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1、多媒体教学课程:冶金设备基础多媒体教学课程:冶金设备基础昆明理工大学材料与冶金工程学院昆明理工大学材料与冶金工程学院第第1 1页页/共共3535页页1Faculty of Materials and Metallurgical EngineeringFaculty of Materials and Metallurgical EngineeringKunming University of Science and TechnologyKunming University of Science and Technology多媒体教学课程:冶金设备基础多媒体教学课程:冶金设备基础昆明理工大学材料与
2、冶金工程学院昆明理工大学材料与冶金工程学院任课教师:徐瑞东任课教师:徐瑞东多媒体教学课程:冶金设备基础多媒体教学课程:冶金设备基础昆明理工大学材料与冶金工程学院昆明理工大学材料与冶金工程学院第第2 2页页/共共3535页页了了解解浸浸出出的的概概念念;浸浸出出过过程程的的类类型型,浸浸出出剂剂的的选选择择原原则则,浸浸出出速速率率及及其影响因素其影响因素,浸出前对物料的预处理浸出前对物料的预处理;掌握常用的浸出方法与典型设备;掌握常用的浸出方法与典型设备;掌握搅拌的目的、方法和原理;掌握搅拌的目的、方法和原理;了解固体与固体混合和混捏过程的方法、原理和特点。了解固体与固体混合和混捏过程的方法、
3、原理和特点。第3章 搅拌、混合与浸出学学习目的与要求目的与要求多媒体教学课程:冶金设备基础多媒体教学课程:冶金设备基础昆明理工大学材料与冶金工程学院昆明理工大学材料与冶金工程学院第第3 3页页/共共3535页页湿法冶金湿法冶金焙焙 烧浸浸 出出浓 密密电 积化学沉淀化学沉淀化学精化学精炼电解精解精炼金属金属金属金属金属金属湿法冶金湿法冶金焙焙 烧浸浸 出出浓 密密化学沉淀化学沉淀金属金属净 化化电积金属氧化物金属氧化物火法精火法精炼非活性金属湿法冶金流程图非活性金属湿法冶金流程图活性金属湿法冶金流程图活性金属湿法冶金流程图湿湿法法冶冶金金过过程程的的心心脏脏铜镍铅钴金金银铝镁钛锌铀浸出的应用实
4、例:浸出的应用实例:湿湿法法冶冶金金、生生物物与与食食品品加加工工业及化学工业。工工业及化学工业。硫硫酸酸或或碳碳酸酸钠钠溶溶液液从从矿矿石石中浸出铀中浸出铀.硫硫酸酸或或氨氨溶溶液液从从矿矿石石中中浸浸出铜。出铜。氰氰化化钠钠溶溶液液浸浸出出提提金金、银银、钻、锰、镍、锌等。钻、锰、镍、锌等。多媒体教学课程:冶金设备基础多媒体教学课程:冶金设备基础昆明理工大学材料与冶金工程学院昆明理工大学材料与冶金工程学院第第4 4页页/共共3535页页3.1 3.1 浸出过程浸出过程 1.1.概概念念:用用浸浸出出试试剂剂将将固固体体颗颗粒粒中中的的有有用用组组分分选选择择性性地地提提取取出来的操作,属液
5、固传质过程。出来的操作,属液固传质过程。化化学学反反应应浸浸出出:浸浸出出剂剂和和破破碎碎成成一一定定粒粒度度的的矿矿石石进进行行液液-固固接接触触并并产产生生学学反反应应,而而将将有有用用组组分分选择性地提取出来的操作。选择性地提取出来的操作。物物理理浸浸出出:浸浸出出过过程程并并不不涉涉及化学反应。及化学反应。2.2.影响浸出过程是否经济影响浸出过程是否经济的因素:的因素:浸浸出出是是在在水水溶溶液液中中进进行行的的化化学学反反应应,反反应应温温度度较较火火法法低低。影影响响浸浸出出过过程程是是否否经经济济的的因因素素有有:反反应应速速率率、试试剂剂消消耗耗、固固液分离和能耗;液分离和能耗
6、;3.3.影响浸出速度的因素影响浸出速度的因素:粒粒度度、温温度度、浸浸出出剂剂浓浓度度、矿物的离解程度和固体产物层。矿物的离解程度和固体产物层。浸浸出出速速度度随随矿矿石石粒粒度度减减小小而而增增加;加;浸出过程受搅拌速度控制;浸出过程受搅拌速度控制;浸出速度随温度升高而加快;浸出速度随温度升高而加快;浸浸出出速速度度随随浸浸出出剂剂浓浓度度的的增增加加而加快;而加快;浸浸出出速速度度随随矿矿浆浆密密度度减减少少而而增增加;加;浸出速度受到浸出产物影响。浸出速度受到浸出产物影响。多媒体教学课程:冶金设备基础多媒体教学课程:冶金设备基础昆明理工大学材料与冶金工程学院昆明理工大学材料与冶金工程学
