一種攪拌充氣反應裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種攪拌反應器，特別是涉及一種能有效提高氣體反應效率和固液攪拌效率的攪拌充氣式反應器。
【背景技術(shù)】
[0002]攪拌反應器被廣泛應用于冶金、醫(yī)藥、化工、食品和環(huán)保等行業(yè)和領(lǐng)域。隨著技術(shù)的進步，需要氣體與液體(或固液混合體)反應的工藝越來越多，如何使氣體在反應中分散的更均勻、利用率更高、反應更快，對攪拌反應器提出了更高的要求。在此背景下，攪拌充氣反應器應運而生。
[0003]現(xiàn)有常見的攪拌充氣反應器包括渦輪式(透平式)攪拌器、槳式攪拌器等。渦輪式攪拌器配合外罩式定子，在攪拌裝置旋轉(zhuǎn)時能產(chǎn)生高度湍動的徑向流動，對氣體的剪切、摩擦和分散作用明顯，產(chǎn)生粒徑細小且均勻的微米級氣泡，適用于氣體在液體中的分散和反應過程；槳式攪拌器可使液體產(chǎn)生軸向流動，強制反應器內(nèi)的流體循環(huán)混合。渦輪式攪拌器主要作用是分散氣體，槳式攪拌器主要起混合作用，兩種攪拌裝置各有側(cè)重，轉(zhuǎn)速也不盡相同(渦輪透平式攪拌器的圓周速度一般為3?8m/s，槳式攪拌器圓周速度一般為1.5?3m/s)。然而，現(xiàn)有的攪拌充氣反應器均存在著氣泡粒徑不夠小、分散不夠均勻等問題，這進一步造成氣體利用率不高、氣體參與的化學反應較慢等缺陷。
[0004]CN103301768A號中國專利文獻公開了一種能順暢排料的雙攪拌式攪拌罐，其采用同軸設(shè)置的內(nèi)外攪拌，內(nèi)攪拌采用槳葉式設(shè)計能有效對中心處的物料攪拌，同時利用方形支架支撐的弧形攪拌葉可對外圍的物料實施攪拌混合，同時中心攪拌槳可以解決在排料后期，罐中心點的原料不能有效混合和排放的問題。但該專利文獻中的技術(shù)方案明顯只針對粘稠物料適用，并不能實現(xiàn)氣體的分散。
[0005]CN103695642A號中國專利文獻公開了一種雙葉輪中空軸充氣攪拌浸出槽，其主要由槽體及其上設(shè)置的機座、電動機、減速機等構(gòu)成，機座上設(shè)置齒輪箱，中空攪拌軸(中空軸)通過上從動壓盤與上面的大傘型齒輪連接，上面的大傘型齒輪與小傘型齒輪嚙合，小傘型齒輪通過減速機與電動機連接，中空軸上端設(shè)有充氣管，雙葉輪安裝在同一根中空軸的上部和下部，中空軸旋轉(zhuǎn)帶動上下兩組葉輪同時朝相同的方向旋轉(zhuǎn)，中空軸下端設(shè)置中空攪拌軸，中空攪拌軸下部設(shè)置葉輪，中空軸充氣的出口在中空軸的底部，槽體的中心位置；其結(jié)構(gòu)特點是在中空軸的底部設(shè)置多個分氣口，在每個分氣口上設(shè)置分氣槽，在中空軸外設(shè)置外軸，外軸下端設(shè)置外攪拌軸，在外攪拌軸下部設(shè)置葉輪，外軸的上部設(shè)置下從動壓盤及下面的大傘型齒輪連接，下面的大傘型齒輪與小傘型齒輪嚙合。該專利技術(shù)方案本質(zhì)上還是一種直接充氣式攪拌反應器，其葉輪不能把氣體充分地分散，大部分氣體沿中空軸外垂直向上，造成氣體逸散，充氣效率低，其沒有從根本上解決氣體進入礦漿時氣泡粒徑大的問題，只是改善了氣液固物料在反應器中的混合循環(huán)狀況。這進一步導致反應過程中的浸出速度慢、浸出率低、氣體浪費大?！緦嵱眯滦蛢?nèi)容】
[0006]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是，克服以上【背景技術(shù)】中提到的不足和缺陷，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、制作方便、成本低、且能有效提高氣體反應效率和固液攪拌效率的攪拌充氣反應裝置。
[0007]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型提出的技術(shù)方案為一種攪拌充氣反應裝置，包括攪拌槽體、安裝基座、驅(qū)動裝置和攪拌軸系，所述驅(qū)動裝置通過安裝基座裝設(shè)于攪拌槽體上，所述攪拌槽體上開設(shè)有進料口和出料口，所述驅(qū)動裝置驅(qū)動攪拌軸系旋轉(zhuǎn)，攪拌軸系伸入攪拌槽體的內(nèi)腔中并位于內(nèi)腔的中心處，所述攪拌軸系包括同心套設(shè)的外軸和內(nèi)軸，所述外軸和內(nèi)軸均為中空結(jié)構(gòu)，且內(nèi)軸設(shè)置在外軸的中空腔體中，所述內(nèi)軸的中空腔體設(shè)為進氣通道，且內(nèi)軸的底端設(shè)為所述進氣通道的出氣口，所述外軸上安裝有主要用于混勻物料的上攪拌器，所述內(nèi)軸靠近其出氣口的位置安裝有主要用于分散氣體的下攪拌器。
