專利名稱：采用螺旋轉子的流態化浸出方法及裝置和用途的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種流態化浸出方法及裝置和用途，尤其是一種采用螺旋轉子的流態化浸出方法及裝置和用途，屬濕法提取技術領域。
背景技術：
眾所周知的流態化浸出方法是一種常規的濕法冶金作業方法，其原理是物料顆粒受上升液體的作用，呈懸浮狀態的浸出方法；包括沸騰浸出、鼓泡浸出和逆流浸出。人們早就利用液體和固體顆粒相互作用的原理進行砂里淘金、跳汰選礦，但利用液一固流態化理論來實現流態化浸出的濕法冶金作業，是在20世紀50年代初期流態化焙燒技術廣泛應用于有色金屬冶金工業之后。中國在1959年開始研究流態化浸出，以后陸續在鋁礬土燒結料的溶出、含鈷黃鐵礦燒渣的浸洗、鋅焙砂的浸洗、氧化鉛鋅煙塵的浸洗等方面進行了大量工作，有的達到了中間試驗廠試驗成功的程度，有的已用于工業生產。在國際上，美國的里基斯于1965年提出流態化浸出設想；20世紀60年代中期到70年代末，匈牙利的波林斯基和前蘇聯的布羅沃依等分別報道了流態化浸出和洗滌顏料、中性浸出鋅渣的研究結果，法國、美國、南非發表了一些有關流態化浸出和洗滌的專利。這種方法具有優于傳統浸出工藝，具有以下系列特征
(1)可全部水力操作，不需用機械攪拌；
(2)可低液固作業，處理貧礦也能獲得較濃的浸出液；
(3)可連續、逆向運轉，并能在單個設備中建立濃度梯度，因而可免去多級串聯系統中的級與級之間的液固增稠、分離、輸送等設備；
(4)單位生產能力大，設備容積較小，占地較少，并適用自動控制。但是目前這些流態化浸出方法及裝置的共性問題是固體粉料的浸出時間缺乏均一性，存在浸出不足和浸出過度缺陷。因此，很有必要加以改進。在中國專利文獻檢索中只發現如下與本發明相關的專利文獻報道
1、專利號為ZL85100396，發明名稱為“連續鍛逆流流態化浸出鉻鐵礦堿性焙燒熟料的方法和設備”的中國專利，該專利公開了一種連續多段逆流流態化浸出鉻鐵礦堿性焙燒物料的方法和設備，是關于鉻鐵礦堿性焙燒熟料的浸出、洗滌、固液分離的工藝方法及其為它服務的特制設備。在處理該物料的已有技術中，熟料浸出最通用的工藝方法是假底槽浸出， 本發明的特征是根據廣義流態化的原理，把流態化塔、螺旋輸送器和提升塔緊密組合成一組浸出單元，并將其多個單元組成完整的工藝，實現對物料的連續多段逆流流態化浸出，獲得高的生產能力，高浸出收率及浸出過程封閉。但是該專利技術仍然沒有有效解決固體粉料的浸出時間缺乏均一性，存在浸出不足和浸出過度的問題。

發明內容
本發明的目的是根據現有流態化浸出方法及裝置存在固體粉料的浸出時間缺乏均一性，存在浸出不足或浸出過度的缺陷，提出一種能更好保證固體粉料的浸出時間均一性好的流態化浸出方法及裝置。本發明的目的之二，是提出采用本發明方法及裝置的用途。本發明所采取的技術方案是一種采用螺旋轉子的流態化浸出方法，包括浸出腔室，其特征是在浸出腔室內設置螺旋轉子浸出裝置，并讓待浸出溶液單向流經螺旋轉子浸出裝置；在待 浸出溶液單向流經螺旋轉子浸出裝置時，由螺旋轉子浸出裝置所產生的螺旋氣場迫使待浸出溶液受螺旋轉子浸出裝置的螺旋通道制導，單向流經螺旋氣場，并在流經螺旋氣場時被一個以上螺旋氣場連續切割，產出浸出后液；浸出后液經分散裝置高速分散， 由浸出后液出口排出；由此實現采用螺旋轉子的流態化浸出過程。