7、院第第5 5页页/共共3535页页一、盐溶液:一、盐溶液:硫酸铁硫酸铁浸出硫化矿浸出硫化矿 氯化钠氯化钠浸出硫酸铅浸出硫酸铅 碳酸钠碳酸钠浸出铀矿浸出铀矿 氰化钠氰化钠浸出金和银浸出金和银 硫化钠硫化钠浸出硫化矿物,形成多硫化合物:浸出硫化矿物,形成多硫化合物:硫代硫酸钠硫代硫酸钠浸出用石盐焙烧矿石产生的氯化银浸出用石盐焙烧矿石产生的氯化银二、氯水二、氯水浸出硫化矿浸出硫化矿三、酸三、酸浸出氧化矿浸出氧化矿 四、碱四、碱浸出铝土矿中的铝、黑钨矿和白钨矿中的钨等。浸出铝土矿中的铝、黑钨矿和白钨矿中的钨等。4.4.工业上常用的浸出剂:工业上常用的浸出剂:5.5.浸出剂的选择原则:浸出剂的选择原则:
8、必须与被浸出矿物润湿且对必须与被浸出矿物润湿且对 欲浸出组份的选择性;欲浸出组份的选择性;浸出后固液分离能力好;浸出后固液分离能力好;浸出剂易再生利用;浸出剂易再生利用;价格便宜。价格便宜。多媒体教学课程:冶金设备基础多媒体教学课程:冶金设备基础昆明理工大学材料与冶金工程学院昆明理工大学材料与冶金工程学院第第6 6页页/共共3535页页浸浸出出方方法法按使用的浸出剂分按使用的浸出剂分按固液相接触方式分按固液相接触方式分按操作的工作压力分按操作的工作压力分酸法酸法碱法碱法细菌浸出细菌浸出水浸水浸渗滤浸出渗滤浸出拌酸熟化拌酸熟化 流态化浸出流态化浸出搅拌浸出搅拌浸出常压浸出常压浸出高压浸出高压浸出
9、原地浸出原地浸出堆置浸出堆置浸出渗滤槽浸出渗滤槽浸出机械搅拌浸出机械搅拌浸出 空气搅拌浸出空气搅拌浸出6.6.浸出方法的分类浸出方法的分类多媒体教学课程:冶金设备基础多媒体教学课程:冶金设备基础昆明理工大学材料与冶金工程学院昆明理工大学材料与冶金工程学院第第7 7页页/共共3535页页一、渗滤浸出一、渗滤浸出原地浸出:原地浸出:矿体按一定布局钻矿体按一定布局钻孔,浸出剂通过孔道渗过矿体,孔,浸出剂通过孔道渗过矿体,并进行循环。在一定位置收集浸并进行循环。在一定位置收集浸出液。适于不宜开采及运输的品出液。适于不宜开采及运输的品位太低的矿石。位太低的矿石。地地下下堆堆浸浸:矿矿体体在在原原地地经经
10、爆爆破破或或破破碎碎后后,取取出出少少部部分分矿矿石石,大大部部分分破破碎碎矿矿石石留留在在原原地地按按一一定定方方法法堆堆置置,将将浸浸出出剂剂喷喷淋淋于于矿矿石石堆堆上上,浸浸出出液液从矿石堆底排出,汇集回收。从矿石堆底排出,汇集回收。地地表表堆堆浸浸:不不需需细细破破碎碎的的矿矿石石按按一一定定方方式式构构筑筑成成矿矿石石堆堆,矿矿石石堆堆可可用用浸浸出出剂剂喷喷淋淋,也也可可浸浸没没,从矿石堆底部收集浸出液。从矿石堆底部收集浸出液。渗渗滤滤槽槽浸浸出出:是是一一种种将将矿矿石石(被被浸浸物物料料)置置于于一一个个装装有有覆覆盖盖着着过过滤滤介介质质假假底底的的槽槽中中,浸浸出出剂剂从从
11、顶顶部部加加入入而而渗渗经经物物料料,浸浸出出液液从从槽槽下下部部流流出出。适适合合于于多多孔孔及及砂砂质质物物料料,而而不不适适合合于于被压实成无渗透性块的物料。被压实成无渗透性块的物料。层筑式的地表堆浸筑式的地表堆浸渗渗滤槽浸出槽浸出多媒体教学课程:冶金设备基础多媒体教学课程:冶金设备基础昆明理工大学材料与冶金工程学院昆明理工大学材料与冶金工程学院第第8 8页页/共共3535页页二、二、(矿浆矿浆)搅拌浸出搅拌浸出 搅搅拌拌浸浸出出可可在在常常压压和和加加压压下下进进行行,对对酸酸、碱碱、水水浸浸出出均均实实用用。搅搅拌拌方方式式主主要要有有机机械械搅搅拌拌、空空气气搅搅拌拌、机机械械空空
12、气气联联合合搅搅拌拌、喷喷射射搅搅拌等。拌等。1 1常压搅拌浸出常压搅拌浸出:机械搅拌槽和空气搅拌槽机械搅拌槽和空气搅拌槽巴秋卡槽。巴秋卡槽。集集磨磨矿矿浸浸出出于于一一体体的的设设备备直径直径1010米、米、3030米高的浸出塔米高的浸出塔机械搅拌浸出特点:机械搅拌浸出特点:适适合合于于固固体体颗颗粒粒较较大大的的矿矿浆浆。操操作作简简便便、节节能能,有有效效容容积积利利用用率率高高。缺缺点点是是搅搅拌拌器器易易磨磨损损、维修频繁。维修频繁。多媒体教学课程:冶金设备基础多媒体教学课程:冶金设备基础昆明理工大学材料与冶金工程学院昆明理工大学材料与冶金工程学院第第9 9页页/共共3535页页气体
