本發(fā)明涉及濕法冶金技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種濕法冶金方法以及用于執(zhí)行該濕法冶金方法的氣液固三相濕法反應(yīng)器。

背景技術(shù)：

濕法冶金是將金屬礦物原料在酸性介質(zhì)或堿性介質(zhì)的水溶液，以進行化學(xué)處理或有機溶劑萃取、分離雜質(zhì)、提取金屬及其化合物的過程，是一種很常用的礦物分解、提取和除雜工藝。

濕法冶金需要在濕法冶金反應(yīng)器中進行，因為存在反應(yīng)介質(zhì)粘度大、金屬礦物密度大等因素，導(dǎo)致濕法冶金過程中導(dǎo)致固體極容易沉底、氣液固三相接觸不充分、金屬礦物轉(zhuǎn)化率降低等。

現(xiàn)有濕法冶金反應(yīng)器的缺陷是：1、進入濕法冶金反應(yīng)器的氣體產(chǎn)生氣泡大、接觸面小，導(dǎo)致氣體利用率低；2、在設(shè)置有曝氣頭的裝置中，存在介質(zhì)粘度大導(dǎo)致曝氣頭易堵塞、氣體擴散不均勻等問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一個目的在于提出一種增大了氣體接觸面的濕法冶金方法。

本發(fā)明的另一個目的在于提出一種操作更加簡單、成本更低的氣液固三相濕法反應(yīng)器。

為達此目的，一方面，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種濕法冶金方法，將冶金物料填入反應(yīng)釜體中，通過曝氣頭向所述冶金物料中送氣，對由曝氣頭產(chǎn)生的氣泡進行剪切破碎，以得到用于增大氣體接觸面積的小氣泡。

特別是，在濕法冶金的過程中，每100kg金屬礦物的進氣口壓力為0.3mpa-1mpa，氣體溫度為100℃-260℃；進氣口的氣體流量為0.1m3/h-10m3/h。

另一方面，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種執(zhí)行上述的濕法冶金方法的氣液固三相濕法反應(yīng)器，包括罐裝的反應(yīng)釜體，在所述反應(yīng)釜體內(nèi)的中部或下部設(shè)置有曝氣頭，在所述曝氣頭的上方設(shè)置有圓盤渦輪槳；所述圓盤渦輪槳設(shè)置在攪拌裝置的底端且能隨所述攪拌裝置轉(zhuǎn)動，以將由所述曝氣頭產(chǎn)生的氣泡剪切破碎成體積更小的氣泡。

特別是，在所述反應(yīng)釜體內(nèi)還設(shè)置有徑向篩板，所述徑向篩板延伸的方向與所述反應(yīng)釜體的軸線方向相平行，且位于所述曝氣頭的上方；所述徑向篩板上設(shè)置有多個篩孔。

進一步，所述徑向篩板的一側(cè)邊貼在所述反應(yīng)釜體的內(nèi)側(cè)壁上，相對側(cè)邊朝向所述反應(yīng)釜體的軸線方向；所述徑向篩板的上述兩側(cè)邊之間的寬度為所述徑向篩板內(nèi)側(cè)直徑的1/15至1/10。

特別是，所述徑向篩板的底邊與所述反應(yīng)釜體的底面內(nèi)側(cè)之間的距離為所述反應(yīng)釜體內(nèi)腔高度的1/15至1/7，所述徑向篩板的頂邊與所述反應(yīng)釜體的頂面內(nèi)側(cè)之間的距離為所述反應(yīng)釜體內(nèi)腔高度的1/5至3/5。

特別是，在所述反應(yīng)釜體內(nèi)還設(shè)置有下壓渦輪槳，所述下壓渦輪槳設(shè)置在攪拌裝置上且位于所述圓盤渦輪槳的上方，所述下壓渦輪槳能隨所述攪拌裝置轉(zhuǎn)動。

進一步，所述攪拌裝置包括伸入所述反應(yīng)釜體內(nèi)的攪拌軸；所述曝氣頭設(shè)置在所述攪拌軸的最底端，所述圓盤渦輪槳設(shè)置在所述攪拌軸的1/10至1/7處，所述下壓渦輪槳設(shè)置在所述攪拌軸的1/5至1/3處。

特別是，所述攪拌裝置為中空的軸狀結(jié)構(gòu)；所述攪拌裝置的頂部設(shè)置有氣體進口和/或蒸汽進口。

特別是，在所述反應(yīng)釜體上設(shè)置有進料口、取料口、放料口、測溫口、排氣口和/或視鏡；在所述反應(yīng)釜體的底端設(shè)置有底部踏板，所述取料口和/或放料口位于所述底部踏板所在的區(qū)域內(nèi)。

