采用螺旋转子的流态化浸出方法及装置和用途

摘要

采用螺旋转子的流态化浸出方法及装置和用途，采用螺旋转子浸出装置，使待浸出溶液单向流经螺旋通道。螺旋转子浸出装置包含一个密闭圆筒状的浸出腔室和一个设于浸出腔室内的螺旋转子；所述的浸出腔室底部壁面设有一个待浸出溶液进口，其顶部壁面设有一个浸出后液出口；所述的螺旋转子，由一个与浸出腔室具有同一垂直中心轴的中空转轴、设于中空转轴上的至少一个空心螺旋叶片、设于中空转轴上和空心螺旋叶片上方的分散装置、设于中空转轴上和空心螺旋叶片下方的搅拌叶片组成。所述的螺旋通道，是由空心螺旋叶片上底面和下底面、中空转轴外壁和浸出腔室壁面内壁所围成的空间。所述方法及装置的用途，包括应用于各种浸出温度下的流态化浸出过程。

权利要求

1.一种采用螺旋转子的流态化浸出方法，包括浸出腔室，其特征是：在浸出腔室内设置螺旋转子浸出装置，并让待浸出溶液单向流经螺旋转子浸出装置；在待浸出溶液单向流经螺旋转子浸出装置时，由螺旋转子浸出装置所产生的螺旋气场迫使待浸出溶液受螺旋转子浸出装置的螺旋通道制导，单向流经螺旋气场，并在流经螺旋气场时被一个以上螺旋气场连续切割，产出浸出后液；浸出后液经分散装置高速分散，由浸出后液出口排出；由此实现采用螺旋转子的流态化浸出过程。

2.如权利要求1所述的采用螺旋转子的流态化浸出方法，其特征是：所述的螺旋气场是在螺旋转子浸出装置驱动装置驱动下，中空转轴带动空心螺旋叶片、分散装置和搅拌叶片按设定转速旋转；搅拌叶片给待浸出溶液提供提升力，防止固体粉料在浸出腔室底部沉积；空心螺旋叶片在螺旋通道中产生一个以上由气源喷射柱形成的螺旋气场。

3.一种实现权利要求1所述采用螺旋转子的流态化浸出方法的装置，其特征是：包含浸出腔室，其特征是：在浸出腔室内至少设有一个螺旋转子浸出装置；螺旋转子浸出装置至少包括空心螺旋叶片，空心螺旋叶片在旋转过程中，可在螺旋通道中产生一个以上由气源喷射柱形成的螺旋气场。

4.如权利要求3所述的装置，其特征是：所述的螺旋通道，是由空心螺旋叶片上底面和下底面、中空转轴外壁和浸出腔室壁面内壁所围成的空间。

5.如权利要求4所述的装置，其特征是：所述的中空转轴，其露出浸出腔室上底面的轴段设有一个与浸出腔室外部气源连通的进口，其露出浸出腔室下底面的轴段由设于浸出腔室外的驱动装置驱动。

6.如权利要求4所述的装置，其特征是：所述的空心螺旋叶片，其下底面设有一排以上与中空转轴腔室连通的气孔，所述的气孔至少可以是排列于空心螺旋叶片或浸出腔室截面的半径线上。

7.如权利要求4所述的装置，其特征是：在浸出腔室的浸出溶液出口位置水平设置有分散装置，所述的分散装置，由一块水平设置的圆形平板和按等夹角设于圆形平板下底面的至少两块垂直设置的矩形平板组成。

