CN102186572A - 用于混合气体和溶液的混合器和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及提供强大抽吸能力的混合器。所述混合器用于如下情况，其中待加工的溶液或浆液难以处理且旨在导入气体以将其均匀且有效地分散到所述溶液中。所述方法特别适合湿法冶金工艺，从而目的是将所述气体分散到所述溶液中并实现在微观级和宏观级上都有效的混合。

Description

用于混合气体和溶液的混合器和方法
发明领域
本发明涉及提供强大抽吸能力的混合器。所述混合器用于如下情况，其中待加工的溶液或浆液难以处理且旨在导入气体以将其均匀且有效地分散到所述溶液中。所述混合方法特别适合湿法冶金工艺，其中目的是将所述气体分散到所述溶液中并实现在微观级和宏观级上都有效的混合。
发明背景
美国专利4,548,765描述了混合器，其中存在定位于连接到混合器轴的圆形板上方和下方的分散桨叶和放置在圆形板外部的臂末端的挡板桨叶。桨叶的重心在圆形板下方。该混合器用于将气体、液体和固体混合在一起形成良好分散体，由此可以以受控方式进行化学反应。
相比之下，美国专利7,070,174描述了混合设备，其由安装到混合器轴上的两个混合器组成。所述混合器将用于封闭的反应器，例如立式高压釜。混合设备的目的是将气体分散到浆液中，其中将气体从浆液表面的上方进料到反应器中。
在根据美国专利7,070,174的设备中，上部混合器包含连接到所述轴的中央板、连接到中央板的内部桨叶和连接到中央板的外缘的外部桨叶。在中央板上方的内部桨叶的内缘以弧形向外变窄，且在中央板的下方，内缘为直的。内部桨叶的外缘始终为竖直的。外部桨叶在与内部桨叶相同的点处直接连接到中央板。外部桨叶为矩形且其相对于中央板的倾斜角为30-60度。该混合设备还包括下部混合器，其由圆形中央板和连接到其外缘的桨叶组成。桨叶的外缘和在中央板上方的内缘为竖直的，但在中央板下方的内缘部分以弧形向外变窄。混合器的上部桨叶的用途是产生从液体的表面吸入气体的涡流并将气体分散成小气泡。因为除了分散之外上部混合器不能实现浆液的有效混合，混合设备装备有下部混合器，目的是获得浆液本身的良好混合并将气泡进一步分散成更小的气泡且将它们混合到浆液中。下部混合器消耗的功率比上部混合器显著更大。混合设备意图将始终包含上述混合器中的至少两个。
发明目的
上述混合器对于许多用途具有实用性，然而已经证明在如下情况下它们是不够的：其中以微观级和宏观级混合以及将气体分散到溶液或浆液中对于许多工艺的成功是至关重要的条件且其中希望避免例如有害副产物的形成和设备的磨损。
发明概述
根据本发明的混合器和方法的基本特点在随附权利要求书中将变得显然。
本发明涉及提供用于混合溶液或浆液和气体的强大抽吸能力的混合器，其中所述混合器包含对称地连接到轴的下端的圆形板、在所述板的上方和下方径向连接到板的外缘的竖直内部混合器桨叶和通过臂连接到所述圆形板的外部桨叶。所述混合器的典型之处在于就高度来说所述桨叶对称地位于所述圆形板的两侧上。
所述混合器的典型之处还在于内部桨叶和外部桨叶两者的数量为5-8。
在根据本发明的混合器中，包括在圆形板上方和下方两部分的内部桨叶的内缘在混合器轴的方向上变弯曲，使得所述桨叶的上缘和下缘从外缘水平地延伸总桨叶宽度的35-50％的距离。内部桨叶的弯曲内缘的形状优选像抛物线一样。内部桨叶的高度在总混合器直径的约38-46％范围内且其宽度在总混合器直径的14-20％范围内。内部桨叶的外缘为竖直的且优选延伸超出圆形板一段距离，该距离在混合器的直径的约0.5-2％范围内。
在根据本发明的混合器中的外部桨叶相对于由圆形板形成的平面成50-70°、优选60°的角。外部桨叶的形状为矩形且其高度在其宽度3-3.5倍范围内。
在本发明的一个实施方案中，内部桨叶和外部桨叶彼此面对，即连接外部桨叶到圆形板的臂在与内部桨叶相同的点处连接到圆形板。