本發(fā)明濕法冶金方法對由曝氣頭產(chǎn)生的氣泡進行剪切破碎，以得到用于增大氣體接觸面積的小氣泡，增大了氣體的接觸面，提高了利用率，操作更加簡單、成本更低，增強了氣液固三相混合傳質(zhì)，實現(xiàn)氣液固三相充分接觸混合，相比于傳統(tǒng)工藝可以提高反應(yīng)效率10％-40％。

本發(fā)明氣液固三相濕法反應(yīng)器在曝氣頭的上方設(shè)置有圓盤渦輪槳，圓盤渦輪槳能隨攪拌裝置轉(zhuǎn)動以將由曝氣頭產(chǎn)生的氣泡剪切破碎成體積更小的氣泡，實現(xiàn)了上述濕法冶金方法，操作更加簡單、成本更低。

附圖說明

圖1是本發(fā)明優(yōu)選實施例提供的氣液固三相濕法反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明優(yōu)選實施例提供的反應(yīng)釜體和徑向篩板結(jié)構(gòu)的俯視圖；

圖3是本發(fā)明優(yōu)選實施例提供的反應(yīng)釜體的俯視圖；

圖4是本發(fā)明優(yōu)選實施例提供的曝氣頭的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：

1、反應(yīng)釜體；2、曝氣頭；3、圓盤渦輪槳；4、攪拌裝置；5、徑向篩板；6、下壓渦輪槳；7、進料口；8、取料口；9、放料口；10、測溫口；11、排氣口；12、視鏡；13、底部踏板；41、攪拌軸；42、氣體進口；43、蒸汽進口。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖并通過具體實施方式來進一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。

優(yōu)選實施例：

本優(yōu)選實施例公開一種氣液固三相濕法反應(yīng)器。如圖1至圖4所示，該氣液固三相濕法反應(yīng)器包括罐裝的反應(yīng)釜體1，在反應(yīng)釜體1內(nèi)的中部或下部設(shè)置有曝氣頭2，在曝氣頭2的上方設(shè)置有圓盤渦輪槳3；圓盤渦輪槳3設(shè)置在攪拌裝置4且能隨攪拌裝置4轉(zhuǎn)動，以將由曝氣頭2產(chǎn)生的氣泡剪切破碎成體積更小的氣泡。

同時，本優(yōu)選實施例公開一種濕法冶金方法，將冶金物料填入反應(yīng)釜體1中后通過曝氣頭2向冶金物料中送氣，對由曝氣頭2產(chǎn)生的氣泡進行剪切破碎，以得到用于增大氣體接觸面積的小氣泡。在濕法冶金的過程中，每100kg金屬礦物的進氣口壓力為0.3mpa-1mpa，氣體溫度為100℃-260℃；進氣口的氣體流量為0.1m3/h-10m3/h。

圓盤渦輪槳3位于曝氣頭2的上方、且能在攪拌裝置4的帶動下轉(zhuǎn)動，用于剪切破碎曝氣頭2產(chǎn)生的氣泡，增大氣液接觸面積，提高氣體利用率，適用于濕法冶金過程中氣液固三相反應(yīng)工藝，尤其能對高粘度介質(zhì)中氣體反應(yīng)起到很好的強化作用。

圓盤渦輪槳3優(yōu)選為六直葉圓盤渦輪，對氣泡的剪切破碎效率更高，剪切破碎得更徹底。攪拌裝置4與電機之間通過減速機和傳動裝置連接，電機通過變頻控制器控制攪拌轉(zhuǎn)速。

如圖1和圖2所示，在反應(yīng)釜體1內(nèi)還設(shè)置有徑向篩板5，徑向篩板5延伸的方向與反應(yīng)釜體1的軸線方向相平行，且位于曝氣頭2的上方；徑向篩板5上設(shè)置有多個均勻分布的篩孔。徑向篩板5能對反應(yīng)物質(zhì)中的氣泡進一步起到剪碎的作用，進一步提高氣液接觸面積、提高氣體利用率，促進反應(yīng)氣體、介質(zhì)與金屬礦物之間的充分分散與接觸，不易堵塞。

徑向篩板5的具體安裝方式和結(jié)構(gòu)不限，能起到破碎氣泡的目的即可。優(yōu)選的，徑向篩板5的一側(cè)邊貼在反應(yīng)釜體1的內(nèi)側(cè)壁上，相對側(cè)邊朝向反應(yīng)釜體1的軸線方向；徑向篩板5的上述兩側(cè)邊之間的寬度為徑向篩板5內(nèi)側(cè)直徑的1/15至1/10。

