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收藏词条   编辑词条 湿法冶金反应器

创建时间:2008-08-02

实现湿法冶金浸出、净化、金属或金属化合物提取过程的设备或容器。湿法冶金包括液一固、气一液、气一固一液、液一液等多相反应过程。反应一般在恒温条件下进行,根据反应过程需要,操作温度从常温到高温(约573K),相应的反应器压力可达8.6MPa。因此,用于湿法冶金反应过程的设备型式多样,分类方法也有多种,例如可以按操作方式、体系相态、作业温度等分类,但主要还是以设备类型进行分类(见表)。同类设备用于不同的反应过程,其内部结构也可能不一样。

湿法冶金反应器分类表

    反应器类型     适用过程     应用实例
 
    槽  式
 
  浸出、净化
 
金属提取
  渗滤槽,用于铀矿浸出
敞口流槽,用于置换铜
 
  机械搅拌     机械搅拌釜,用于锌焙砂浸出

 
气体搅拌
 
 
  浸出、净化、
  帕丘卡槽,用于金矿浸出
 

 
气体一机械联合搅拌
 
金属和化合物提取
 
 
  道尔搅拌槽,用于金矿浸出
  喷射搅拌     喷射搅拌槽,用于铀矿浸出

                                                                                                        续表

    反应器类型     适用过程     应用实例
    管式 浸出、净化 管道化溶出器,用于铝土矿浸出
    塔式 净化、金属和化合物提取 萃取分离塔,用于镍钴分离
    流态化 浸出、净化、提取 流态化置换器用于锌粉置换及除铜、镉
    球磨机型 浸出 热球磨机,用于白钨矿分解
    电解槽 金属提取 电解精炼槽,用于金、银提取

按类型分类,有利于对其进行解析。例如通过对诸如搅拌槽解析、液一固流态化反应器解析、管道浸出器解析等有助于新湿法冶金反应器的开发,或使已有的湿法冶金反应器不断完善。

类型

如表所示分成七类。(1)槽式反应器:矩形结构,参加反应的固相置于槽内,液相自流通过固相,无需外加搅拌动力,常常能同时实现液固分离,适用于多孔及砂质矿物的浸出和置换反应过程;(2)釜式反应器:又称搅拌槽反应器,为圆筒形结构,高径比较小,有搅拌桨搅拌、气体搅拌、气体一搅拌桨联合搅拌和喷射泵搅拌等多种搅拌形式,适应性广,易于组织生产,连续操作时釜内各处的成分、温度均匀,操作简便;用于高温高压过程时,设备投资较大。(3)管式反应器:由长径比大的空管与压力泵构成,物料问的返混少(即不同时问进入反应器物料间的混合),达到高反应率所需容积小,比传热面大;当管较长时,管内压力降较大,一旦内壁结垢清理较困难。(4)塔式反应器:高径比较大的直立圆柱体结构,其内部结构与用途有关,主要有空塔型、填料型和机械搅拌装置型三种,特别适用于溶剂萃取和离子交换过程。(5)流态化反应器;呈圆柱形或圆锥形结构,液相(或液、气相)从反应器下部向上运动产生的力,使固体颗粒处于悬浮状态或慢速下沉,在相对运动过程中进行反应;其内部结构简单,适用于强腐蚀性、高固液比的浸出过程和需要使固相高度分散的置换过程,其操作条件较难控制。(6)球磨机型反应器:电机驱动的钢制筒体,内有衬板和研磨球;垫板和研磨球的材质根据研磨物料的酸碱性,选取不同材料,物料在研磨球的撞击、研磨下,达到有价元素溶出目的,适用于矿粒表面固膜层扩散为反应控制环节的浸出过程。(7)电解槽式反应器(见电解槽)。

操作方式

根据湿法冶金过程需要和反应器特性,反应器可选择进行间歇式、连续式或半连续式操作。间歇操作是一次将反应原料按配比加入反应器,等反应达到要求后,将物料一次卸出。料物间不存在返混,反应率高。需要间断装卸料,辅助操作时间长。连续操作时原料加入与产物流出都是连续进行,对多个反应器组成的联合设备,原料与产物的流向有并流、逆流和错流等方式。连续反应器的产品质量稳定,产量大。反应器内不同程度地存在返混,对要求达到高反应率的过程不利。半连续(或半间歇)式反应器操作方式介于连续式与间歇式操作之间,常把固相一次加入反应器,而液相连续流经固相,达到反应要求后将固相一次卸出。

操作条件

主要包括反应器工作温度、压力和给料速度等。温度是影响化学反应过程的主要因素,由工艺要求确定。反应器的温度由换热器通过载热体供给(或带走)热量进行控制。换热方式分间接换热和直接换热。间接换热指物料与载热体通过间壁进行热交换。直接换热指物料与载热体直接接触进行热交换。压力的变化可改变化学反应的热力学和动力学条件,并且与温度有对应关系。根据工艺要求反应器可在常压、加压(如加压氢还原)或负压(如蒸发结晶)条件下操作。给料速度决定物料在反应器内的浓度、反应时间和生产率。对于湿法冶金流程,各反应器间的物流平衡,是保证整体流程顺行的必要条件。

选型与设计对于具体的湿法冶金过程,要从技术先进、经济合理及操作安全可靠等诸方面综合考虑反应器的选型。湿法冶金过程绝大多数是多相反应过程,相间接触状态主要取决于反应器。因此,反应器工作性能的优劣将影响原材料?肖耗、能耗、产品质量和产量等各项生产指标。运用冶金反应工程学(见有色金属冶金反应工程)的理论与方法,将有助于对反应器进行最佳选型和设计,制定最佳操作工艺条件。

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