是有色金属湿法冶炼生产中应用最广泛的搅拌器类型。这种设备可在常压操作，也可在加压的情况下操作。这种中小型搅拌罐在国内已标准化，而且进行系列生产。 立式机械搅拌器是由搅拌装置、罐体及搅拌附件三部分组成。 2.4 立式机械搅拌器
工业上应用最广泛的立式机械搅拌罐的特征如下： (1) 在搅拌罐顶盖的上方装设有传动装置，而且搅拌轴的中心线和罐体中心线是相重合的。 (2) 在搅拌轴上可装设一层、两层或更多层搅拌器。 (3) 在罐体上可根据需要装设换热部件和搅拌附件等。
罐体 • 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。 • 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
立式机械搅拌反应器 罐体的盛装物料系数 式中：Kc—盛装物料系数； V—罐体的有效容积，m3 Vj—罐体的几何容积，m3。
搅拌设备中的盛装物料系数Kc是根据实际生产条件或试验结果确定，通常可取0.6～0.85。 若物料在搅拌过程中要起泡沫或呈沸腾状态，应取低值； 若物料的搅拌过程中平稳，可取高值。 当硫化镍电解阳极泥在搅拌罐内加热融硫和沸腾炉烟灰在搅拌罐内浆化时，建议Kc分别取0.65和0.75左右。
立式机械搅拌反应器 罐体的高径比 式中：Kg—罐体高径比； Ht—圆筒高度，m； D——罐体内径，m。
当溶液有强烈的腐蚀作用于时，在罐体内壁上衬贴耐腐蚀的金属或非金属材料。当溶液有强烈的腐蚀作用于时，在罐体内壁上衬贴耐腐蚀的金属或非金属材料。
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。
目镜 温度计套管
其它机械搅拌反应器 卧式机械搅拌罐
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 桨式 涡轮式
推进式 锚式 涡轮式
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nL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n≤0.7nL的条件。挠性轴的工作转速 高于第一临界转速，满足n≥1.3nL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。
多层搅拌器的搅拌轴临界转速 式中 nL=轴的临界转换，r·s-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; a——轴的支承点距离，m， a≥(0.2～0.25)L1 (2-40B) mz——搅拌轴外伸段质量，kg； фb——系数，随外伸段长度L1与支承点距离的比值L1/a而变化，
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=ΔP总+(P1+ρLH×9.8)+P0 （Pa） 式中：ΔP总——气体输送管道中的压降，Pa； P0——槽内液面上方的静压力，Pa P1——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2.74m的情况下，1m2塔横截面的气体用量是： 适度搅拌 0.2m3·(m2·min-1)-1 充分搅拌 0.4 m3·(m2·min-1)-1 激烈搅拌 0.95 m3·(m2·min-1)-1
流化床反应器 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。
反应器理论（1） 完全混合反应器模型