徑向篩板5的底邊與反應(yīng)釜體1的底面內(nèi)側(cè)之間的距離為反應(yīng)釜體1內(nèi)腔高度的1/15至1/7，徑向篩板5的頂邊與反應(yīng)釜體1的頂面內(nèi)側(cè)之間的距離為反應(yīng)釜體1內(nèi)腔高度的1/5至3/5；篩孔的直徑優(yōu)選為5mm-20mm；每個反應(yīng)釜體1內(nèi)設(shè)置有3至6個徑向篩板5，全部徑向篩板5相對于反應(yīng)釜體1的軸線呈輻射狀均勻設(shè)置。

在上述結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，在反應(yīng)釜體1內(nèi)還設(shè)置有下壓渦輪槳6，下壓渦輪槳6設(shè)置在攪拌裝置4上且位于圓盤渦輪槳3的上方，下壓渦輪槳6能隨攪拌裝置4轉(zhuǎn)動。

即，下壓渦輪槳6、圓盤渦輪槳3和曝氣頭2由上至下組成了三層的曝氣攪拌組件。這一組合結(jié)構(gòu)可以將曝氣頭2產(chǎn)生的氣泡切割破碎達到微米級；下壓渦輪槳6增強了氣液固三相混合傳質(zhì)、令液固充分混合，固體顆粒充分分散，實現(xiàn)反應(yīng)氣體與金屬礦物的最大接觸面積，反應(yīng)效果更好。

在上述結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，攪拌裝置4包括伸入反應(yīng)釜體1內(nèi)的攪拌軸41；曝氣頭2設(shè)置在攪拌軸41的最底端，圓盤渦輪槳3設(shè)置在攪拌軸41的1/10至1/7處，下壓渦輪槳6設(shè)置在攪拌軸41的1/5至1/3處。其中，曝氣頭2由密封連軸接頭連接，曝氣出口直徑為2～10mm。

攪拌軸41可以是中空的軸狀結(jié)構(gòu)，也可是實心的柱狀結(jié)構(gòu)。當(dāng)攪拌軸41可以是中空的軸狀結(jié)構(gòu)時，攪拌裝置4的頂部設(shè)置有氣體進口42和蒸汽進口43。蒸汽進口43的設(shè)置能有效解決因反應(yīng)介質(zhì)粘度大而導(dǎo)致的曝氣出口堵塞的問題，保證反應(yīng)的連續(xù)性和持續(xù)性。

如圖1和圖3所示，在反應(yīng)釜體1上設(shè)置有進料口7、取料口8、放料口9、測溫口10、排氣口11和/或視鏡12。

為了令反應(yīng)釜體1安裝更穩(wěn)定、更簡單，在反應(yīng)釜體1的底端設(shè)置有多個底部踏板13；取料口8和/或放料口9位于底部踏板13所在區(qū)域內(nèi)，便于物料的取放。底部踏板13為從反應(yīng)釜體1的外側(cè)向內(nèi)側(cè)凹陷的臺階狀結(jié)構(gòu)，固定安裝件卡入臺階狀結(jié)構(gòu)中；多個底部踏板13相對于反應(yīng)釜體1的軸線對稱設(shè)置，保證反應(yīng)釜體1不會在使用過程中發(fā)生晃動。

具體冶金實施例1

以釩渣為研究對象，本提高氣液固三相反應(yīng)的濕法冶金方法步驟如下：按照100kg釩渣計算，控制曝氣裝置的進氣壓力為0.4mpa，進氣口的氣體流量為4m3/h，進氣口氣體溫度為260℃，曝氣出口的孔徑為2mm；反應(yīng)釜體1側(cè)面設(shè)有三個徑向篩板5，徑向篩板5的高度為反應(yīng)釜體1內(nèi)腔高度的3/5，篩孔均勻分布在徑向篩板5上，篩孔直徑為20mm，徑向篩板5的寬度為反應(yīng)釜體1內(nèi)徑的1/15，曝氣頭2設(shè)置在攪拌軸41的最底端，圓盤渦輪槳3設(shè)置在攪拌軸41的1/7處，下壓渦輪槳6設(shè)置在攪拌軸41的1/3處。

經(jīng)檢測、計算，本實施例中釩的浸出率為98.7％，比現(xiàn)有濕法冶金反應(yīng)效果提高14％。

具體冶金實施例2

以含釩鋼渣為研究對象，本提高氣液固三相反應(yīng)的濕法冶金方法步驟如下：按照100kg釩渣計算，控制曝氣裝置的進氣壓力為1mpa，進氣口的氣體流量為0.1m3/h，進氣口氣體溫度為120℃，曝氣出口的孔徑為10mm，反應(yīng)釜體1側(cè)面設(shè)有六個徑向篩板5，徑向篩板5的高度為反應(yīng)釜體1內(nèi)腔高度的1/5，篩孔分布均勻，篩孔直徑為5mm，徑向篩板5的寬度為反應(yīng)釜體1內(nèi)徑的1/10，曝氣頭2設(shè)置在攪拌軸41的最底端，圓盤渦輪槳3設(shè)置在攪拌軸41的1/10處，下壓渦輪槳6設(shè)置在攪拌軸41的1/5處。

