專利名稱：一種具有自吸氣功能的葉輪攪拌反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種葉輪攪拌反應(yīng)器，尤其涉及一種可應(yīng)用于生物冶金和濕法冶金領(lǐng)域的氣液固三相反應(yīng)器。
背景技術(shù)：
生物冶金和濕法冶金反應(yīng)大多是礦漿溶液中通入空氣、氧氣、氫氣等氣體進(jìn)行的三相反應(yīng)，通常應(yīng)用葉輪攪拌式氣液固三相反應(yīng)器。傳統(tǒng)的葉輪攪拌式三相反應(yīng)器主要是由筒體、葉輪攪拌系統(tǒng)、氣體給入分布系統(tǒng)等組成，葉輪一般位于反應(yīng)器內(nèi)礦漿深度的中部偏下位置附近，氣體分布器位于葉輪下部的反應(yīng)器底板附近，氣體經(jīng)過(guò)通氣管和氣體分布器進(jìn)入反應(yīng)器內(nèi)的礦漿中，葉輪的攪拌作用使氣體分散成為氣泡。通入的氣體壓力必須大于反應(yīng)器內(nèi)氣體分布器的出氣孔處液體靜壓力，才能使氣體從氣體分布器出氣孔逸出并進(jìn)入礦漿中。礦漿的靜壓力與礦漿的深度和礦漿密度成正比，而工業(yè)型反應(yīng)器的規(guī)格大，有的大型反應(yīng)器的高度達(dá)IOm或更高，加之礦漿的密度也較大，傳統(tǒng)反應(yīng)器的氣體分布器出氣孔處液體靜壓力大，因此需要用風(fēng)機(jī)(氣體壓縮機(jī)或鼓風(fēng)機(jī))給反應(yīng)器供給氣體。風(fēng)機(jī)供給氣體的壓力越大，給入單位質(zhì)量氣體的能耗就越大，因此傳統(tǒng)反應(yīng)器的給入氣體的動(dòng)力消耗大。另外單位礦漿體積給入氣體越多，單位礦漿體積的供氣動(dòng)力消耗越大。對(duì)于需要通入大量氣體的反應(yīng)過(guò)程，通氣的動(dòng)力消耗很大，一般情況下供氣的風(fēng)機(jī)動(dòng)力消耗是攪拌動(dòng)力消耗的數(shù)倍。對(duì)于這種三相反應(yīng)，改進(jìn)反應(yīng)器結(jié)構(gòu)形式，降低供氣壓力是節(jié)能的重要途徑。此外，傳統(tǒng)葉輪攪拌反應(yīng)器還有其他缺點(diǎn):(I)由于傳統(tǒng)反應(yīng)器的電機(jī)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)在反應(yīng)器上部，葉輪位于反應(yīng)器內(nèi)的中下部附近區(qū)域，對(duì)于大型反應(yīng)器需要很長(zhǎng)的傳動(dòng)軸，軸的加工安裝費(fèi)用高，而且很長(zhǎng)的懸臂梁結(jié)構(gòu)的傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)易于發(fā)生大的擺動(dòng)，致使軸疲勞斷裂；(2)攪拌不均勻，葉輪邊緣附近攪拌強(qiáng)度大，其他區(qū)域攪拌強(qiáng)度小，粗粒重礦物顆粒易于在反應(yīng)器內(nèi)筒體底部附近沉淀積聚。(3)傳統(tǒng)機(jī)械攪拌反應(yīng)器用固定的氣體分布器供氣，并依賴葉輪的攪拌作用來(lái)打散氣泡，氣泡彌散度低，不利于提高氣體利用率；(4)因礦漿中溶解鹽分的析出沉淀，氣體分布器的出氣孔內(nèi)易于發(fā)生沉淀物沉積以致堵塞，因此小孔型氣體分布器的出氣孔易于堵塞，微孔氣體分布器就更易于堵塞。因此，目前多采用大孔型氣體分布器，從出氣孔逸出的氣泡用葉輪攪拌分散。這樣一來(lái)，形成大直徑氣泡，氣泡的彌散效果差，氣體利用率低。