13、搅拌在浸出过程中作用:气体搅拌在浸出过程中作用:使浸出物料中固液相均匀混使浸出物料中固液相均匀混 合并使相界面不断更新;合并使相界面不断更新;防止粗砂沉积;防止粗砂沉积;某些物质如铀矿浸出时,空某些物质如铀矿浸出时,空 气能起氧化剂的作用。气能起氧化剂的作用。无无中中心心循循环环管管巴巴槽槽:除除工工作作整整体体的的环环流流外外,还还有有局局部部的的涡涡流流作作用用,可可使使矿矿浆浆混混合合均均匀匀,而而且且设设备备结结构构最最简简单单,易易维维修修。但但是是粗粗砂砂易易沉沉积积槽槽底底,适适用用于固体物料颗粒较细的矿浆浸出。于固体物料颗粒较细的矿浆浸出。中中心心循循环环管管低低于于矿矿浆浆液
14、液面面的的巴巴槽槽:由由于于循循环环管管的的作作用用,空空气气在在管管内内的的流流速速较较高高,对对矿矿浆浆起起到到一一定定的的提提升升作作用用,由由此此造造成成上上部部矿矿浆浆向向下下流流动动,底底部部矿矿浆浆向向上上流流动动,使使矿矿浆浆沉沉积积底底部部的的现现象象基本得到克服。矿浆搅拌混合良好。基本得到克服。矿浆搅拌混合良好。巴巴秋秋卡卡槽槽巴巴秋卡槽:秋卡槽:是一种空气提升搅是一种空气提升搅拌的气液固三相反应器。适合拌的气液固三相反应器。适合于处理量大、含腐蚀性介质及于处理量大、含腐蚀性介质及含固量高的物料的操作。含固量高的物料的操作。中中心心循循环环管管高高于于矿矿浆浆液液面面的的巴
15、巴槽槽:在在克克服服粗粗砂砂沉沉积积槽槽底底比比前前两两者者都都好好,但但空气消耗量大,结构复杂。空气消耗量大,结构复杂。多媒体教学课程:冶金设备基础多媒体教学课程:冶金设备基础昆明理工大学材料与冶金工程学院昆明理工大学材料与冶金工程学院第第1010页页/共共3535页页2.2.加压搅拌浸出加压搅拌浸出 碱碱法法搅搅拌拌浸浸出出:系系氢氢氧氧化化钠钠、碳碳酸酸钠钠溶溶液液和和矿矿石石作作用用而而进进行行浸浸出出,过过程程较较缓缓和和,设设备备腐腐蚀蚀问问题题易易解解决决,为为强强化化浸浸出出,多多采采用用加加压压搅搅拌拌。硫硫化化矿物的水浸也用加压设备。矿物的水浸也用加压设备。加加压压浸浸出出
16、特特点点:可可在在高高于于水水溶溶液液沸沸点点温温度度下下进进行行浸浸出出操操作作,加加压压条条件下可提高氧分压,从而增加溶液中氧浓度,强化浸出过程。件下可提高氧分压,从而增加溶液中氧浓度,强化浸出过程。加加压压浸浸出出设设备备:压压力力釜釜:浸浸出出时时间间缩缩短短、但但消消耗耗于于压压缩缩空空气气和和搅搅拌拌矿浆的能量却要比常压巴秋卡槽多。矿浆的能量却要比常压巴秋卡槽多。卧式机械搅拌压力釜卧式机械搅拌压力釜多媒体教学课程:冶金设备基础多媒体教学课程:冶金设备基础昆明理工大学材料与冶金工程学院昆明理工大学材料与冶金工程学院第第1111页页/共共3535页页流态化矿浆浸洗塔流态化矿浆浸洗塔浸洗
17、塔的工作原理:浸洗塔的工作原理:1.1.矿矿浆浆通通过过适适当当的的进进料料装装置置进进入入 “进进浆浆浓浓密密段段”,将将矿矿浆浆中中大大部部分分水水分离并从溢流堰排走。分离并从溢流堰排走。2.2.浓浓密密了了的的矿矿浆浆,靠靠重重力力沉沉降降至至“流流态态化化洗洗涤涤段段”,经经“稀稀相相段段”下下落至一个含矿浓度较高的落至一个含矿浓度较高的“浓相段浓相段”。3.3.浓浓相相段段下下部部装装有有洗洗液液装装置置。洗洗液液主主流流向向上上,对对下下沉沉矿矿粒粒进进行行逆逆流流洗洗涤涤,洗洗后后的的溶溶液液经经稀稀相相段段、浓浓密密段段溢溢流流至至所所连连接接的的浓浓密密机机,小小部部分分洗洗
18、液液向向下流动随底流排走。下流动随底流排走。流态化浸洗的特点和效果:流态化浸洗的特点和效果:液固无级逆流接触,传质推动力大液固无级逆流接触,传质推动力大 处处理理量量大大、占占地地面面积积小小,利利于于自自动动控制;控制;全部水力操作,结构简单全部水力操作,结构简单 低低液液固固比比操操作作,能能从从贫贫矿矿中中提提取取较较浓的浸出液:浓的浸出液:用用作作矿矿浆浆洗洗涤涤时时,洗洗水水量量少少、渣渣品品位低;位低;条条件件适适当当,可可在在一一塔塔同同时时实实现现浸浸出出、洗涤和分级。洗涤和分级。多媒体教学课程:冶金设备基础多媒体教学课程:冶金设备基础昆明理工大学材料与冶金工程学院昆明理工大学