經(jīng)檢測、計算，本實施例中釩的浸出率為95％，比現(xiàn)有濕法冶金反應(yīng)效果提高18％。

具體冶金實施例3

以提釩尾渣為研究對象，本提高氣液固三相反應(yīng)的濕法冶金方法步驟如下：按照100kg釩渣計算，控制曝氣裝置的進氣壓力為0.1mpa，進氣口的氣體流量為7m3/h，進氣口氣體溫度為200℃，曝氣出口的孔徑為8mm，反應(yīng)釜體1側(cè)面設(shè)有四個徑向篩板5，徑向篩板5的高度為反應(yīng)釜體1內(nèi)腔高度的2/5，篩孔分布均勻，篩孔直徑為10mm，徑向篩板5的寬度為反應(yīng)釜體1內(nèi)徑的1/12，曝氣頭2設(shè)置在攪拌軸41的最底端，圓盤渦輪槳3設(shè)置在攪拌軸41的1/8處，下壓渦輪槳6設(shè)置在攪拌軸41的1/4處。

經(jīng)檢測、計算，本實施例中釩的浸出率為95％，比現(xiàn)有濕法冶金反應(yīng)效果提高10％。

具體冶金實施例4

以鈦鐵礦為研究對象，本提高氣液固三相反應(yīng)的濕法冶金方法步驟如下：按照100kg釩渣計算，控制曝氣裝置的進氣壓力為0.6mpa，進氣口的氣體流量為4m3/h，進氣口氣體溫度為230℃，曝氣出口的孔徑為7mm，反應(yīng)釜體1側(cè)面設(shè)有五個徑向篩板5，徑向篩板5的高度為反應(yīng)釜體1內(nèi)腔高度的2/5，篩孔分布均勻，篩孔直徑為12mm，徑向篩板5的寬度為反應(yīng)釜體1內(nèi)徑的1/10，曝氣頭2設(shè)置在攪拌軸41的最底端，圓盤渦輪槳3設(shè)置在攪拌軸41的1/9處，下壓渦輪槳6設(shè)置在攪拌軸41的1/5處。

經(jīng)檢測、計算，本實施例中鈦的浸出率為98.5％，比現(xiàn)有濕法冶金反應(yīng)效果提高11％。

注意，上述僅為本發(fā)明的較佳實施例及所運用的技術(shù)原理。本領(lǐng)域技術(shù)人員會理解，本發(fā)明不限于這里所述的特定實施例，對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說能夠進行各種明顯的變化、重新調(diào)整和替代而不會脫離本發(fā)明的保護范圍。因此，雖然通過以上實施例對本發(fā)明進行了較為詳細(xì)的說明，但是本發(fā)明不僅僅限于以上實施例，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的情況下，還可以包括更多其他等效實施例，而本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求范圍決定。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明公開了一種濕法冶金方法及氣液固三相濕法反應(yīng)器，屬于濕法冶金技術(shù)領(lǐng)域，為解決現(xiàn)有方法氣泡體積大導(dǎo)致氣體接觸面積小等問題而設(shè)計。本發(fā)明濕法冶金方法將冶金物料填入反應(yīng)釜體中，通過曝氣頭向冶金物料中送氣，對由曝氣頭產(chǎn)生的氣泡進行剪切破碎，以得到用于增大氣體接觸面積的小氣泡。本發(fā)明氣液固三相濕法反應(yīng)器包括罐裝的反應(yīng)釜體，在反應(yīng)釜體內(nèi)的中部或下部設(shè)置有曝氣頭，在曝氣頭的上方設(shè)置有圓盤渦輪槳；圓盤渦輪槳設(shè)置在攪拌裝置的底端且能隨攪拌裝置轉(zhuǎn)動，以將由曝氣頭產(chǎn)生的氣泡剪切破碎成體積更小的氣泡。本發(fā)明濕法冶金方法及氣液固三相濕法反應(yīng)器增大了氣體的接觸面，提高了利用率，成本更低，增強了氣液固三相混合傳質(zhì)。

技術(shù)研發(fā)人員：李蘭杰;杜浩;王海旭;劉彪;高明磊

受保護的技術(shù)使用者：河鋼股份有限公司承德分公司;中國科學(xué)院過程工程研究所

技術(shù)研發(fā)日：2017.06.28

技術(shù)公布日：2017.10.24