8.如权力要求4所述的装置，其特征是：所述的待浸出溶液，是包含固体粉料和浸出溶剂的待浸出溶液。

9.如权力要求4所述的装置，其特征是：所述的气源，至少包括压缩空气和氧气。

10.一种如权利要求1或3所述的采用螺旋转子的流态化浸出方法或装置的用途，其特征在于：所述方法或装置应用于各种浸出温度下的流态化浸出过程。

说明书

采用螺旋转子的流态化浸出方法及装置和用途

所属技术领域

[0001] 本发明涉及一种流态化浸出方法及装置和用途，尤其是一种采用螺旋转子的流态化浸出方法及装置和用途，属湿法提取技术领域。

背景技术

[0002] 众所周知的流态化浸出方法是一种常规的湿法冶金作业方法，其原理是：物料颗粒受上升液体的作用，呈悬浮状态的浸出方法；包括沸腾浸出、鼓泡浸出和逆流浸出。人们早就利用液体和固体颗粒相互作用的原理进行砂里淘金、跳汰选矿，但利用液一固流态化理论来实现流态化浸出的湿法冶金作业，是在20世纪50年代初期流态化焙烧技术广泛应用于有色金属冶金工业之后。中国在1959年开始研究流态化浸出，以后陆续在铝矾土烧结料的溶出、含钴黄铁矿烧渣的浸洗、锌焙砂的浸洗、氧化铅锌烟尘的浸洗等方面进行了大量工作，有的达到了中间试验厂试验成功的程度，有的已用于工业生产。在国际上，美国的里基斯于1965年提出流态化浸出设想；20世纪60年代中期到70年代末，匈牙利的波林斯基和前苏联的布罗沃依等分别报道了流态化浸出和洗涤颜料、中性浸出锌渣的研究结果，法国、美国、南非发表了一些有关流态化浸出和洗涤的专利。这种方法具有优于传统浸出工艺，具有以下系列特征：(1)可全部水力操作，不需用机械搅拌；
(2)可低液固作业，处理贫矿也能获得较浓的浸出液；
(3)可连续、逆向运转，并能在单个设备中建立浓度梯度，因而可免去多级串联系统中的级与级之间的液固增稠、分离、输送等设备；
(4)单位生产能力大，设备容积较小，占地较少，并适用自动控制。

[0003] 但是目前这些流态化浸出方法及装置的共性问题是：固体粉料的浸出时间缺乏均一性，存在浸出不足和浸出过度缺陷。因此，很有必要加以改进。

[0004] 在中国专利文献检索中只发现如下与本发明相关的专利文献报道：1、专利号为ZL85100396，发明名称为“连续锻逆流流态化浸出铬铁矿碱性焙烧熟料的方法和设备”的中国专利，该专利公开了一种连续多段逆流流态化浸出铬铁矿碱性焙烧物料的方法和设备，是关于铬铁矿碱性焙烧熟料的浸出、洗涤、固液分离的工艺方法及其为它服务的特制设备。在处理该物料的已有技术中，熟料浸出最通用的工艺方法是假底槽浸出，本发明的特征是：根据广义流态化的原理，把流态化塔、螺旋输送器和提升塔紧密组合成一组浸出单元，并将其多个单元组成完整的工艺，实现对物料的连续多段逆流流态化浸出，获得高的生产能力，高浸出收率及浸出过程封闭。

[0005] 但是该专利技术仍然没有有效解决固体粉料的浸出时间缺乏均一性，存在浸出不足和浸出过度的问题。

发明内容

[0006] 本发明的目的是根据现有流态化浸出方法及装置存在固体粉料的浸出时间缺乏均一性，存在浸出不足或浸出过度的缺陷，提出一种能更好保证固体粉料的浸出时间均一性好的流态化浸出方法及装置。

[0007] 本发明的目的之二，是提出采用本发明方法及装置的用途。

[0008] 本发明所采取的技术方案是：一种采用螺旋转子的流态化浸出方法，包括浸出腔室，其特征是：在浸出腔室内设置螺旋转子浸出装置，并让待浸出溶液单向流经螺旋转子浸出装置；在待浸出溶液单向流经螺旋转子浸出装置时，由螺旋转子浸出装置所产生的螺旋气场迫使待浸出溶液受螺旋转子浸出装置的螺旋通道制导，单向流经螺旋气场，并在流经螺旋气场时被一个以上螺旋气场连续切割，产出浸出后液；浸出后液经分散装置高速分散，由浸出后液出口排出；由此实现采用螺旋转子的流态化浸出过程。

[0009] 所述的螺旋气场是在螺旋转子浸出装置驱动装置驱动下，中空转轴带动空心螺旋叶片、分散装置和搅拌叶片按设定转速旋转；搅拌叶片给待浸出溶液提供提升力，防止固体粉料在浸出腔室底部沉积；空心螺旋叶片在螺旋通道中产生一个以上由气源喷射柱形成的螺旋气场。

[0010] 根据上述方法所提出的一种采用螺旋转子的流态化浸出方法的实施装置，包含浸出腔室，其特征是：在浸出腔室内至少设有一个螺旋转子浸出装置；螺旋转子浸出装置至少包括空心螺旋叶片，空心螺旋叶片在旋转过程中，可在螺旋通道中产生一个以上由气源喷射柱形成的螺旋气场。

[0011] 所述的螺旋转子浸出装置，包含一个密闭圆筒状的浸出腔室和一个设于浸出腔室内的螺旋转子；所述的浸出腔室，其底部壁面设有一个待浸出溶液进口，其顶部壁面设有一个浸出后液出口；
所述的螺旋转子，由一个与浸出腔室具有同一垂直中心轴的中空转轴、设于中空转轴上的至少一个空心螺旋叶片、设于中空转轴上和空心螺旋叶片上方的分散装置、设于中空转轴上和空心螺旋叶片下方的搅拌叶片组成。