19、材料与冶金工程学院第第1212页页/共共3535页页7.7.浸出前的准备浸出前的准备预处理预处理(1)(1)预处理的内容:预处理的内容:矿石的破碎、磨矿与分级;矿石的破碎、磨矿与分级;矿石的物理除杂矿石的物理除杂(除油等除油等);矿矿石石的的离离解解(物物理理、化化学学,如热分解如热分解);矿矿石石的的物物相相转转变变(氧氧化化、还还原及合成等原及合成等);矿浆的加热、脱硅、包裹等;矿浆的加热、脱硅、包裹等;矿物分选。矿物分选。(2)(2)预处理的方法:预处理的方法:焙烧焙烧(氧化、还原氧化、还原);(3)(3)预处理的设备预处理的设备圆锥破碎机、球磨机、棒磨机;圆锥破碎机、球磨机、棒磨机;旋
20、流分级机、筛分机;旋流分级机、筛分机;真空炉、干馏炉;真空炉、干馏炉;沸腾炉、回转窑;沸腾炉、回转窑;脱硅机、合成槽;脱硅机、合成槽;生物槽。生物槽。(4)(4)预处理的特点预处理的特点多数情况下无直接产品;多数情况下无直接产品;过程简单,为辅助工序;过程简单,为辅助工序;与环保紧密联系;与环保紧密联系;设备为定型产品,只需选择。设备为定型产品,只需选择。多媒体教学课程:冶金设备基础多媒体教学课程:冶金设备基础昆明理工大学材料与冶金工程学院昆明理工大学材料与冶金工程学院第第1313页页/共共3535页页浸浸出出液液的的后后处理理工工艺吸吸 附附离子离子 沉沉 淀淀气体沉淀气体沉淀 离子交离子交
21、换 溶溶剂萃萃 取取结结 晶晶电解解电积 金属金属 沉淀沉淀 8.8.浸出液的后处理工艺:浸出液的后处理工艺:多媒体教学课程:冶金设备基础多媒体教学课程:冶金设备基础昆明理工大学材料与冶金工程学院昆明理工大学材料与冶金工程学院第第1414页页/共共3535页页3.2 3.2 搅拌与混合搅拌与混合强化冶金的手段强化冶金的手段搅拌与混合的目的:搅拌与混合的目的:(1)(1)制备均匀混合物:如调和、乳化、固体悬浮、捏合以及固体混合;制备均匀混合物:如调和、乳化、固体悬浮、捏合以及固体混合;(2)(2)促进传质:如萃取、溶解、结晶、气体吸收等;促进传质:如萃取、溶解、结晶、气体吸收等;(3)(3)促进
22、传热:搅拌槽内加热或冷却。促进传热:搅拌槽内加热或冷却。搅拌与混合机理搅拌与混合机理主体对流扩散主体对流扩散湍流扩散湍流扩散分子扩散分子扩散混混合合机机理理搅搅拌拌器器高高速速旋旋转转,使使不不同同液液体体物物料料破破碎碎成成团团,并并使使搅搅拌拌器器周周围围液液体体产产生生高高速速液液流流后后又又推推动动周周围围的的液液体体,逐逐步步使使搅搅拌拌罐罐内内的的全全部部液液体体流流动动起起来来。这这种种大大范范围围的的主主体体循循环环流流动动,使使搅搅拌拌罐内的整个空间产生全范围扩散,形成主体对流扩散。罐内的整个空间产生全范围扩散,形成主体对流扩散。叶叶轮轮机机推推动动高高速速流流体体在在流流动
23、动时时,与与周周围围静静止止液液体体的的界界面面处处,存存在在较较大大的的速速度度梯梯度度,液液体体受受到到强强烈烈的的剪剪切切,形形成成大大量量旋旋涡涡,旋旋涡涡又又迅迅速速向向周周围围扩扩散散,造造成成局局部部范范围围内内的的物物流流运运动动从从而而形形成液体的涡流扩散。成液体的涡流扩散。由分子运动形成的物质传递,它是分子尺度上扩散由分子运动形成的物质传递,它是分子尺度上扩散宏观宏观混合混合微观微观混合混合多媒体教学课程:冶金设备基础多媒体教学课程:冶金设备基础昆明理工大学材料与冶金工程学院昆明理工大学材料与冶金工程学院第第1515页页/共共3535页页混合效果:混合效果:平均浓度:平均浓
24、度:,调均度:,调均度:分隔尺度:分隔尺度:表示液体中分散物的集中程度,或分散物的未分散部分表示液体中分散物的集中程度,或分散物的未分散部分 的大小。的大小。分隔强度:分隔强度:描述分子扩散混合过程的影响,它表示邻近流体团块之描述分子扩散混合过程的影响,它表示邻近流体团块之 间分散物组分含量的差异,也表示团块中分散物组分含间分散物组分含量的差异,也表示团块中分散物组分含 量与平均组分的差别。量与平均组分的差别。混合时间:混合时间:使搅拌槽内物料的浓度或温度达到规定均匀程度所需使搅拌槽内物料的浓度或温度达到规定均匀程度所需 要的时间,又称为均匀化时间。要的时间,又称为均匀化时间。表示样品与均匀状
25、态偏离程度的物理量表示样品与均匀状态偏离程度的物理量多媒体教学课程:冶金设备基础多媒体教学课程:冶金设备基础昆明理工大学材料与冶金工程学院昆明理工大学材料与冶金工程学院第第1616页页/共共3535页页流体的流型流体的流型切向流切向流轴向流轴向流 径向流径向流 在在无无挡板板槽槽内内,流流体体的的流流动平平行行于于搅拌拌桨所所经历的的路路径径,即即打打旋旋现象象。此此时流流体体主主要要从从桨叶叶排排向向四四周周,卷卷吸吸至至桨叶区的流量甚小,垂直方向的流体混合效果最差。叶区的流量甚小,垂直方向的流体混合效果最差。流流体体进入入桨叶叶并并排排出出,沿沿着着搅拌拌轴平平行行的的方方向向流流动。轴向