(5)氣體分布器安裝在反應(yīng)器底部，發(fā)生堵塞后難于清理疏通；為了降低反應(yīng)器供氣能耗，改善反應(yīng)器通入氣體的彌散效果和提高氣體利用率，有必要研究新型三相反應(yīng)器。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服傳統(tǒng)反應(yīng)器的缺點(diǎn)，而提供一種具有自吸氣功能的葉輪攪拌反應(yīng)器。本實(shí)用新型降低了反應(yīng)器供氣壓力來(lái)降低供氣風(fēng)機(jī)的動(dòng)力消耗，并且攪拌相對(duì)較均勻，氣體彌散度較高，而且傳動(dòng)軸短。本實(shí)用新型在反應(yīng)器筒體內(nèi)豎直安裝中心循環(huán)管；中心循環(huán)管的下段設(shè)置下喇叭口 ；在下喇叭口的下部底板上設(shè)置導(dǎo)流錐體；在下喇叭口的下部設(shè)置下支撐立板，在下喇叭口和導(dǎo)流錐體之間形成礦漿流出的空間；在中心循環(huán)管的上段安裝導(dǎo)向葉輪總成；導(dǎo)向葉輪總成由二級(jí)或三級(jí)或四級(jí)導(dǎo)向葉輪構(gòu)成，其每一級(jí)導(dǎo)向葉輪均有三個(gè)或四個(gè)或五個(gè)或六個(gè)導(dǎo)向葉片，導(dǎo)向葉片采用弧形彎曲葉片；在導(dǎo)向葉輪總成的中心安裝攪拌葉輪總成，攪拌葉輪總成由二級(jí)或三級(jí)或四級(jí)攪拌葉輪構(gòu)成，其每一級(jí)攪拌葉輪均有三個(gè)或四個(gè)或五個(gè)或六個(gè)攪拌葉片，攪拌葉片采用等螺距的弧形彎曲葉片或采用等螺距的螺旋面葉片；在安裝高度上使攪拌葉輪總成的各級(jí)葉片與導(dǎo)向葉輪總成的各級(jí)葉片依次交替排列；攪拌葉輪總成的上部連接中空傳動(dòng)軸，中空傳動(dòng)軸的中段鉆有進(jìn)氣孔；中空傳動(dòng)軸安裝于管型軸承座中，管型軸承座的兩端為軸承和軸封結(jié)構(gòu)；管型軸承座設(shè)有進(jìn)氣管；中空傳動(dòng)軸之上連接到聯(lián)軸器；聯(lián)軸器之上連接減速機(jī)和電動(dòng)機(jī)。反應(yīng)器筒體上設(shè)置有反應(yīng)器蓋板。攪拌葉輪為三級(jí)葉輪，但是本實(shí)用新型不限于三級(jí)葉輪，即攪拌葉輪可為二級(jí)、三級(jí)或四級(jí)，攪拌葉輪總成的最上層葉輪為第一級(jí)葉輪，第一級(jí)葉輪葉片為空心葉片，每個(gè)第一級(jí)葉輪葉片的后下部均設(shè)置出氣孔群；第一級(jí)葉輪的輪轂與每個(gè)第一級(jí)葉輪葉片的連接處均設(shè)置聯(lián)通孔；第一級(jí)葉輪的各個(gè)第一級(jí)葉輪葉片的出氣孔群，通過(guò)空心葉片內(nèi)及聯(lián)通孔與中空軸的中心孔連通。本反應(yīng)器通過(guò)中空葉片上的出氣孔群通入氣體，不另外設(shè)置氣體分布器。反應(yīng)器工作時(shí)，中心循環(huán)管完全淹沒(méi)在礦漿液面之下，電動(dòng)機(jī)經(jīng)過(guò)減速機(jī)和聯(lián)軸器驅(qū)動(dòng)攪拌葉輪總成旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)的攪拌葉輪總成推動(dòng)循環(huán)管內(nèi)的礦漿向下流動(dòng)，導(dǎo)向葉輪總成將葉輪旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的礦漿的