在本发明的另一实施方案中，内部桨叶和外部桨叶彼此偏移地连接到圆形板。内部桨叶和外部桨叶可彼此移位0-36°。根据一个供选方案，可调整内部桨叶和外部桨叶之间的偏移。
根据本发明的混合器的典型之处在于将外部桨叶连接到圆形板的臂的长度为混合器总直径的约3-4％。
根据本发明的混合器适合在大气压条件和加压条件(即在高压釜中)两者下使用。
本发明还涉及特别是在湿法冶金工艺中将气体进料到溶液或浆液中的方法。将气体有效分散到溶液中并在微观级和宏观级上良好混合借助于位于搅拌反应器中的一个混合器来实现，其中气体分散和微观级混合借助于内部混合器桨叶发生且宏观级混合借助于外部混合器桨叶发生，它们的组合作用产生从搅拌反应器的壁向上上升且在靠近液体的表面处向下折转到混合器中的流动。
所述方法的典型之处在于在反应器中将气体混合到溶液中，其中装填高度：直径为0.8-1.4。将气体混合到溶液中用具有在4-10范围内的功率因数Np的混合器进行。
根据本发明的方法特别适合如下溶液，其为含铬(VI)的溶液且其中待进料的气体为二氧化硫。根据一个供选方案，所述溶液为含铬(VI)的基于硝酸的溶液。根据另一供选方案，所述溶液为含铬(VI)的基于硫酸的溶液。
当待处理的溶液含有金属锌、镍或钴中的至少一种且待进料的气体为含二氧化硫且含氧气的气体时，根据本发明的方法也适合。
附图清单
图1提供从侧面看到的根据本发明的混合器；
图2提供根据供选桨叶位置之一从上方看到的根据本发明的混合器；
图3提供根据供选桨叶位置中的另一个从上方看到的混合器；
图4为实施例中所述类型的现有技术的混合器和根据本发明的混合器的纵断面；
图5展示在根据图4的混合器中的功率分布；
图6以纵断面展示混合方法的典型流动图；和
图7展示混合方法在部分画出的高压釜中的典型流动图的纵断面。
发明详述
根据本发明的混合器非常适合例如作为湿法冶金学中的氧化性或还原性气体/溶液工艺中的混合器，其中需要微观级和宏观级上的有效混合以使混合工艺成功，例如避免有害副反应。
根据本发明的混合器1的典型之处在于从轴2悬挂下的混合器包含对称地连接到该轴的下端的圆形板3、径向安装到所述板的上侧和下侧的内部混合器桨叶4和借助于臂5连接到所述圆形板的外部桨叶6。为了使被处理的材料的混合变得足够有效，当外部桨叶的桨尖速度在5-7m/s范围内时，与现有技术的混合器比较，已经对根据本发明的混合器进行了一些显著改变。所讨论的桨尖速度主要对应于临界速度，高于此速度混合机械的磨损显著增加。当根据本发明的混合器的桨尖速度处于上述水平时，所述混合器使得例如在全尺寸反应器大小(50-500m3)中有效的微观级和宏观级混合能够在1.5-5.0kW/m3的功率水平下实现，且所述混合器的功率因数Np在那种情况下上升到4至10之间。一般来说，用现有技术的混合器实现2.4-3.0的功率因数。
根据本发明的混合器中的内部桨叶和外部桨叶的数目都为5-8。气体经单独进料管道从下段朝向圆形板进料到反应器中。必要时，可将混合器轴制造为中空的，以使得如果需要，则气体的进料可经其发生以达到圆形板的下方。然而，所述混合器的结构发展到使得其也能够从液体的表面上方吸入气体。混合器直径与搅拌反应器直径的比率在0.35-0.40的范围内。当围绕所述混合器的反应器以立式圆筒形状时且其有效高度(装填高度)与直径的比率为0.8-1.4时，所述混合器特别有效。本领域的专家认为，如果反应器高度/直径比高于1，则反应器应该装备有两个混合器，但在进行的试验中发现仍可用根据本发明的混合器在上文给定的比例下实现良好的混合结果。