26、流起源于流体向流起源于流体对旋旋转叶片叶片产生的升力反作用力。生的升力反作用力。流流体体从从桨叶叶以以垂垂直直于于搅拌拌轴的的方方向向排排出出,沿沿半半径径方方向向运运动,然然后后向向上上、向向下下输送送。桨叶叶的的圆盘是是产生生径径向向流的主要原因。流的主要原因。切向流切向流 流体的流型:流体的流型:轴向流向流径向流径向流多媒体教学课程:冶金设备基础多媒体教学课程:冶金设备基础昆明理工大学材料与冶金工程学院昆明理工大学材料与冶金工程学院第第1717页页/共共3535页页搅拌浆偏心安装时的流型搅拌浆偏心安装时的流型搅拌浆侧面插入时的流型搅拌浆侧面插入时的流型侧面射流混合时的流型侧面射流混合时的
27、流型多媒体教学课程:冶金设备基础多媒体教学课程:冶金设备基础昆明理工大学材料与冶金工程学院昆明理工大学材料与冶金工程学院第第1818页页/共共3535页页机械搅拌器的类型:机械搅拌器的类型:旋桨式搅拌器旋桨式搅拌器平直叶平直叶桨式搅拌器桨式搅拌器折叶折叶桨式搅拌器桨式搅拌器开启平直叶开启平直叶涡轮式搅拌器涡轮式搅拌器开启弯叶开启弯叶涡轮式搅拌器涡轮式搅拌器多媒体教学课程:冶金设备基础多媒体教学课程:冶金设备基础昆明理工大学材料与冶金工程学院昆明理工大学材料与冶金工程学院第第1919页页/共共3535页页圆盘弯式圆盘弯式涡轮式搅拌器涡轮式搅拌器圆盘平直叶圆盘平直叶涡轮式搅拌器涡轮式搅拌器锚式搅拌
28、器锚式搅拌器框式搅拌器框式搅拌器螺带式搅拌器螺带式搅拌器多媒体教学课程:冶金设备基础多媒体教学课程:冶金设备基础昆明理工大学材料与冶金工程学院昆明理工大学材料与冶金工程学院第第2020页页/共共3535页页搅拌器的特点拌器的特点 桨式式搅拌器拌器涡轮式式搅拌器拌器推推进式式搅拌器拌器属属于于径径向向流流搅拌拌器器,结构构简单、叶叶片片数数少少且且尺尺寸寸大大,搅拌拌转速速低低,对流流体体的的剪剪切作用切作用较弱,适用于弱,适用于搅拌低粘度流体。拌低粘度流体。属属于于径径向向流流搅拌拌器器,应用用范范围广广、适适应性性较强,适于,适于搅拌低和中等粘度液体。拌低和中等粘度液体。属属于于轴向向搅拌拌
29、器器,直直径径小小、转速速高高、循循环流流量量大大,适适合合于于低低粘粘度度互互溶溶液液体体混混合合,沉沉降降速速度度低低的的固固体体悬浮浮,小小容容量量的的固固体体溶解以及溶解以及搅拌拌传热等操作。等操作。锚、框式、框式搅拌器拌器螺螺带式式搅拌器拌器与与旋旋桨式式相相似似,液液体体在在搅拌拌器器内内作作径径向向流流动,此此搅拌拌器器同同样具具有有旋旋转半半径径、搅动范范围广、广、转速慢、速慢、压头低等特点。低等特点。桨式式搅拌拌器器的的变形形,它它们的的旋旋转半半径径更更大大、转速速更更低低、产生生的的压头更更小小,但但叶叶片片搅动的范的范围很大。很大。多媒体教学课程:冶金设备基础多媒体教学
30、课程:冶金设备基础昆明理工大学材料与冶金工程学院昆明理工大学材料与冶金工程学院第第2121页页/共共3535页页3.2.3 3.2.3 搅拌与混合的方法及原理搅拌与混合的方法及原理(1)搅拌的方搅拌的方法法机械机械 搅搅 拌:靠机械动力进行的搅拌,有桨式、拌:靠机械动力进行的搅拌,有桨式、涡轮式和推进式;涡轮式和推进式;电磁电磁 搅搅 拌:靠电磁感应施加力于搅拌介质;拌:靠电磁感应施加力于搅拌介质;超声波搅拌:靠超声波振动而施加力于搅拌介质;超声波搅拌:靠超声波振动而施加力于搅拌介质;气力气力 搅搅 拌:靠气体带动周围的液体运动形成搅拌拌:靠气体带动周围的液体运动形成搅拌多媒体教学课程:冶金设
31、备基础多媒体教学课程:冶金设备基础昆明理工大学材料与冶金工程学院昆明理工大学材料与冶金工程学院第第2222页页/共共3535页页气力搅气力搅拌的类型拌的类型喷射式气力搅拌喷射式气力搅拌底部弥散式气力搅拌底部弥散式气力搅拌沉没切向式气力搅拌沉没切向式气力搅拌靠靠空空气气的的射射流流带带动动周周围围的的液液体体流流动动,达到搅拌的作用达到搅拌的作用。靠靠气气泡泡上上升升时时带带动动周周围围的的液液体体运运流流动动,达到搅拌的作用达到搅拌的作用。靠靠沉沉没没的的空空气气从从切切向向处处流流出出带带动动周周围围的液体流动,达到搅拌的作用的液体流动,达到搅拌的作用。气气力力搅搅拌拌的的特特点点:A A
