1FacultyofMaterialsandMetallurgicalEngineeringKunmingUniversityofScienceandTechnology多媒體教學課程：冶金設備基礎任課教師：徐瑞東了解浸出的概念；浸出過程的類型，浸出劑的選擇原則，浸出速率及其影響因素,浸出前對物料的預處理;掌握常用的浸出方法與典型設備；掌握攪拌的目的、方法和原理；了解固體與固體混合和混捏過程的方法、原理和特點。第3章攪拌、混合與浸出學習目的與要求濕法冶金焙燒浸出濃密電積化學沉淀化學精煉電解精煉金屬金屬金屬濕法冶金焙燒浸出濃密化學沉淀金屬凈化電積金屬氧化物火法精煉非活性金屬濕法冶金流程圖活性金屬濕法冶金流程圖濕法冶金過程的心臟銅鎳鉛鈷金銀鋁鎂鈦鋅鈾浸出的應用實例：濕法冶金、生物與食品加工工業及化學工業。硫酸或碳酸鈉溶液從礦石中浸出鈾.硫酸或氨溶液從礦石中浸出銅。氰化鈉溶液浸出提金、銀、鉆、錳、鎳、鋅等。一、鹽溶液：硫酸鐵—浸出硫化礦氯化鈉—浸出硫酸鉛碳酸鈉—浸出鈾礦氰化鈉—浸出金和銀硫化鈉—浸出硫化礦物，形成多硫化合物：硫代硫酸鈉—浸出用石鹽焙燒礦石產生的氯化銀二、氯水—浸出硫化礦三、酸—浸出氧化礦四、堿—浸出鋁土礦中的鋁、黑鎢礦和白鎢礦中的鎢等。4.工業上常用的浸出劑：5.浸出劑的選擇原則：必須與被浸出礦物潤濕且對欲浸出組份的選擇性；浸出后固液分離能力好；浸出劑易再生利用；價格便宜。浸出方法按使用的浸出劑分按固液相接觸方式分按操作的工作壓力分酸法堿法細菌浸出水浸滲濾浸出拌酸熟化流態化浸出攪拌浸出常壓浸出高壓浸出原地浸出堆置浸出滲濾槽浸出機械攪拌浸出空氣攪拌浸出6.浸出方法的分類一、滲濾浸出原地浸出：礦體按一定布局鉆孔，浸出劑通過孔道滲過礦體，并進行循環。在一定位置收集浸出液。適于不宜開采及運輸的品位太低的礦石。地下堆浸：礦體在原地經爆破或破碎后，取出少部分礦石，大部分破碎礦石留在原地按一定方法堆置，將浸出劑噴淋于礦石堆上，浸出液從礦石堆底排出，匯集回收。地表堆浸：不需細破碎的礦石按一定方式構筑成礦石堆，礦石堆可用浸出劑噴淋，也可浸沒，從礦石堆底部收集浸出液。滲濾槽浸出：是一種將礦石(被浸物料)置于一個裝有覆蓋著過濾介質假底的槽中，浸出劑從頂部加入而滲經物料，浸出液從槽下部流出。適合于多孔及砂質物料，而不適合于被壓實成無滲透性塊的物料。層筑式的地表堆浸滲濾槽浸出氣體攪拌在浸出過程中作用：使浸出物料中固液相均勻混合并使相界面不斷更新；防止粗砂沉積；某些物質如鈾礦浸出時，空氣能起氧化劑的作用。無中心循環管巴槽：除工作整體的環流外，還有局部的渦流作用，可使礦漿混合均勻，而且設備結構最簡單，易維修。但是粗砂易沉積槽底，適用于固體物料顆粒較細的礦漿浸出。中心循環管低于礦漿液面的巴槽：由于循環管的作用，空氣在管內的流速較高，對礦漿起到一定的提升作用，由此造成上部礦漿向下流動，底部礦漿向上流動，使礦漿沉積底部的現象基本得到克服。礦漿攪拌混合良好。巴秋卡槽巴秋卡槽：是一種空氣提升攪拌的氣液固三相反應器。適合于處理量大、含腐蝕性介質及含固量高的物料的操作。中心循環管高于礦漿液面的巴槽：在克服粗砂沉積槽底比前兩者都好，但空氣消耗量大，結構復雜。2.加壓攪拌浸出