为了增加混合器的上段和下段两者上的混合功效，形成混合器，使得桨叶相对于圆形板对称地定位，其中桨叶的同样大的部分在所述圆形板上方和其下方。为了改善混合功效，包括在圆形板上方和下方两个部分的内部桨叶的内缘7现在在混合器轴的方向上、优选以抛物线形状变弯曲，然而，使得桨叶的上缘8和下缘9从外缘向内水平地延伸桨叶总宽度的35-50％的距离。内部桨叶的外缘10通常为竖直的且优选延伸超出圆形板的圆周一段距离，该距离例如在所述混合器的直径的约0-2％范围内。所述内部桨叶垂直安装到圆形板且优选在由圆形板形成的平面的上方和下方延伸相同距离。内部桨叶的高度在所述混合器总直径的38-46％范围内且宽度在所述混合器总直径的14-20％范围内。所述内部桨叶特别设计用来将气体分散到浆液中，因此它们也可以被称为分散桨叶。
凭经验已经发现分散桨叶是如此有效以致于它们能够使气体也从表面上方被吸入浆液中，不管所述气体是在此进料还是所述气体为在反应器中循环的气体。除了充当分散桨叶以外，内部桨叶还具有实现良好微观级混合的用途。常常，虽然混合设备实现了良好的宏观级混合，即遍及整个反应器，但在颗粒与溶液或气体与溶液之间的微观级混合并不有效。在所进行的试验中已经发现，根据本发明的分散桨叶能够实现有效的微观级混合。
臂5连接到圆形板3的外缘，且外部桨叶6又固定到所述臂的外端。外部桨叶的形状为矩形且其高度在其宽度3-3.5倍的范围内。在圆形板处的外部桨叶的宽度在总混合器直径的10-20％的范围内，优选为15％。所述桨叶相对于由所述圆形板形成的平面成50-70°角、优选60°角。外部桨叶相对于圆形板也是对称的，即它们在由圆形板形成的平面上方和下方延伸基本相同的距离。将外部桨叶连接到圆形板的臂5的长度在总混合器直径的3-4％的范围内。外部桨叶的任务是实现宏观级混合，即以所要方式在反应器中使由内部桨叶混合的溶液-气体分散体循环。
在根据图2的实施方案中，内部桨叶和外部桨叶的数目都是6，但该数量可在5和8之间变化。所述数目主要取决于向其中放置混合器的反应器的大小。将图2中的桨叶定位以使得内部桨叶和外部桨叶彼此面对，即将圆形板连接到外部桨叶的臂精确连接到与内部桨叶相同的点。
在根据图3的实施方案中，也有6个外部桨叶和6个内部桨叶，但现在桨叶在彼此不同的点处连接到圆形板。图3中的桨叶彼此偏移30度。根据本发明的混合器解决方案的特征在于，根据桨叶的数目和混合需求，桨叶彼此偏移0-36°。当桨叶彼此偏移时，与桨叶彼此面对时相比，在待混合的材料中围绕混合器产生两倍多的分散点。当根据图3的混合器放置在反应器中时，该反应器的尺寸超过50m3且以如上所述的方式定尺寸，内部桨叶的桨尖速度上升到超过4m/s，换句话说明显地进入分散区。获得的最终结果是在反应器中气体更加均匀地分散到溶液或浆液中。当外部桨叶精确地位于内部桨叶之间时，偏移最大。因此，根据桨叶的数目，最大偏移在36-22.5°之间。根据本发明的混合器的特征还在于可根据需要调整桨叶之间的偏移。
在根据图3的情况下，其中内部桨叶和外部桨叶的数目均为6，内部桨叶和外部桨叶的布置的有效解决方案在于内部桨叶优选相对于混合器的转动方向在外部桨叶之前20°至外部桨叶之后10°之间的范围内。当内部桨叶在前面移动时，来自圆形板下方的气体将随着从内部桨叶释放涡流而径向上升且将立刻落入随后的外部桨叶的区域中。
当偏移例如为20度时，气体被非常均匀地分散，其中所述气体在待通过外部桨叶分散的宽阔空间中终止且在那种情况下分散效率特别由圆形板的上部部分的作用实现。当偏移在5度范围内时，当气体和浆液经由内部桨叶和外部桨叶形成的小间隙向上且向外排出时，实现强大的局部分散。
当混合器针对体积超过100m3的反应器定尺寸时，内部桨叶和外部桨叶的相应位置具有特别强大的作用。在那种情况下，气体的绝对传递长度相当大，但距离的作用可通过增加混合器桨叶的数目而降低。