32、使使流流体体成成分分和和温温度度均均匀匀;B B 提提高高了了固固-液液相相间间的的传传热热系系数数和和传传质质系系数数;C C 改改善善了了两两相相间间的的反反应应速速度度;D D 由由于于反反应应气气体体在在金金属属液液中中高高度度弥弥散散,提提高高了了反反应应速速度度;或或惰惰性性气气体体气气泡泡改改变变在在气气-液液相相界界面面上上的的热热力力学学平平衡衡条条件件,促促进进反反应应;E E 若若气气体体夹夹带带所所需需的的元元素素喷喷入入,可提高和稳定元素收得率。可提高和稳定元素收得率。气力搅拌原理:气力搅拌原理:用用空空气气的的射射流流或或气气泡泡上上升升时时带带动动周周围围的的液液
33、体体运运动动,达达到到搅搅拌拌的的作作用。用。气力搅拌:气力搅拌:多媒体教学课程:冶金设备基础多媒体教学课程:冶金设备基础昆明理工大学材料与冶金工程学院昆明理工大学材料与冶金工程学院第第2323页页/共共3535页页电磁搅拌:电磁搅拌:电磁搅拌的组成:电磁搅拌的组成:感应器、变频电源、冷却系统和拖动系统等组成。电磁搅感应器、变频电源、冷却系统和拖动系统等组成。电磁搅拌器相当于一个直线电机。感应器相当于电机的定子,铝熔液相当于电机的拌器相当于一个直线电机。感应器相当于电机的定子,铝熔液相当于电机的转子,当感应器线圈内通以交变电流时,产生行波磁场,磁场和熔池中金属转子,当感应器线圈内通以交变电流时
34、,产生行波磁场,磁场和熔池中金属液体相互作用产生感应电势和感生电流,进而产生电磁力,推动金属液体定液体相互作用产生感应电势和感生电流,进而产生电磁力,推动金属液体定向运动,起到搅拌作用。向运动,起到搅拌作用。电磁搅拌的原理:电磁搅拌的原理:在电磁场作用下金属液体整个地受电磁力的作用,由于磁在电磁场作用下金属液体整个地受电磁力的作用,由于磁场梯度不同而产生运动。场梯度不同而产生运动。电磁搅拌的特点:非接触式搅拌。电磁搅拌的特点:非接触式搅拌。变频器变频器进线及控制柜进线及控制柜感应器感应器变压器变压器水泵水泵电解解铝使用的使用的电磁磁搅拌装置拌装置设置置实例例日日本本神神户制制钢电机机公公司司开
35、开发的的用用于于搅拌拌金金属属液液电磁磁搅拌拌装置,是一种装置,是一种应用用电磁感磁感应原理炉底式原理炉底式电磁磁搅拌装置。拌装置。电磁磁搅拌加拌加热器器电磁搅拌A-冶炼中;b-扒渣时超超声声波波搅搅拌拌的的原原理理:在在超超声声波波场场作作用用下下液液体体整整个个地地受受波波动动力力的的作作用用而而产产生生运运动动。超超声声波波搅搅拌拌特特点点:非非接接触式搅拌。触式搅拌。多媒体教学课程:冶金设备基础多媒体教学课程:冶金设备基础昆明理工大学材料与冶金工程学院昆明理工大学材料与冶金工程学院第第2424页页/共共3535页页3.1.4 3.1.4 搅拌器的选用:搅拌器的选用:根根据据被被搅搅拌拌
36、介介质质粘粘度度、搅搅拌拌介介质质温温度度、被被搅搅拌拌介介质质的的环环境境、搅搅拌拌器器的的适用条件选取;适用条件选取;搅拌器搅拌器型式型式流动状态流动状态搅拌目的搅拌目的容积容积范围范围m3转速范转速范围围r/min最高最高粘度粘度Pas对对流流循循环环湍湍流流循循环环剪剪切切流流低低粘粘度度液液体体混混合合高高粘粘度度液液体体混混合合分分散散固固体体溶溶解解固固体体悬悬浮浮气气体体吸吸收收结结晶晶换换热热液液相相反反应应涡轮式涡轮式浆浆 式式折叶开启涡轮式折叶开启涡轮式推进式推进式锚锚 式式1100102001100011000110010300103001030010050011005
37、025050100搅拌器型式适用条件拌器型式适用条件例例:低低粘粘度度混混合合推推进进式式机机械械搅搅拌拌;分分散散过过程程涡涡轮轮搅搅拌拌;浸浸出出、固固体体悬悬浮浮机机械械或气力搅拌;或气力搅拌;固体溶解固体溶解蒸汽或涡轮搅拌蒸汽或涡轮搅拌;结晶结晶机械搅拌;机械搅拌;换热换热推进搅拌推进搅拌多媒体教学课程:冶金设备基础多媒体教学课程:冶金设备基础昆明理工大学材料与冶金工程学院昆明理工大学材料与冶金工程学院第第2525页页/共共3535页页3.2.5 3.2.5 搅拌设备的组成:搅拌设备的组成:q容容 器:湿法冶金多为罐、釜器:湿法冶金多为罐、釜(立式或立式或卧式卧式)或槽或槽通常为圆柱体