所述的螺旋氣場是在螺旋轉子浸出裝置驅動裝置驅動下，中空轉軸帶動空心螺旋葉片、分散裝置和攪拌葉片按設定轉速旋轉；攪拌葉片給待浸出溶液提供提升力，防止固體粉料在浸出腔室底部沉積；空心螺旋葉片在螺旋通道中產生一個以上由氣源噴射柱形成的螺旋氣場。根據上述方法所提出的一種采用螺旋轉子的流態化浸出方法的實施裝置，包含浸出腔室，其特征是在浸出腔室內至少設有一個螺旋轉子浸出裝置；螺旋轉子浸出裝置至少包括空心螺旋葉片，空心螺旋葉片在旋轉過程中，可在螺旋通道中產生一個以上由氣源噴射柱形成的螺旋氣場。所述的螺旋轉子浸出裝置，包含一個密閉圓筒狀的浸出腔室和一個設于浸出腔室內的螺旋轉子；
所述的浸出腔室，其底部壁面設有一個待浸出溶液進口，其頂部壁面設有一個浸出后液出口 ；
所述的螺旋轉子，由一個與浸出腔室具有同一垂直中心軸的中空轉軸、設于中空轉軸上的至少一個空心螺旋葉片、設于中空轉軸上和空心螺旋葉片上方的分散裝置、設于中空轉軸上和空心螺旋葉片下方的攪拌葉片組成。所述的螺旋通道，是由空心螺旋葉片上底面和下底面、中空轉軸外壁和浸出腔室壁面內壁所圍成的空間。所述的待浸出溶液，是包含固體粉料和浸出溶劑的待浸出溶液。所述的中空轉軸，其露出浸出腔室上底面的軸段設有一個與浸出腔室外部氣源連通的進口，其露出浸出腔室下底面的軸段由設于浸出腔室外的驅動裝置驅動。所述的空心螺旋葉片，其下底面設有一排以上與中空轉軸腔室連通的氣孔，所述的氣孔至少可以是排列于空心螺旋葉片或浸出腔室截面的半徑線上。所述的分散裝置，由一塊水平設置的圓形平板和按等夾角設于圓形平板下底面的至少兩塊垂直設置的矩形平板組成。所述的氣源，至少包括壓縮空氣和氧氣。一種上述方法及裝置的用途，包括應用于各種浸出溫度下的流態化浸出過程。本發明的技術原理和工作過程是
待浸出溶液經待浸出溶液進口進入螺旋轉子浸出裝置。在驅動裝置驅動下，中空轉軸帶動空心螺旋葉片、分散裝置和攪拌葉片按設定轉速旋轉。攪拌葉片給待浸出溶液提供提升力，防止固體粉料在浸出腔室底部沉積；空心螺旋葉片在螺旋通道中產生一個以上由氣源噴射柱形成的螺旋氣場，受螺旋通道制導，待浸出溶液單向流經螺旋氣場，被一個以上螺旋氣場連續切割，產出浸出后液；浸出后液經分散裝置高速分散，由浸出后液出口排出。由此實現采用螺旋轉子的流態化浸出過程。本發明的優點是
1)采用螺旋通道制導待浸出溶液在浸 出腔室內單向流動，保障了流態化浸出時間的均一性，有效消除浸出不足和浸出過度。2)采用螺旋氣場切割待浸出溶液，營造N次不可逆氣液混合的流態化浸出環境， 顯著改善流態化浸出效果。3)采用驅動裝置調節中空轉軸轉速，實施氣液混合強度調節，大大簡化了流態化浸出過程強度的控制方式。4)螺旋轉子浸出裝置，易于實施模塊化應用。