[0012] 所述的螺旋通道，是由空心螺旋叶片上底面和下底面、中空转轴外壁和浸出腔室壁面内壁所围成的空间。

[0013] 所述的待浸出溶液，是包含固体粉料和浸出溶剂的待浸出溶液。

[0014] 所述的中空转轴，其露出浸出腔室上底面的轴段设有一个与浸出腔室外部气源连通的进口，其露出浸出腔室下底面的轴段由设于浸出腔室外的驱动装置驱动。

[0015] 所述的空心螺旋叶片，其下底面设有一排以上与中空转轴腔室连通的气孔，所述的气孔至少可以是排列于空心螺旋叶片或浸出腔室截面的半径线上。

[0016] 所述的分散装置，由一块水平设置的圆形平板和按等夹角设于圆形平板下底面的至少两块垂直设置的矩形平板组成。

[0017] 所述的气源，至少包括压缩空气和氧气。

[0018] 一种上述方法及装置的用途，包括应用于各种浸出温度下的流态化浸出过程。

[0019] 本发明的技术原理和工作过程是：待浸出溶液经待浸出溶液进口进入螺旋转子浸出装置。在驱动装置驱动下，中空转轴带动空心螺旋叶片、分散装置和搅拌叶片按设定转速旋转。搅拌叶片给待浸出溶液提供提升力，防止固体粉料在浸出腔室底部沉积；空心螺旋叶片在螺旋通道中产生一个以上由气源喷射柱形成的螺旋气场，受螺旋通道制导，待浸出溶液单向流经螺旋气场，被一个以上螺旋气场连续切割，产出浸出后液；浸出后液经分散装置高速分散，由浸出后液出口排出。由此实现采用螺旋转子的流态化浸出过程。

[0020] 本发明的优点是：1）采用螺旋通道制导待浸出溶液在浸出腔室内单向流动，保障了流态化浸出时间的均一性，有效消除浸出不足和浸出过度。

[0021] 2）采用螺旋气场切割待浸出溶液，营造N次不可逆气液混合的流态化浸出环境，显著改善流态化浸出效果。

[0022] 3）采用驱动装置调节中空转轴转速，实施气液混合强度调节，大大简化了流态化浸出过程强度的控制方式。

[0023] 4）螺旋转子浸出装置，易于实施模块化应用。

附图说明

[0024] 图1为一种采用螺旋转子的流态化浸出装置。

[0025] 图2为一种螺旋转子浸出装置模块组合的流态化浸出系统。

[0026] 图1中，1、气源；2、驱动装置；3、进气孔；4、中空转轴；5、中空转轴腔室；6、上底面；7、分散装置；8、圆形平板；9、矩形平板；10、螺旋转子；11、空心螺旋叶片；12、气孔；13、螺旋通道；14、螺旋气场；15、上底面；16、下底面；17、待浸出溶液进口；18、待浸出溶液；19、搅拌叶片；20、下底面；21、壁面；22、螺旋转子浸出装置；23、浸出腔室；24、浸出后液；
25、浸出后液出口。

[0027] 图2中，26、浸出后液；27、螺旋转子浸出装置；28、螺旋转子浸出装置；29、螺旋转子浸出装置；30、待浸出溶液；31、浸出后液；32、浸出后液；33、螺旋转子浸出装置模块组合的流态化浸出系统。

具体实施方式

[0028] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述，但本发明的保护范围并不局限于实施例所描述的范围。

[0029] 从附图中可以看出，本发明是一种采用螺旋转子的流态化浸出方法，包括浸出腔室23，在浸出腔室23内设置螺旋转子浸出装置22，并让待浸出溶液18单向流经螺旋转子浸出装置22；在待浸出溶液18单向流经螺旋转子浸出装置22时，由螺旋转子浸出装置22所产生的螺旋气场14迫使待浸出溶液18受螺旋转子浸出装置22的螺旋通道13制导，单向流经螺旋气场14，并在流经螺旋气场14时被一个以上螺旋气场连续切割，产出浸出后液24；浸出后液24经分散装置高速分散，由浸出后液出口排出；由此实现采用螺旋转子的流态化浸出过程。

[0030] 所述的螺旋气场14是在螺旋转子浸出装置驱动装置驱动下，中空转轴带动空心螺旋叶片、分散装置和搅拌叶片按设定转速旋转；搅拌叶片给待浸出溶液提供提升力，防止固体粉料在浸出腔室底部沉积；空心螺旋叶片在螺旋通道中产生一个以上由气源喷射柱形成的螺旋气场。

[0031] 根据上述方法所提出的一种采用螺旋转子的流态化浸出方法的实施装置如附图1所示，包含浸出腔室23，其特征是：在浸出腔室23内至少设有一个螺旋转子浸出装置22；螺旋转子浸出装置22至少包括空心螺旋叶片11，空心螺旋叶片11在旋转过程中，可在螺旋通道13中产生一个以上由气源喷射柱形成的螺旋气场14。