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橄蛳碌妮S向運(yùn)動(dòng)；氣體經(jīng)過(guò)供氣管、管型軸承座的內(nèi)腔、中空軸、輪轂壁的聯(lián)通孔、中空葉片的出氣孔群進(jìn)入礦漿之中成為氣泡，并被攪拌葉輪總成的第二級(jí)和第三級(jí)攪拌葉輪進(jìn)一步分散成小氣泡；含氣泡的礦漿在循環(huán)管內(nèi)向下流動(dòng)，從下喇叭口流出，在循環(huán)管外的環(huán)形空間向上流動(dòng)，流到液面附近時(shí)氣泡逐步逸出礦漿溶液，失去部分氣泡的礦漿溶液從循環(huán)管上口進(jìn)入循環(huán)管中，并攜帶經(jīng)由第一級(jí)攪拌葉輪的中空葉片出氣孔群給入的氣泡流進(jìn)循環(huán)管內(nèi)，再次進(jìn)行大循環(huán)流動(dòng)。在反應(yīng)器的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，中空軸驅(qū)動(dòng)攪拌葉輪總成的葉片旋轉(zhuǎn)，葉片的前部推動(dòng)礦漿使礦漿流動(dòng)，在葉片的前部形成正壓力，而在葉輪的后部形成負(fù)壓力或壓力減小，即葉片前后形成壓力差。正是由于葉片的前后形成壓力差，對(duì)葉輪的轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生阻力，此外礦漿的粘性也對(duì)葉輪的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生阻力，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)過(guò)程是克服這些阻力而消耗電能。在葉片后部形成負(fù)壓力或壓力減小處設(shè)置出氣孔群，可實(shí)現(xiàn)自吸氣或通過(guò)這些出氣孔群給入氣體，不僅可大幅減小供氣的動(dòng)力消耗，可使葉片的前后壓力差減小，減小電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)動(dòng)力消耗。本實(shí)用新型通過(guò)葉片后部通氣孔給入氣體的優(yōu)點(diǎn)在于:(I)因葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)在葉片后部形成負(fù)壓或壓力減小，減小供氣的動(dòng)力消耗；(2)因葉片旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中給入氣體，有利于形成較小的氣泡，并且礦漿中氣泡分布較均勻，可提高氣泡彌散度及氣體利用率；(3)因葉片后部給入氣體后，葉片前后壓力差減小，葉輪旋轉(zhuǎn)阻力減小，可減小驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力消耗；[0019](4)因攪拌葉輪在循環(huán)管內(nèi)液面下很淺的位置，供氣壓力很低，大幅降低供氣動(dòng)力消耗；( 5 )礦漿經(jīng)過(guò)循環(huán)管進(jìn)行全深度的大循環(huán)流動(dòng)，攪拌較均勻，可減少底部的沉積現(xiàn)象； (6)給入氣體形成的氣泡經(jīng)過(guò)攪拌葉輪分散成比較細(xì)小的氣泡,氣泡的彌散性好，可提聞氣體利用率；(7)氣泡被礦漿攜帶，在中心循環(huán)管內(nèi)向下流動(dòng)之后，在循環(huán)管外的環(huán)形空間向上流動(dòng)，因此氣泡與礦漿的流動(dòng)距離遠(yuǎn)，氣液接觸的時(shí)間較長(zhǎng)，而且循環(huán)管內(nèi)外的氣泡含量變化較小，反應(yīng)器總含氣率較高，有利于氣體傳遞和提高氣體利用率；(8)葉輪在液面下較淺的深度，傳動(dòng)軸較短，傳動(dòng)軸的制造費(fèi)用較低，安裝和維修較容易。