堿法攪拌浸出：系氫氧化鈉、碳酸鈉溶液和礦石作用而進行浸出,過程較緩和，設備腐蝕問題易解決，為強化浸出，多采用加壓攪拌。硫化礦物的水浸也用加壓設備。

加壓浸出特點：可在高于水溶液沸點溫度下進行浸出操作，加壓條件下可提高氧分壓，從而增加溶液中氧濃度，強化浸出過程。

加壓浸出設備：壓力釜：浸出時間縮短、但消耗于壓縮空氣和攪拌礦漿的能量卻要比常壓巴秋卡槽多。臥式機械攪拌壓力釜流態化礦漿浸洗塔浸洗塔的工作原理：

1.礦漿通過適當的進料裝置進入“進漿濃密段”，將礦漿中大部分水分離并從溢流堰排走。2.濃密了的礦漿，靠重力沉降至“流態化洗滌段”，經“稀相段”下落至一個含礦濃度較高的“濃相段”。3.濃相段下部裝有洗液裝置。洗液主流向上，對下沉礦粒進行逆流洗滌，洗后的溶液經稀相段、濃密段溢流至所連接的濃密機，小部分洗液向下流動．隨底流排走。流態化浸洗的特點和效果：液固無級逆流接觸，傳質推動力大處理量大、占地面積小，利于自動控制；全部水力操作，結構簡單低液固比操作，能從貧礦中提取較濃的浸出液：用作礦漿洗滌時，洗水量少、渣品位低；條件適當，可在一塔同時實現浸出、洗滌和分級。浸出液的后處理工藝吸附離子沉淀氣體沉淀離子交換溶劑萃取結晶電解電積金屬沉淀8.浸出液的后處理工藝：3.2攪拌與混合—強化冶金的手段3.2.1攪拌與混合的目的：(1)制備均勻混合物：如調和、乳化、固體懸浮、捏合以及固體混合；(2)促進傳質：如萃取、溶解、結晶、氣體吸收等；(3)促進傳熱：攪拌槽內加熱或冷卻。3.2.2攪拌與混合機理主體對流擴散湍流擴散分子擴散混合機理攪拌器高速旋轉，使不同液體物料破碎成團，并使攪拌器周圍液體產生高速液流后又推動周圍的液體，逐步使攪拌罐內的全部液體流動起來。這種大范圍的主體循環流動，使攪拌罐內的整個空間產生全范圍擴散，形成主體對流擴散。葉輪機推動高速流體在流動時，與周圍靜止液體的界面處，存在較大的速度梯度，液體受到強烈的剪切，形成大量旋渦，旋渦又迅速向周圍擴散，造成局部范圍內的物流運動從而形成液體的渦流擴散。由分子運動形成的物質傳遞，它是分子尺度上擴散宏觀混合微觀混合混合效果：

平均濃度：，調均度：

分隔尺度：表示液體中分散物的集中程度，或分散物的未分散部分的大小。

分隔強度：描述分子擴散混合過程的影響，它表示鄰近流體團塊之間分散物組分含量的差異，也表示團塊中分散物組分含量與平均組分的差別。

混合時間：使攪拌槽內物料的濃度或溫度達到規定均勻程度所需要的時間，又稱為均勻化時間。表示樣品與均勻狀態偏離程度的物理量攪拌漿偏心安裝時的流型攪拌漿側面插入時的流型側面射流混合時的流型機械攪拌器的類型：旋槳式攪拌器平直葉槳式攪拌器折葉槳式攪拌器開啟平直葉渦輪式攪拌器開啟彎葉渦輪式攪拌器圓盤彎式渦輪式攪拌器圓盤平直葉渦輪式攪拌器錨式攪拌器框式攪拌器螺帶式攪拌器3.2.3攪拌與混合的方法及原理(1)攪拌的方法機械攪拌：靠機械動力進行的攪拌，有槳式、渦輪式和推進式；電磁攪拌：靠電磁感應施加力于攪拌介質；超聲波攪拌：靠超聲波振動而施加力于攪拌介質；氣力攪拌：靠氣體帶動周圍的液體運動形成攪拌氣力攪拌的類型噴射式氣力攪拌底部彌散式氣力攪拌沉沒切向式氣力攪拌靠空氣的射流帶動周圍的液體流動，達到攪拌的作用?？繗馀萆仙龝r帶動周圍的液體運流動，達到攪拌的作用?？砍翛]的空氣從切向處流出帶動周圍的液體流動，達到攪拌的作用。氣力攪拌的特點：A使流體成分和溫度均勻；B提高了固-液相間的傳熱系數和傳質系數；C改善了兩相間的反應速度；D由于反應氣體在金屬液中高度彌散，提高了反應速度；或惰性氣體氣泡改變在氣-液相界面上的熱力學平衡條件，促進反應；E若氣體夾帶所需的元素噴入，可提高和穩定元素收得率。