[0032] 采用至少一个螺旋转子浸出装置22，使待浸出溶液18单向流经至少一条螺旋通道13。

[0033] 螺旋转子浸出装置22，包含一个螺旋转子10，螺旋转子10安装在密闭圆筒状的浸出腔室23内。

[0034] 浸出腔室23，其下底部20壁面21设有一个待浸出溶液进口17，其上底部6壁面21设有一个浸出后液出口24。

[0035] 螺旋转子10，由一个与浸出腔23具有同一垂直中心轴的中空转轴4、设于中空转轴4上的至少一个空心螺旋叶片11、设于中空转轴4上和空心螺旋叶片11上方的分散装置7、设于中空转轴4上和空心螺旋叶片11下方的搅拌叶片19组成。

[0036] 螺旋通道13，是由空心螺旋叶片11上底面15和下底面16、中空转轴4外壁和浸出腔室23壁面21内壁所围成的空间。

[0037] 待浸出溶液18，是包含固体粉料和浸出溶剂的待浸出溶液。

[0038] 中空转轴4，其露出浸出腔室23上底面6的轴段设有一个与浸出腔室23外部气源1连通的进气孔3；其露出浸出腔室23下底面20的轴段，由设于浸出腔室23外的驱动装置
2驱动。

[0039] 空心螺旋叶片11，其下底面16设有一排以上与中空转轴腔室5连通的气孔12，气孔12至少可以是排列于空心螺旋叶片11或浸出腔室23截面的半径线上。

[0040] 在浸出腔室23的浸出溶液出口位置水平设置有分散装置7，分散装置7由一块水平设置的圆形平板8和按等夹角设于圆形平板7下底面的至少两块垂直设置的矩形平板8组成。

[0041] 气源1，至少包括压缩空气和氧气。

[0042] 实施例一：一种螺旋转子浸出装置图1所示的是一种螺旋转子浸出装置22，由浸出腔室23、螺旋转子10和驱动装置2组成。其技术原理和工作过程是：
待浸出溶液18经待浸出溶液进口17进入螺旋转子浸出装置22。在驱动装置2驱动
下，中空转轴4带动空心螺旋叶片11、分散装置7和搅拌叶片19按设定转速旋转。搅拌叶片19给待浸出溶液18提供提升力，防止固体粉料在浸出腔室23底部沉积；空心螺旋叶片
11在螺旋通道13中产生一个以上由气源1喷射柱形成的螺旋气场14，受螺旋通道13制导，待浸出溶液18单向流经螺旋气场14，被一个以上螺旋气场14连续切割，产出浸出后液24；
浸出后液24经分散装置7高速分散，由浸出后液出口25排出。由此实现采用螺旋转子的流态化浸出过程。

[0043] 可以看出，待浸出溶液18进入浸出腔室23后，所有固体粉料和浸出溶剂都是经过相同次数的气液混合，气源1如压缩空气或氧气，对待浸出溶液18的作用时间和作用强度，都是相同的。

[0044] 还可以看出，需要维持气源1穿透待浸出溶液18的压力，是很小的。因此，可以通过调节中空转轴4的转速，来调节气液混合的强度。本发明有效克服了机械搅拌线速度在达到一定转速后气液混合效率不再提高的转速瓶颈，使气液混合效率与中空转轴4的转速始终保持成正比的线性关系。相对于气压调节，转速调节是极其简单的。

[0045] 还可以看出，螺旋转子浸出装置22，是一种密闭的圆筒状浸出腔室23，其体积是很小的。因此，螺旋转子浸出装置22易于实现模块化组合。

[0046] 气孔12，也可以设置于空心螺旋转子11的上底面15。考虑到停机的情况，最好是将气孔设置于空心螺旋转子11的下底面16，即便固体粉料通过气孔12进入空心螺旋转子11内部，也可以借助气源1将固体粉料从气孔12挤压出来。

[0047] 实施例二 一种螺旋转子浸出装置模块组合的流态化浸出系统图2所示的是一种螺旋转子浸出装置模块组合的流态化浸出系统33。该流态化浸出系统33，是由螺旋转子浸出装置27、28和29串联组成。待浸出溶液30，单向流经螺旋转子浸出装置29，产出浸出后液31；浸出后液31单向流经螺旋转子浸出装置28，产出浸出后液
32；浸出后液32单向流经螺旋转子浸出装置27，产出浸出后液33。

[0048] 根据气体趋向上浮的特性，螺旋转子浸出装置27、28和29，可以设置成阶梯式的排列。对于浸出过程有有毒气体生成的情况，可以在浸出腔室23上底面6设置废气收集装置。对于浸出过程中需要补加浸出溶剂，以维持设定的浸出溶剂浓度，其方法和措施也是显而易见的。

[0049] 显然，采用螺旋转子的流态化浸出方法及装置的用途，包括应用于各种浸出温度下的流态化浸出过程，尤其是常压流态化浸出过程。