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實(shí)用新型之?dāng)嚢枞~輪總成的結(jié)構(gòu)示意圖。其中:1 一電動(dòng)機(jī)；2—減速機(jī)；3—減速機(jī)支撐座；4一聯(lián)軸器；5—中空傳動(dòng)軸；6一反應(yīng)器蓋板；7—上支撐立板；8—軸承和軸封；9一給料口 ； 10—攬拌葉輪總成；11 一導(dǎo)向葉輪總成；12—輪轂；13—反應(yīng)器筒體；14一中心循環(huán)管；15—下喇叭口 ；16—下支撐立板；17—導(dǎo)流錐體；18—出料口；19—管型軸承座；20—出氣口群；21—進(jìn)氣管；5—中空軸；22—輪轂頭；23—第一級(jí)葉輪葉片；24—出氣孔群；25—聯(lián)通孔；26—第二級(jí)葉輪葉片；27—第三級(jí)葉輪葉片。
具體實(shí)施方式
請(qǐng)參閱圖1所示，在本實(shí)施例中，所述的導(dǎo)向葉輪和攪拌葉輪均為三級(jí)葉輪，但是，本實(shí)用新型不限于三級(jí)葉輪，即導(dǎo)向葉輪和攪拌葉輪可為二級(jí)、三級(jí)或四級(jí)，反應(yīng)器筒體13內(nèi)豎直安裝中心循環(huán)管14 ;中心循環(huán)管14的下段設(shè)置下喇叭口 15 ;在下喇叭口 15的下部底板上設(shè)置導(dǎo)流錐體17 ;在下喇叭口 15的下部設(shè)置三至六十個(gè)下支撐立板16，在下喇叭口 15和導(dǎo)流錐體17之間形成礦漿流出的空間；在中心循環(huán)管14的上段安裝導(dǎo)向葉輪總成11 ;導(dǎo)向葉輪總成11由二級(jí)或三級(jí)或四級(jí)導(dǎo)向葉輪構(gòu)成，其每一級(jí)導(dǎo)向葉輪均有三個(gè)或四個(gè)或五個(gè)或六個(gè)導(dǎo)向葉片，導(dǎo)向葉片采用弧形彎曲葉片；在導(dǎo)向葉輪總成11的中心安裝攪拌葉輪總成10，攪拌葉輪總成10由二級(jí)或三級(jí)或四級(jí)攪拌葉輪構(gòu)成，其每一級(jí)攪拌葉輪均有三個(gè)或四個(gè)或五個(gè)或六個(gè)攪拌葉片，攪拌葉片采用等螺距的弧形彎曲葉片或采用等螺距的螺旋面葉片；在安裝高度上使攪拌葉輪總成10的各級(jí)葉片與導(dǎo)向葉輪總成11的各級(jí)葉片依次交替排列；攪拌葉輪總成10的上部連接中空傳動(dòng)軸5，中空傳動(dòng)軸5的中段鉆有4-40個(gè)進(jìn)氣孔；中空傳動(dòng)軸5安裝于管型軸承座19中，管型軸承座19的兩端為軸承和軸封8結(jié)構(gòu)；管型軸承座19設(shè)有進(jìn)氣管21 ;中空傳動(dòng)軸5之上連接到聯(lián)軸器4 ;聯(lián)軸器4之上連接減速機(jī)2和電動(dòng)機(jī)I。反應(yīng)器筒體13上設(shè)置有反應(yīng)器蓋板6。如圖2所示，在本實(shí)施例中，攪拌葉輪為三級(jí)葉輪，但是本實(shí)用新型不限于三級(jí)葉輪，即攪拌葉輪可為二級(jí)、三級(jí)或四級(jí)，攪拌葉輪總成10的最上層葉輪為第一級(jí)葉輪，第一級(jí)葉輪葉片23為空心葉片，每個(gè)第一級(jí)葉輪葉片23的后下部均設(shè)置出氣孔群24 ;第一級(jí)葉輪的輪轂12與每個(gè)第一級(jí)葉輪葉片23的連接處均設(shè)置聯(lián)通孔25 ;第一級(jí)葉輪的各個(gè)第一級(jí)葉輪葉片23的出氣孔群24，通過(guò)空心葉片內(nèi)及聯(lián)通孔25與中空軸5的中心孔連通。