氣力攪拌原理：用空氣的射流或氣泡上升時帶動周圍的液體運動，達到攪拌的作用。氣力攪拌：電磁攪拌：電磁攪拌的組成：感應器、變頻電源、冷卻系統和拖動系統等組成。電磁攪拌器相當于一個直線電機。感應器相當于電機的定子，鋁熔液相當于電機的轉子，當感應器線圈內通以交變電流時，產生行波磁場，磁場和熔池中金屬液體相互作用產生感應電勢和感生電流，進而產生電磁力，推動金屬液體定向運動，起到攪拌作用。電磁攪拌的原理：在電磁場作用下金屬液體整個地受電磁力的作用，由于磁場梯度不同而產生運動。電磁攪拌的特點：非接觸式攪拌。

變頻器進線及控制柜感應器變壓器水泵電解鋁使用的電磁攪拌裝置設置實例日本神戶制鋼電機公司開發的用于攪拌金屬液電磁攪拌裝置，是一種應用電磁感應原理爐底式電磁攪拌裝置。

電磁攪拌加熱器電磁攪拌A-冶煉中；b-扒渣時超聲波攪拌的原理：在超聲波場作用下液體整個地受波動力的作用而產生運動。

超聲波攪拌特點：非接觸式攪拌。3.2.5攪拌設備的組成：容器：濕法冶金多為罐、釜(立式或臥式)或槽—通常為圓柱體；火法冶金多為爐、包和器；攪拌裝置：機械式、氣動式、感應式、波導式及其他；攪拌附件：擋板、導流筒、制雨器、循環泵及其他。機械攪拌設備的結構1-攪拌器2-罐體3-攪拌軸4-攪拌附件5-軸封6-傳動裝置罐體：罐底通常有碟形、橢圓形或平底。除特殊情況外，應避免錐形底、方形或帶棱角的容器，容易造成死角區域。攪拌附件：通常指在攪拌罐內為了改善液體流動狀態而增設的部件，如擋板和導流筒等。(1)擋板：可以消除攪拌罐內液體的打旋現象使被攪拌的液體上下翻騰。(2)導流筒：一方面是攪拌罐內的液體流型得到嚴格的控制，為循環限定了路線，強化循環流動狀態，有助于防止流體短路，消除死區。另一方面是使罐內所有物料均可通過導流筒內的強烈混合區，提高了混合效果。擋板的安裝方式導流筒安裝方式例題:在一標準裝置內攪拌溶液，d=0.61m，n=90r/min,ρ=1489kg/m3，μ=12mPa·s，求有擋板和無擋板時攪拌功率各為多少？

解：(1)有擋板時，該攪拌系統的功率曲線，其雷諾數為:(2)無擋板時，要考慮Fr：由表得知六平葉渦輪(標準裝置)時，α=1，β=40,則:當Re=6.97×104時，查功率曲線2得φ=1.1可見，有無擋板消耗功率之比為:4.63.4捏合與固體混合(1)捏合概念：在混合的物料中，至少有一種是固體，一種是高粘度流體的混合。實例：制備均勻的塑性物料或膏狀物料：在粉料中加入少量液體均勻混合物：在高粘稠物料內加入少量粉料或液體添加劑。特點:達到均勻所需的時間很長；需要輸入更多能；剪切力分散效果好；過程伴隨著加熱或冷卻。(2)混合概念：固體與固體的混合，它是一個減少組分，得到混合物非均勻性的過程。型式：擴散混合、對流混合和紊流混合。特點：達到均勻所需的時間不能太長；粒度、物性影響很大?；旌系耐瑫r也離析。本章小結①浸出過程的類型還原浸出氧化浸出絡合浸出簡單溶液浸出②浸出劑選擇原則必須與欲處理礦濕潤且選擇性溶出浸出后液固分離性能好溶劑易再生利用價格便宜③浸出速度及其影響因素原礦及浸出劑性質浸出劑濃度攪拌強度浸出溫度④浸出前對物料的預處理破碎與磨礦(氧化或還原)焙燒(氧化、活化)處理預(1)浸出的基本知識①浸出方法按使用的浸出劑分按固液相接觸方式分按操作的工作壓力分酸法堿法細菌浸出水浸滲濾浸出拌酸熟化流態化浸出攪拌浸出常壓浸出高壓浸出原地浸出堆置浸出滲濾槽浸出機械攪拌浸出空氣攪拌浸出(2)常用的浸出方法與典型設備②典型的浸出設備滲透浸出槽立式機械(空氣)攪拌罐臥式機械(空氣)攪拌罐高壓釜(3)攪拌與混合的基本概念①攪拌與混合目的制備均勻混合物促進傳質促進傳熱②混合機理主體對流擴散湍流擴散分子擴散③混合效果調勻度分隔尺度與分隔強度混合時間④流體混合的流型切向流軸向流徑向