[发明专利]混合设备和操作方法

说明书

一种用于混合含有颗粒(106、108)的液体(160)的设备(100)，该设备包括：容器(102)，其用于容纳液体(160)，该容器包括侧壁(120)和底部(124)；以及叶轮(300)，其围绕大体上竖直的轴线(X‑X)旋转，所述叶轮(104)：适于以约为液体高度(129)的十分之一至二分之一的距离沉浸在液面(162)下方；并且包括环形地间隔开的至少两个叶片(310)，叶片从竖直轴线(X‑X)径向向外延伸，叶片(310)包括大体平行于竖直轴线(X‑X)倾斜的后掠叶片，每个叶片(310)的长度的至少50％包括延伸经过20度至60度弦角的成角度区段(312)；以产生(a)沿着所述竖直轴线(X‑X)定位的内部的向上流动区域(164)，(b)围绕叶轮(300)定位的过渡流动区域(166)，在过渡流动区域中，液体朝向容器侧壁(120)径向向外运动，以及(c)沿着侧壁(120)定位的外部的向下流动区域(168)。

交叉引用

本申请要求于2017年7月17日提交的第2017902787号澳大利亚临时专利申请的优先权，其内容应理解为通过引用并入本说明书中。

技术领域

本发明总体上涉及用于混合液体或将液体与颗粒混合以形成浆料和类似物的设备以及该设备的操作方法。本发明的设备适用于将一种液体与另一种液体混合或者将液体与颗粒混合，以形成均匀悬浮液以及并非所有颗粒都完全悬浮的混合物二者。本发明旨在用于在混合期间不期望并且避免从液面夹带气体的应用。

发明背景

以下讨论的关于本发明的背景旨在促进对本发明的理解。然而，应当理解，该讨论不是认可或承认提到的任意材料在本申请的优先权日被公布、已知或是公知常识的一部分。

应当理解，本发明的用于混合的设备在各种各样的工业过程中具有多种应用。一种这样的应用是用于从过饱和溶液中沉淀晶体的搅拌沉淀器。这种类型的沉淀器在许多工业过程中使用。下文将参照该应用具体地描述本发明，但容易理解的是，本发明的范围不限于该特定应用。

工作容积在1000m³至5000m³范围内的大型罐在矿物加工业中使用，以提供进料储存和各种连续的湿法冶金单元操作，例如浸出(浸提)、沉淀、吸附、氧化、尾矿洗涤和中和。通常，具有单个或多个叶轮的长轴在具有竖直挡板的罐中使用，以提供固体的悬浮和混合。在一些应用中，使用导流管搅拌器(draft tube agitators)或空气提升管。

通常，导流管机械混合器通过在管的内部具有到达混合容器的深处的泵送叶轮来提供悬浮固体颗粒的竖直循环。容器通常配备有挡板(baffles)，以防止在容器的壁上结垢。然而，这些挡板可以抑制或阻止容器内部的液体的旋转。即使在容器壁的内部上有挡板，沉淀物也可能最终在挡板和容器壁上积聚。这种积聚可能需要容器被定期地关停，以用于清除沉淀沉积物。

还可以使用具有长叶轮轴的混合器，这些长叶轮轴使叶轮叶片远低于液面沉浸。这些混合器通常引入具有小径向速度分量的主导的旋流流动(swirling flow)，从而降低在容器壁处结垢的倾向。然而，由于容器中心的低湍流，晶体可能沉淀在缓慢旋转的叶轮轴和叶轮叶片上。这种积聚可能需要容器被定期地关停，以去除叶轮组件上的沉淀沉积物。

在这两种类型的容器中，由于固体沉降在罐底部导致的沉积积累可以导致搅拌器停止运转。结垢的形成经常导致沉积积聚的增加，因为固体通过沉淀物被“粘接”在一起形成大块；罐壁附近的沉积物和缓慢移动的固体导致结垢体积极大地增加。清除沉积物和结垢块需要相当多的罐关停时间和费用。

第6,467,947号美国专利描述了另一种混合液体和固体的方法(作为“旋流流动”混合器已知)。这种混合设备包含短的叶轮轴和径向的叶轮叶片，其中叶轮叶片邻近液面定位。叶轮叶片的旋转运动在容器中引起旋流运动，从而允许固体颗粒悬浮。