本實(shí)用新型的工作過(guò)程和原理是:反應(yīng)器工作時(shí)，中心循環(huán)管14完全淹沒(méi)在礦漿液面之下，電動(dòng)機(jī)I經(jīng)過(guò)減速機(jī)2、聯(lián)軸器4及中空軸5，驅(qū)動(dòng)攪拌葉輪總成10旋轉(zhuǎn)；旋轉(zhuǎn)的攪拌葉輪總成10推動(dòng)中心循環(huán)管14內(nèi)的礦漿向下流動(dòng)，而導(dǎo)向葉輪總成11將攪拌葉輪總成10旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的礦漿的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為向下的軸向運(yùn)動(dòng)；從進(jìn)氣管21給入的氣體，經(jīng)過(guò)管型軸承座19、中空軸5、第一級(jí)攪拌葉輪的輪轂12的聯(lián)通孔25、第一級(jí)攪拌葉輪的葉片23的出氣孔群24，成為氣泡群進(jìn)入反應(yīng)器內(nèi)的礦漿中，并被第二級(jí)葉輪片26和第三級(jí)葉輪片27進(jìn)一步分散成小氣泡，因攪拌葉輪總成10旋轉(zhuǎn)時(shí)，第一級(jí)攪拌葉輪的葉片23的后部形成負(fù)壓或壓力降低，經(jīng)過(guò)第一級(jí)攪拌葉輪的葉片23后部的出氣孔群24給入氣體，可降低供給氣體的風(fēng)機(jī)電力消耗；此外，第一級(jí)攪拌葉輪的葉片23既是攪拌器件也是氣體分布器件，在運(yùn)轉(zhuǎn)之中分布?xì)怏w，給入氣體易于形成較小的氣泡，且氣泡分布較均勻，氣泡彌散度較高；含氣泡的礦漿在中心循環(huán)管14內(nèi)向下流動(dòng)，從下喇叭口 15和導(dǎo)流錐體17之間的縫隙之中流出，在中心循環(huán)管14外的環(huán)形空間向上流動(dòng)，流到液面附近時(shí)氣泡逐步逸出礦漿液面，失去部分氣泡的礦漿從中心循環(huán)管14的上端流入中心循環(huán)管14內(nèi)，再次進(jìn)行大循環(huán)流動(dòng)。
權(quán)利要求1.一種具有自吸氣功能的葉輪攪拌反應(yīng)器，其特征在于:反應(yīng)器筒體(13)內(nèi)豎直安裝中心循環(huán)管(14);中心循環(huán)管(14)的下段設(shè)置下喇叭口(15);在下喇叭口(15)的下部底板上設(shè)置導(dǎo)流錐體(17);在下喇叭口(15)的下部設(shè)置下支撐立板(16)，在下喇叭口(15)和導(dǎo)流錐體(17)之間形成礦漿流出的空間；在中心循環(huán)管(14)的上段安裝導(dǎo)向葉輪總成(11);導(dǎo)向葉輪總成(11)由二級(jí)或三級(jí)或四級(jí)導(dǎo)向葉輪構(gòu)成，其每一級(jí)導(dǎo)向葉輪均有三個(gè)或四個(gè)或五個(gè)或六個(gè)導(dǎo)向葉片，導(dǎo)向葉片采用弧形彎曲葉片；在導(dǎo)向葉輪總成(11)的中心安裝攪拌葉輪總成(10)，攪拌葉輪總成(10)由二級(jí)或三級(jí)或四級(jí)攪拌葉輪構(gòu)成，其每一級(jí)攪拌葉輪均有三個(gè)或四個(gè)或五個(gè)或六個(gè)攪拌葉片，攪