[发明专利]提高目标元素转浸率的湿法冶金反应器和湿法冶金方法

说明书

技术领域

本发明属于湿法冶金技术领域，尤其是一种提高湿法冶金过程目标元素转浸率的反应器和方法。

背景技术

湿法冶金就是金属矿物原料在酸性介质或碱性介质的水溶液进行化学处理或有机溶剂萃取、分离杂质、提取金属及其化合物的过程。现代的湿法冶金几乎涵盖了除钢铁以外的所有金属提炼，有的金属其全部冶炼工艺属于湿法冶金，但大多数是矿物分解、提取和除杂采用湿法工艺。

湿法冶金包括下列步骤：①将原料中有用成分转入溶液，即浸取；②浸取溶液与残渣分离，同时将夹带于残渣中的冶金溶剂和金属离子洗涤回收；③浸取溶液的净化和富集，常采用离子交换和溶剂萃取技术或其他化学沉淀方法；④从净化液提取金属或化合物。其中湿法冶金中主要的控制步骤为转浸阶段，转浸率的高低直接决定工艺的可行性和经济性，而搅拌与混合的效果对浸出率影响极其重大。

搅拌与混合在湿法冶金行业中有着广泛的应用，其操作目的基本上可分为下列四个方面：①制备均匀混合物：如调和、乳化、固体悬浮、捏合以及团粒混合等。②促进传质：如萃取、浸取、溶解、结晶、气体吸收等。③促进传热：搅拌槽内加热或冷却。④上述三种目的之间的组合，特别是一些快速反应对混合、传质有较高的要求，搅拌与混合的好坏往往成为过程的控制因素。

虽然搅拌与混合在湿法冶金过程中是一种很常规的单元操作，但由于其流动过稳的复杂性，理论方面的研究还很不够，对搅拌装置的设计和操作至今仍带有很大的经验性。致使在湿法冶金实验研究和工业化生产过程中，由于反应介质粘度大，金属矿物密度大，导致固体极容易沉底，气液固三相接触不充分，金属矿物转化率降低。所以增强气液固三相混合传质，固体颗粒充分分散，是实现高转浸率的前提。

搅拌与混合装置主要由搅拌器组成，搅拌器按流动形态分为轴向流搅拌器、径向流搅拌器及混合流搅拌器。浆式搅拌器主要用于流体的循环，不能用于气液分散操作；推进式搅拌器为轴向流搅拌器，其结构简单、制造方便，循环量大，搅拌功率小，常用于低粘流体的搅拌；涡轮式搅拌器适用物料粘度范围广，剪切力较大，分散流体的效果好，直叶和弯叶涡轮搅拌器主要产生径向流，折叶涡轮搅拌器主要产生轴向流；锚式和框式搅拌器结构简单，制造方便，适用于粘度大、处理量大的物料，易得到大的表面传热系数可减少“挂壁”的产生。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种增强气液固三相混合传质效果的提高湿法冶金过程目标元素转浸率的反应器；本发明还提供了一种增强气液固三相混合传质效果的提高湿法冶金过程目标元素转浸率的方法。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：其包括反应器主体、以及搅拌装置，所述反应器主体的顶部分布有伸入反应器主体内部下端的顶部进气管，在反应器主体的底部分布有底部进气口，在反应器主体的侧面分布有侧面进气口。

本发明所述反应器主体内底部分布设置有底部塔板。所述底部塔板的高度为反应器主体内腔高度的1/15～1/9。

本发明所述在反应器主体内侧壁上分布设置有径向塔板。所述径向塔板上开有均匀的通孔，径向塔板的宽度为反应釜内径的1/15～1/10。

本发明所述在反应器主体内设有隔断反应器主体的横向塔板；所述横向塔板的高度低于静液面高度，且横向塔板上开有均匀的通孔。

本发明所述搅拌装置的搅拌桨为双层结构，底部桨叶为轴流式；上部桨叶为径流式或混流式，且低于动液面高度。

本发明所述顶部进气管、底部进气口、侧面通气口、底部塔板、径向塔板的数量均为1～6个。所述横向塔板最好设置有两层，分别位于反应器主体内的中上部和中下部；所述侧面进气口和径向塔板最好均两层设计，其中上层位于两横向塔板之间，下层位于横向塔板的下部；所述搅拌装置的上部桨叶位于两横向塔板之间，底部桨叶横向塔板的下部。

本发明方法采用上述的湿法冶金反应器，所述湿法冶金的搅拌过程中，按照100kg金属矿物计算，所述每个顶部进气管、底部进气口和侧面进气口的进气流量均为0.1～10m³/h；所用矿物重量变化，则进气量按相应比例改变。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：采用本反应器和方法可以增强气液固三相混合传质，固体颗粒充分分散，实现了反应气体与金属矿物的最大接触面积与反应效果，目标元素转浸率相比传统提取工艺可以提高10%～50%。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1的俯视示意图。