38、;火法冶金多为通常为圆柱体;火法冶金多为炉、包和器;炉、包和器;q搅拌装置:机械式、气动式、感应式、搅拌装置:机械式、气动式、感应式、波导式及其他;波导式及其他;q搅拌附件:挡板、导流筒、制雨器、循搅拌附件:挡板、导流筒、制雨器、循环泵及其他。环泵及其他。机械机械搅拌拌设备的的结构构1-1-搅拌器拌器2-2-罐体罐体3-3-搅拌拌轴4-4-搅拌附件拌附件5-5-轴封封6-6-传动装置装置罐罐体体:罐罐底底通通常常有有碟碟形形、椭椭圆圆形形或或平平底底。除除特特殊殊情情况况外外,应应避避免免锥锥形形底底、方方形形或或带带棱角的容器,容易造成死角区域。棱角的容器,容易造成死角区域。多媒体教学课程:
39、冶金设备基础多媒体教学课程:冶金设备基础昆明理工大学材料与冶金工程学院昆明理工大学材料与冶金工程学院第第2626页页/共共3535页页搅拌拌附附件件:通通常常指指在在搅拌拌罐罐内内为了了改改善善液液体体流流动状状态而而增增设的的部部件,如件,如挡板和板和导流筒等。流筒等。(1)挡板板:可可以以消消除除搅拌拌罐罐内内液液体体的的打打旋旋现象象使使被被搅拌拌的的液液体体上下翻上下翻腾。(2)(2)导导流流筒筒:一一方方面面是是搅搅拌拌罐罐内内的的液液体体流流型型得得到到严严格格的的控控制制,为为循循环环限限定定了了路路线线,强强化化循循环环流流动动状状态态,有有助助于于防防止止流流体体短短路路,消
40、消除除死死区区。另另一一方方面面是是使使罐罐内内所所有有物物料料均均可可通通过过导导流流筒筒内内的的强强烈烈混混合合区区,提提高高了了混混合效果。合效果。挡板的安装方式挡板的安装方式导流流筒筒安安装装方方式式多媒体教学课程:冶金设备基础多媒体教学课程:冶金设备基础昆明理工大学材料与冶金工程学院昆明理工大学材料与冶金工程学院第第2727页页/共共3535页页3.3 3.3 机械搅拌的功率计算机械搅拌的功率计算 搅拌功率的计算是选择电动机的主要依据。搅拌功率的计算是选择电动机的主要依据。功率曲线功率曲线 通过因次分析法,可得出以下功率关联式:通过因次分析法,可得出以下功率关联式:标准搅拌装置标准搅
41、拌装置搅拌功率曲线搅拌功率曲线多媒体教学课程:冶金设备基础多媒体教学课程:冶金设备基础昆明理工大学材料与冶金工程学院昆明理工大学材料与冶金工程学院第第2828页页/共共3535页页(1)Re104后后:Re300时,无挡板时,时,无挡板时,Fr不能忽略,不能忽略,其中,其中 ,和和列列于于右右表表中中,及及为为由由实实验验确确定定的的无无因因次次常数。常数。搅拌器的型式搅拌器的型式d/D 螺旋式螺旋式涡轮式涡轮式六平叶涡轮六平叶涡轮0.480.370.331.300.220.300.32.62.32.11.701.01.018181818184040Re300几种无挡板搅拌装置的几种无挡板搅拌
42、装置的和和有挡板时有挡板时多媒体教学课程:冶金设备基础多媒体教学课程:冶金设备基础昆明理工大学材料与冶金工程学院昆明理工大学材料与冶金工程学院第第2929页页/共共3535页页例题例题:在一标准装置内搅拌溶液,在一标准装置内搅拌溶液,n=90r/min,=1489kg/mn=90r/min,=1489kg/m3 3,=12mPas=12mPas,求有挡板和无挡板时搅拌功率各为多少?,求有挡板和无挡板时搅拌功率各为多少?解:解:(1)(1)有挡板时,该搅拌系统的功率曲线,其雷诺数为有挡板时,该搅拌系统的功率曲线,其雷诺数为:多媒体教学课程:冶金设备基础多媒体教学课程:冶金设备基础昆明理工大学材料
43、与冶金工程学院昆明理工大学材料与冶金工程学院第第3030页页/共共3535页页(2)(2)无挡板时,要考虑无挡板时,要考虑FrFr:由表得知六平叶涡轮由表得知六平叶涡轮(标准装置标准装置)时,时,=1=1,=40,=40,则则:当当Re=6.9710Re=6.97104 4时,查功率曲线时,查功率曲线2 2得得可见,有无挡板消耗功率之比为可见,有无挡板消耗功率之比为:4.6:4.6 多媒体教学课程:冶金设备基础多媒体教学课程:冶金设备基础昆明理工大学材料与冶金工程学院昆明理工大学材料与冶金工程学院第第3131页页/共共3535页页捏合与固体混合捏合与固体混合(1)(1)捏合捏合 概念:在混合的
