[发明专利]一种导流搅拌装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种导流搅拌装置，特别是涉及一种适于生物氧化浸出过程的导流搅拌装置。

背景技术

在生物氧化浸出硫化矿的工业应用中，高效反应器的构建是提高生产效率的关键。矿浆的细菌浸出不同于一般的化学浸出，其主要特点是在浸出过程中必需维持微生物生长的适宜条件，即要求其既适于细菌生长，又利于矿物的浸出。目前工业上应用的细菌槽浸反应器是传统化工和湿法冶金浸矿设备的延伸，这种反应器靠搅拌驱动液体流动、由液体流动带动气体分散和颗粒悬浮。目前生物浸出时矿浆浓度仅限于20％以下，设备的单位处理能力较低。矿物颗粒密度较大，提高矿浆浓度要求更大的搅拌功率才能保证矿物颗粒的悬浮；另外，矿浆浓度的提高使得矿浆变稠、粘度增大，不利于气体分散，需要更大的搅拌功率才能提高气液相间界面面积。这样将导致矿浆剪切力的增加，对微生物的生长造成不利影响。所以，传统生物浸矿反应器的根本问题在于高传质与低剪切的矛盾。

请参阅图1所示，现有的生物氧化浸矿反应器主要由搅拌槽3、安装在搅拌槽3内的搅拌轴1，固定于搅拌轴1下方的搅拌桨4、以及位于搅拌桨下方的气体分布器5组成。上述搅拌桨4多采用轴流桨，目前工业用气体分布器5多为通气管，通气管的开孔斜向下朝向轴心或斜向下与搅拌器旋转方向的反方向，一般气泡较大且分布不均。

在对生物氧化浸矿反应器的研发中，国内大多数专利与研究集中在改善换热、气体分布状况的改良和一些装置附件的组合与发明，比如含砷金矿生物氧化槽(中国专利，申请号00202817.4)，难浸金精矿的生物氧化——硫脲树脂矿浆法提金工艺(中国专利，申请号200310110091.6)和用于难浸硫化金矿生物氧化的反应器(中国专利，申请号200810037672.4)。

由此可见，上述现有的导流搅拌装置在结构与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。如何能创设一种可解决高传质和低剪切之间矛盾，符合生物氧化浸出矿物过程要求的新型结构的导流搅拌装置，实属当前业界的重要研究课题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种导流搅拌装置，使其可解决高传质和低剪切之间矛盾，符合生物氧化浸出矿物过程要求，从而克服现有的生物氧化浸矿反应器的不足。

为解决上述技术问题，本发明一种导流搅拌装置，包括搅拌槽、位于搅拌槽内的搅拌轴、安装于搅拌轴下方的搅拌桨以及设置在搅拌桨下方的气体分布器，所述的搅拌桨和搅拌槽壁面之间还安装有导流筒。

作为本发明的一种改进，所述的导流筒为直筒状。

所述的导流筒的内横截面面积为S1，搅拌槽内横截面与导流筒外横截面的面积差为S2，导流筒上下缘流道面积分别为S3、S4，S1、S2、S3、S4相等或相近。

所述的搅拌桨为下推折叶开启式涡轮搅拌桨。

所述的气体分布器为环状气体分布器，并设有向下的开孔。

所述的搅拌槽壁面无挡板，槽底为椭球形或复曲面设计。

所述的搅拌槽的槽底为椭球形，长短轴比为10∶8。

所述的搅拌桨的桨径是搅拌槽内径的1/4～1/2。

所述的气体分布器的直径略小于搅拌桨的直径。

所述的导流筒的直径为搅拌槽内径的17/30～23/30。

采用这样的设计后，本发明导流搅拌装置加装了导流筒，并优化了搅拌桨、气体分布器的大小和安装位置，是一种具有高传质、低剪切的组合搅拌装置，可适用于湿法冶金、生化制药和石油化工等领域的多相混合搅拌领域，特别适于涉及固体悬浮、气液传质和多相化学反应过程，尤其适应微生物(细菌)生长的气-液-固复杂多相体系，如生物氧化浸出金属硫化矿，可有效的解决现有生物氧化浸出矿物过程中高传质和低剪切之间的矛盾，从而更加适于实用。

附图说明

上述仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

图1是现有的导流搅拌装置的结构示意图。

图2是本发明导流搅拌装置的结构示意图。

图3a是现有导流搅拌装置的单相流场模拟结果。

图3b是本发明导流搅拌装置的单相流场模拟结果。

具体实施方式

请参阅图2所示，本发明一种导流搅拌装置，在原有设计搅拌槽3、搅拌轴1、搅拌桨4以及气体分布器5结构的基础上，在搅拌桨和搅拌槽壁面之间增设了导流筒7，导流筒7可以通过底部支架或顶部的竖直悬臂固定于搅拌槽3内。

其中，搅拌槽3的壁面无挡板，槽底6优选长短轴比为10∶8的椭球形或复曲面设计，没有搅拌死角，既有利于固体矿浆悬浮又能降低剪切力。