圖1為一種采用螺旋轉子的流態化浸出裝置。圖2為一種螺旋轉子浸出裝置模塊組合的流態化浸出系統。圖1中，1、氣源；2、驅動裝置；3、進氣孔；4、中空轉軸；5、中空轉軸腔室；6、上底面；7、分散裝置；8、圓形平板；9、矩形平板；10、螺旋轉子；11、空心螺旋葉片；12、氣孔；13、 螺旋通道；14、螺旋氣場；15、上底面；16、下底面；17、待浸出溶液進口 ；18、待浸出溶液； 19、攪拌葉片；20、下底面；21、壁面；22、螺旋轉子浸出裝置；23、浸出腔室；24、浸出后液； 25、浸出后液出口。圖2中，26、浸出后液；27、螺旋轉子浸出裝置；28、螺旋轉子浸出裝置；29、螺旋轉子浸出裝置；30、待浸出溶液；31、浸出后液；32、浸出后液；33、螺旋轉子浸出裝置模塊組合的流態化浸出系統。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的描述，但本發明的保護范圍并不局限于實施例所描述的范圍。從附圖中可以看出，本發明是一種采用螺旋轉子的流態化浸出方法，包括浸出腔室23，在浸出腔室23內設置螺旋轉子浸出裝置22，并讓待浸出溶液18單向流經螺旋轉子浸出裝置22 ；在待浸出溶液18單向流經螺旋轉子浸出裝置22時，由螺旋轉子浸出裝置22 所產生的螺旋氣場14迫使待浸出溶液18受螺旋轉子浸出裝置22的螺旋通道13制導，單向流經螺旋氣場14，并在流經螺旋氣場14時被一個以上螺旋氣場連續切割，產出浸出后液 24 ；浸出后液24經分散裝置高速分散，由浸出后液出口排出；由此實現采用螺旋轉子的流態化浸出過程。所述的螺旋氣場14是在螺旋轉子浸出裝置驅動裝置驅動下，中空轉軸帶動空心螺旋葉片、分散裝置和攪拌葉片按設定轉速旋轉；攪拌葉片給待浸出溶液提供提升力，防止固體粉料在浸出腔室底部沉積；空心螺旋葉片在螺旋通道中產生一個以上由氣源噴射柱形成的螺旋氣場。根據上述方法所提出的一種采用螺旋轉子的流態化浸出方法的實施裝置如附圖1所示，包含浸出腔室23，其特征是在浸出腔室23內至少設有一個螺旋轉子浸出裝置22 ； 螺旋轉子浸出裝置22至少包括空心螺旋葉片11，空心螺旋葉片11在旋轉過程中，可在螺旋通道13中產生一個以上由氣源噴射柱形成的螺旋氣場14。采用至少一個螺旋轉子浸出裝置22，使待浸出溶液18單向流經至少一條螺旋通道13。

螺旋轉子浸出裝置22，包含一個螺旋轉子10，螺旋轉子10安裝在密閉圓筒狀的浸出腔室23內。浸出腔室23，其下底部20壁面21設有一個待浸出溶液進口 17，其上底部6壁面 21設有一個浸出后液出口 24。螺旋轉子10，由一個與浸出腔23具有同一垂直中心軸的中空轉軸4、設于中空轉軸4上的至少一個空心螺旋葉片11、設于中空轉軸4上和空心螺旋葉片11上方的分散裝置 7、設于中空轉軸4上和空心螺旋葉片11下方的攪拌葉片19組成。螺旋通道13，是由空心螺旋葉片11上底面15和下底面16、中空轉軸4外壁和浸出腔室23壁面21內壁所圍成的空間。待浸出溶液18，是包含固體粉料和浸出溶劑的待浸出溶液。中空轉軸4，其露出浸出腔室23上底面6的軸段設有一個與浸出腔室23外部氣源 1連通的進氣孔3 ；其露出浸出腔室23下底面20的軸段，由設于浸出腔室23外的驅動裝置 2驅動。空心螺旋葉片11，其下底面16設有一排以上與中空轉軸腔室5連通的氣孔12，氣孔12至少可以是排列于空心螺旋葉片11或浸出腔室23截面的半徑線上。在浸出腔室23的浸出溶液出口位置水平設置有分散裝置7，分散裝置7由一塊水平設置的圓形平板8和按等夾角設于圓形平板7下底面的至少兩塊垂直設置的矩形平板8 組成。 氣源1，至少包括壓縮空氣和氧氣。實施例一一種螺旋轉子浸出裝置