44、物料中,至少有一种是固体,一种是高粘度流体的概念:在混合的物料中,至少有一种是固体,一种是高粘度流体的 混合。混合。实例:制备均匀的塑性物料或膏状物料:在粉料中加入少量液体实例:制备均匀的塑性物料或膏状物料:在粉料中加入少量液体 均匀混合物:在高粘稠物料内加入少量粉料或液体添加剂。均匀混合物:在高粘稠物料内加入少量粉料或液体添加剂。特点特点:达到均匀所需的时间很长;需要输入更多能;剪切力分散效达到均匀所需的时间很长;需要输入更多能;剪切力分散效 果好;过程伴随着加热或冷却。果好;过程伴随着加热或冷却。(2)(2)混合混合 概念:固体与固体的混合,它是一个减少组分,得到混合物非均匀概念:固体与固
45、体的混合,它是一个减少组分,得到混合物非均匀 性的过程。性的过程。型式:扩散混合、对流混合和紊流混合。型式:扩散混合、对流混合和紊流混合。特点:达到均匀所需的时间不能太长;粒度、物性影响很大。混合特点:达到均匀所需的时间不能太长;粒度、物性影响很大。混合 的同时也离析。的同时也离析。多媒体教学课程:冶金设备基础多媒体教学课程:冶金设备基础昆明理工大学材料与冶金工程学院昆明理工大学材料与冶金工程学院第第3232页页/共共3535页页本章小结本章小结浸出过程的类型浸出过程的类型还原浸出还原浸出氧化浸出氧化浸出络合浸出络合浸出简单简单 溶液浸出溶液浸出浸出剂选择原浸出剂选择原则则必须与欲处理矿湿润且
46、选择性溶出必须与欲处理矿湿润且选择性溶出浸出后液固分离性能好浸出后液固分离性能好溶剂易再生利用溶剂易再生利用价格便宜价格便宜浸出速度及其浸出速度及其影响因素影响因素原矿及浸出剂性质原矿及浸出剂性质浸出剂浓度浸出剂浓度搅拌强度搅拌强度浸出温度浸出温度浸出前对物料浸出前对物料的预处理的预处理破碎与磨矿破碎与磨矿(氧化或还原氧化或还原)焙烧焙烧(氧化、活化氧化、活化)处理预处理预(1)浸出的基本知识浸出的基本知识多媒体教学课程:冶金设备基础多媒体教学课程:冶金设备基础昆明理工大学材料与冶金工程学院昆明理工大学材料与冶金工程学院第第3333页页/共共3535页页浸浸出出方方法法按使用的浸出按使用的浸出
47、剂分分按固液相接触方式分按固液相接触方式分按操作的工作按操作的工作压力分力分酸法酸法碱法碱法细菌浸出菌浸出水浸水浸渗渗滤浸出浸出拌酸熟化拌酸熟化 流流态化浸出化浸出搅拌浸出拌浸出常常压浸出浸出高高压浸出浸出原地浸出原地浸出堆置浸出堆置浸出 渗渗滤槽浸出槽浸出机械机械搅拌浸出拌浸出 空气空气搅拌浸出拌浸出(2)(2)常用的浸出方法与典型常用的浸出方法与典型设备典型的浸出典型的浸出设备渗透浸出槽渗透浸出槽立式机械立式机械(空气空气)搅拌罐拌罐卧式机械卧式机械(空气空气)搅拌罐拌罐高高压釜釜多媒体教学课程:冶金设备基础多媒体教学课程:冶金设备基础昆明理工大学材料与冶金工程学院昆明理工大学材料与冶金工
48、程学院第第3434页页/共共3535页页(3)(3)搅拌与混合的基本概念搅拌与混合的基本概念搅拌与混合目的拌与混合目的制制备均匀混合物均匀混合物促促进传质促促进传热混合机理混合机理主体主体对流流扩散散湍流湍流扩散散分子分子扩散散混合效果混合效果调匀度匀度分隔尺度与分隔分隔尺度与分隔强度度混合混合时间 流体混合的流型流体混合的流型切向流切向流轴向流向流径向流径向流搅拌器拌器类型型浆式式搅拌器拌器涡轮式式搅拌器拌器推推进式式搅拌器拌器搅拌器的拌器的选用用选用原用原则(功率最小原理功率最小原理)根据被根据被搅拌液体的粘度拌液体的粘度选择根据根据搅拌器的型式拌器的型式选择(4)(4)搅拌的方法及原理搅
49、拌的方法及原理机械机械 搅 拌拌电磁磁 搅 拌拌超声波超声波搅拌拌气力气力 搅 拌拌(5)(5)搅拌功率的计算搅拌功率的计算多媒体教学课程:冶金设备基础多媒体教学课程:冶金设备基础昆明理工大学材料与冶金工程学院昆明理工大学材料与冶金工程学院第第3535页页/共共3535页页1 1、搅拌的目的是什么?、搅拌的目的是什么?2 2、简述搅拌的方法与原理。、简述搅拌的方法与原理。3 3、某某开开启启式式平平直直涡涡轮轮搅搅拌拌机机装装置置,D/d=3,n1/d=1,d/b=5。搅搅拌拌槽槽内内设设有有挡挡板板,搅搅拌拌器器有有六六个个叶叶片片,直直径径为为100mm,转转速速为为300r/min,液液体体密密度为度为970kg/m3,粘度为,粘度为1.210-3Pas,试估算搅拌器的功率。,试估算搅拌器的功率。作业题作业题