[0008]上述的攪拌充氣反應裝置中，優(yōu)選的:所述上攪拌器為槳葉式攪拌器，根據(jù)反應裝置的具體設(shè)計高度，該槳葉式攪拌器還可優(yōu)選在外軸上沿不同高度布置多個(例如I個、2個或3個)；所述下攪拌器則優(yōu)選為一轉(zhuǎn)速高于上攪拌器轉(zhuǎn)速的渦輪透平式攪拌器。
[0009]上述的攪拌充氣反應裝置中，優(yōu)選的:所述內(nèi)軸的底端靠近所述攪拌槽體的底面，所述外軸的底端高出所述內(nèi)軸的底端一定高度，且所述上攪拌器安裝于外軸的底端附近，所述下攪拌器則安裝于內(nèi)軸的底部。
[0010]上述的攪拌充氣反應裝置中，更優(yōu)選的:所述攪拌槽體的底面對應于內(nèi)軸底端的位置裝設(shè)有定子，且定子形成有一凹槽，該凹槽呈半包式包圍在所述下攪拌器的外部，所謂的半包式是指定子布置在下攪拌器的下側(cè)和外側(cè)，下攪拌器的上方則沒有定子包圍。更優(yōu)選的，所述定子與所述下攪拌器之間留有間隙并形成狹縫腔體。所述定子與下攪拌器同心布設(shè)，所述定子包括底盤和固接于底盤上的多個引流板；多個引流板均布在底盤上方的周邊，且多個引流板的中軸面均與底盤的外周切線相交并呈一相同角度。在該優(yōu)選的方案中，定子和下攪拌器共同構(gòu)成一組攪拌裝置，這組攪拌裝置主要用來分散從內(nèi)軸進入的氣體，產(chǎn)生微細氣泡，當下攪拌器轉(zhuǎn)動時，帶動液體甩出，產(chǎn)生局部負壓，外部的氣體沿著內(nèi)軸進入下攪拌器和定子之間的間隙(可自吸或鼓風機鼓入)，在下攪拌器和定子的剪切、摩擦等作用力的共同作用下，不斷產(chǎn)生微細粒氣泡并與液體或固體高速混合，最后在定子的引流作用下呈輻射狀噴出，構(gòu)成了一個小型且高效的氣體分散系統(tǒng)。
[0011]上述的攪拌充氣反應裝置中，優(yōu)選的:所述安裝基座固接在攪拌槽體的頂面，所述攪拌軸系穿過安裝基座伸入攪拌槽體的內(nèi)腔中，所述進氣通道的進氣口設(shè)置在內(nèi)軸的頂端，該進氣口由支架固定，該進氣口處設(shè)有調(diào)節(jié)進氣量的進氣閥門。進氣閥門可通過支架固定在安裝基座上。
[0012]上述的攪拌充氣反應裝置中，優(yōu)選的:所述外軸和內(nèi)軸分別由獨立的驅(qū)動裝置驅(qū)動，且外軸的轉(zhuǎn)速低于內(nèi)軸的轉(zhuǎn)速。更優(yōu)選的:所述驅(qū)動裝置包括第一驅(qū)動電機和第二驅(qū)動電機，所述第一驅(qū)動電機通過外軸用皮帶及皮帶輪與外軸的上端連接，所述第二驅(qū)動電機通過內(nèi)軸用皮帶及皮帶輪與內(nèi)軸的上端連接，且內(nèi)軸的上端高出外軸的上端一定距離。通過獨立地驅(qū)動裝置分別驅(qū)動內(nèi)軸和外軸，使得上攪拌器和下攪拌器可以根據(jù)其不同的攪拌器類型和作用功能達到不同的最優(yōu)轉(zhuǎn)速，下攪拌器(透平式攪拌器)的轉(zhuǎn)速較高，其主要和和定子一起控制微氣泡的產(chǎn)生和分散，而上攪拌器(槳葉式攪拌器)的轉(zhuǎn)速相對較低，則主要承擔整個容器內(nèi)的液體或固體在垂直方向上形成循環(huán)。
[0013]上述的攪拌充氣反應裝置中，優(yōu)選的:所述攪拌軸系包括第一軸承和第二軸承，所述外軸的外部通過第一軸承裝設(shè)在所述安裝基座上，所述內(nèi)軸通過第二軸承同心嵌套在外軸的中空腔體中。
[0014]上述本實用新型的技術(shù)方案主要基于以下思路:
[0015]常規(guī)的攪拌設(shè)備一般都不具有氣體分散的作用和效果，而本實用新型中通過分層布置不同結(jié)構(gòu)形式的攪拌器，并巧妙地布設(shè)進氣通道，使得本實用新型的攪拌設(shè)備能夠同時兼具充氣反應功能；在本實用新型中下攪拌器及其附屬構(gòu)件具有通氣和分散氣體的作用，有利于促進氣液兩相混合或氣液固三相混合，但如果僅僅依靠下攪拌器進行攪拌，則易造成反應物料的上下對流不足、混合不充分，因此在此基礎(chǔ)上，本實用新型又在反應裝置中部設(shè)置了上攪拌器，以加強垂直方向上的物料對流，做到整個攪拌充氣反應裝置內(nèi)物料的充分混合和反應充分。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的優(yōu)點在于:
[0017]1.本實用新型能夠使反應裝置內(nèi)礦漿上下循環(huán)加快，物料的混合更均勻、反應更充分，反應效率更高、效果更好；
[0018]2.在改進后的方案中，采用了透平式攪拌器與定子及其附屬構(gòu)件配合方式，這可以更好地完成氣體的分散工作，增加了氣體與固液相的接觸機會，氣體利用率更高；
[0019]3.通過對定子結(jié)構(gòu)及形狀的進一步改進和優(yōu)化，使通入的氣體在攪拌充氣反應裝置中分散地更均勻，氣泡更小，微細粒氣泡更多，化學反應更快；