圖1所示的是一種螺旋轉子浸出裝置22，由浸出腔室23、螺旋轉子10和驅動裝置2組成。其技術原理和工作過程是
待浸出溶液18經待浸出溶液進口 17進入螺旋轉子浸出裝置22。在驅動裝置2驅動下，中空轉軸4帶動空心螺旋葉片11、分散裝置7和攪拌葉片19按設定轉速旋轉。攪拌葉片19給待浸出溶液18提供提升力，防止固體粉料在浸出腔室23底部沉積；空心螺旋葉片 11在螺旋通道13中產生一個以上由氣源1噴射柱形成的螺旋氣場14，受螺旋通道13制導， 待浸出溶液18單向流經螺旋氣場14，被一個以上螺旋氣場14連續切割，產出浸出后液24 ； 浸出后液24經分散裝置7高速分散，由浸出后液出口 25排出。由此實現采用螺旋轉子的流態化浸出過程。可以看出，待浸出溶液18進入浸出腔室23后，所有固體粉料和浸出溶劑都是經過相同次數的氣液混合，氣源1如壓縮空氣或氧氣，對待浸出溶液18的作用時間和作用強度， 都是相同的。還可以看出，需要維持氣源1穿透待浸出溶液18的壓力，是很小的。因此，可以通過調節中空轉軸4的轉速，來調節氣液混合的強度。本發明有效克服了機械攪拌線速度在達到一定轉速后氣液混合效率不再提高的轉速瓶頸，使氣液混合效率與中空轉軸4的轉速始終保持成正比的線性關系。相對于氣壓調節，轉速調節是極其簡單的。還可以看出，螺旋轉子浸出裝置22，是一種密閉的圓筒狀浸出腔室23，其體積是很小的。因此，螺旋轉子浸出裝置22易于實現模塊化組合。

氣孔12，也可以設置于空心螺旋轉子11的上底面15。考慮到停機的情況，最好是將氣孔設置于空心螺旋轉子11的下底面16，即便固體粉料通過氣孔12進入空心螺旋轉子 11內部，也可以借助氣源1將固體粉料從氣孔12擠壓出來。實施例二一種螺旋轉子浸出裝置模塊組合的流態化浸出系統
圖2所示的是一種螺旋轉子浸出裝置模塊組合的流態化浸出系統33。該流態化浸出系統33，是由螺旋轉子浸出裝置27、28和29串聯組成。待浸出溶液30，單向流經螺旋轉子浸出裝置29，產出浸出后液31 ；浸出后液31單向流經螺旋轉子浸出裝置28，產出浸出后液 32 ；浸出后液32單向流經螺旋轉子浸出裝置27，產出浸出后液33。根據氣體趨向上浮的特性，螺旋轉子浸出裝置27、28和29，可以設置成階梯式的排列。對于浸出過程有有毒氣體生成的情況，可以在浸出腔室23上底面6設置廢氣收集裝置。對于浸出過程中需要補加浸出溶劑，以維持設定的浸出溶劑濃度，其方法和措施也是顯而易見的。顯然，采用螺旋轉子的流態化浸出方法及裝置的用途，包括應用于各種浸出溫度下的流態化浸出過程，尤其是常壓流態化浸出過程。
權利要求