拌葉片采用等螺距的弧形彎曲葉片或采用等螺距的螺旋面葉片；在安裝高度上，攪拌葉輪總成(10)的各級(jí)葉片與導(dǎo)向葉輪總成(11)的各級(jí)葉片依次交替排列；攪拌葉輪總成(10)的上部連接中空傳動(dòng)軸(5)，中空傳動(dòng)軸(5)的中段鉆有進(jìn)氣孔；中空傳動(dòng)軸(5)安裝于管型軸承座(19)中，管型軸承座(19)的兩端為軸承(8)和軸封結(jié)構(gòu)；管型軸承座(19)設(shè)有進(jìn)氣管(21);中空傳動(dòng)軸(5)之上連接到聯(lián)軸器(4);聯(lián)軸器(4)之上連接減速機(jī)(2)和電動(dòng)機(jī)(I)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有自吸氣功能的葉輪攪拌反應(yīng)器，其特征在于:所述的攪拌葉輪為二級(jí)或三級(jí)或四級(jí)攪拌葉輪，攪拌葉輪總成(10)的最上層葉輪為第一級(jí)葉輪，第一級(jí)葉輪葉片(23)為空心葉片，每個(gè)第一級(jí)葉輪葉片(23)的后下部均設(shè)置出氣孔群(24);第一級(jí)葉輪的輪轂(12)與每個(gè)第一級(jí)葉輪葉片(23)的連接處均設(shè)置聯(lián)通孔(25);第一級(jí)葉輪的各個(gè)第一級(jí)葉輪葉片(23)的出氣孔群(24)，通過(guò)空心葉片內(nèi)及聯(lián)通孔(25)與中空軸(5)的中心孔連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有自吸氣功能的葉輪攪拌反應(yīng)器，其特征在于:所述攪拌葉 輪總成(10)的攪拌葉輪具有第二級(jí)葉輪片(26)和第三級(jí)葉輪片(27)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種具有自吸氣功能的葉輪攪拌反應(yīng)器，該反應(yīng)器應(yīng)用于生物冶金和濕法冶金領(lǐng)域的氣液固三相反應(yīng)，在反應(yīng)器筒體內(nèi)豎直安裝中心循環(huán)管；中心循環(huán)管的下段設(shè)置下喇叭口；在下喇叭口的下部底板上設(shè)置導(dǎo)流錐體；在下喇叭口的下部設(shè)置下支撐立板，在下喇叭口和導(dǎo)流錐體之間形成礦漿流出的空間；在中心循環(huán)管的上段安裝導(dǎo)向葉輪總成，在導(dǎo)向葉輪總成的中心安裝攪拌葉輪總成，攪拌葉輪總成的各級(jí)葉片與導(dǎo)向葉輪總成的各級(jí)葉片依次交替排列；攪拌葉輪總成的上部連接中空傳動(dòng)軸，中空傳動(dòng)軸的中段具有進(jìn)氣孔；中空傳動(dòng)軸之上連接到聯(lián)軸器；聯(lián)軸器之上連接減速機(jī)和電動(dòng)機(jī)。本實(shí)用新型降低了反應(yīng)器供氣壓力來(lái)降低供氣風(fēng)機(jī)的動(dòng)力消耗，并且攪拌相對(duì)較均勻，氣體彌散度較高，而且傳動(dòng)軸短。
文檔編號(hào)B01J8/10GK203075926SQ201320085690
公開日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2013年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月26日
發(fā)明者金世斌, 張谷平, 馬金瑞, 劉鵬, 吳國(guó)玉, 葉普洪 申請(qǐng)人:長(zhǎng)春黃金研究院, 中國(guó)黃金集團(tuán)公司技術(shù)中心