1.一種采用螺旋轉子的流態化浸出方法，包括浸出腔室，其特征是在浸出腔室內設置螺旋轉子浸出裝置，并讓待浸出溶液單向流經螺旋轉子浸出裝置；在待浸出溶液單向流經螺旋轉子浸出裝置時，由螺旋轉子浸出裝置所產生的螺旋氣場迫使待浸出溶液受螺旋轉子浸出裝置的螺旋通道制導，單向流經螺旋氣場，并在流經螺旋氣場時被一個以上螺旋氣場連續切割，產出浸出后液；浸出后液經分散裝置高速分散，由浸出后液出口排出；由此實現采用螺旋轉子的流態化浸出過程。
2.如權利要求1所述的采用螺旋轉子的流態化浸出方法，其特征是所述的螺旋氣場是在螺旋轉子浸出裝置驅動裝置驅動下，中空轉軸帶動空心螺旋葉片、分散裝置和攪拌葉片按設定轉速旋轉；攪拌葉片給待浸出溶液提供提升力，防止固體粉料在浸出腔室底部沉積；空心螺旋葉片在螺旋通道中產生一個以上由氣源噴射柱形成的螺旋氣場。
3.一種實現權利要求1所述采用螺旋轉子的流態化浸出方法的裝置，其特征是包含浸出腔室，其特征是在浸出腔室內至少設有一個螺旋轉子浸出裝置；螺旋轉子浸出裝置至少包括空心螺旋葉片，空心螺旋葉片在旋轉過程中，可在螺旋通道中產生一個以上由氣源噴射柱形成的螺旋氣場。
4.如權利要求3所述的裝置，其特征是所述的螺旋通道，是由空心螺旋葉片上底面和下底面、中空轉軸外壁和浸出腔室壁面內壁所圍成的空間。
5.如權利要求4所述的裝置，其特征是所述的中空轉軸，其露出浸出腔室上底面的軸段設有一個與浸出腔室外部氣源連通的進口，其露出浸出腔室下底面的軸段由設于浸出腔室外的驅動裝置驅動。
6.如權利要求4所述的裝置，其特征是所述的空心螺旋葉片，其下底面設有一排以上與中空轉軸腔室連通的氣孔，所述的氣孔至少可以是排列于空心螺旋葉片或浸出腔室截面的半徑線上。
7.如權利要求4所述的裝置，其特征是在浸出腔室的浸出溶液出口位置水平設置有分散裝置，所述的分散裝置，由一塊水平設置的圓形平板和按等夾角設于圓形平板下底面的至少兩塊垂直設置的矩形平板組成。
8.如權力要求4所述的裝置，其特征是所述的待浸出溶液，是包含固體粉料和浸出溶劑的待浸出溶液。
9.如權力要求4所述的裝置，其特征是所述的氣源，至少包括壓縮空氣和氧氣。
10.一種如權利要求1或3所述的采用螺旋轉子的流態化浸出方法或裝置的用途，其特征在于所述方法或裝置應用于各種浸出溫度下的流態化浸出過程。
全文摘要
采用螺旋轉子的流態化浸出方法及裝置和用途，采用螺旋轉子浸出裝置，使待浸出溶液單向流經螺旋通道。螺旋轉子浸出裝置包含一個密閉圓筒狀的浸出腔室和一個設于浸出腔室內的螺旋轉子；所述的浸出腔室底部壁面設有一個待浸出溶液進口，其頂部壁面設有一個浸出后液出口；所述的螺旋轉子，由一個與浸出腔室具有同一垂直中心軸的中空轉軸、設于中空轉軸上的至少一個空心螺旋葉片、設于中空轉軸上和空心螺旋葉片上方的分散裝置、設于中空轉軸上和空心螺旋葉片下方的攪拌葉片組成。所述的螺旋通道，是由空心螺旋葉片上底面和下底面、中空轉軸外壁和浸出腔室壁面內壁所圍成的空間。所述方法及裝置的用途，包括應用于各種浸出溫度下的流態化浸出過程。
文檔編號C22B3/02GK102352434SQ20111029863
公開日2012年2月15日 申請日期2011年9月28日 優先權日2011年9月28日
發明者劉海民, 曾興民, 汪旭明 申請人:株洲市興民科技有限公司