根据本发明的方法的典型之处在于在搅拌反应器中形成根据图6的流动图案。所述流动图案表明，借助于根据本发明的混合器1，溶液流动在反应器11中形成，其首先向下倾斜地引导且通过反应器壁转向以部分地向下流动，循环回到混合器。所述流体的其它部分向上转向且沿反应器壁上升，且由于混合器的吸入作用而在反应器的中心向下折转到混合器。代替通常位于反应器壁上的竖直挡板，优选使用更接近混合器安置的竖直板12，其比标准挡板宽。所述方法的特征在于贯穿整个反应器延伸的受控形状的有效混合仅使用一个混合器实现，其中外部桨叶的桨尖速度至多在5-7m/s的范围内，因为根据本发明的混合器的功率因数多达4-10。待处理的溶液经进料单元13通常从下段进料到反应器中并经排出单元14从反应器的上段移出。所述气体在圆形板附近进料到混合器的下方(在图中没有详细示出)。所述混合方法特别用于湿法冶金工艺。
根据本发明的混合器和混合方法非常适合在现行压力下(即在大气压条件下)发生的混合。然而，所述混合器也可用于如图7中的加压反应器中，即用于高压釜15中，特别是在所述高压釜为被分成隔仓的横卧型圆筒时。从侧面观察图7中的高压釜且仅可以见到头两个隔仓16和17。各隔仓装备有根据本发明的混合器18且优选具有四个挡板19。以与关于上述大气压浸出所见到的相同方式，在高压釜浸出中也优选使用比标准挡板宽的挡板，其中实现与如图6中所述类型相同类型的溶液流动，即在各高压釜隔仓的壁处从下方向上且在隔仓的中心朝向混合器向下的强力循环。将待混合的气体进料到混合器下方和/或进料到在待混合的溶液或浆液上方的加压气相中。由于有效的混合器，也有可能在溶液表面的上方将气体吸入到液体中。
实施例
实施例1
将三个混合器彼此比较，其中的两个是根据现有技术的且第三个是根据本发明的。第一混合器为在美国专利4,548,765中描述的现有技术的混合器，以缩写gls称呼，第二混合器为在美国专利7,070,174中描述的上部混合器类型的混合设备，以缩写glsw称呼。为了便于比较，glsw混合器的外部桨叶位于臂的末端，与在其它混合器中相同且不连接到如所述专利中所述的圆形板。第三混合器为根据本发明的混合器，以缩写blsr称呼。所述混合器的纵断面示于图4中。
所有混合器具有一个重要特征：其功耗可通过改变其在反应器中的位置(即高度)而改变。在所有混合器中，当混合器向上升高时，动力输出增加到某一值。这归因于流体涡流的增加。随着流动触及底部，仅从中心向下且随后沿反应器的侧面向上形成简单的流动。当混合器升高时，流动触及反应器的侧壁，其中形成双环形线：向下流过反应器壁的浆液向内折转且在混合器下方返回上升且另一涡流流动沿壁上升且在混合器上方返回到中段。该涡流增加使功耗增加。
轴功率根据以下已知公式计算：
P轴＝Ψ Np ρN3 D5，
其中
P轴＝轴功率[W]
Ψ＝输出校正因数[-]，考虑例如混合器位置方面的改变
Np＝功率因数(混合器的性质)[-]
ρ＝待混合介质的密度[kg/m3]
N＝混合器转数[1/s]
D＝混合器的直径[m]
当待分散的气体在中央点进料到混合器下方时，可以使用gls混合器。由于在内部桨叶后方产生的负压，气体分散到浆液中。外部桨叶处于45度角且能够实现向反应器壁的倾斜向下的流动(双环形线)，这使功耗升高。成功的混合需要混合器距底部足够的距离且当在待处理浆液中的固体颗粒粗糙时，混合功效通常不够，且大量固体开始在底部形成。
glsw混合器将用于从液体表面的上方分散气体，所述气体在此进料或在混合期间在此循环。另外，关于gls混合器的相同特征适于该混合器。
根据本发明的blsr混合器已经特别对于以下目的而开发：
-将从上方和下方进料的气体都分散到浆液中，
-操作需要大量能量(功率/体积)的化学混合工艺，
-将研磨性固体颗粒混合到液体中，当它们的混合需要大的湍流能时，
-特别用于其中必须扩展混合功效直到液体的表面的工艺。
如上所述的特征示于图5中和下表中，其中详细列出在反应器的不同点处的功率分布。在比较中，根据本发明的blsr混合器的功率归于100％的值且将其它混合器与其比较。混合器在反应器中的位置全部相同，混合器的直径也相同。在所有情况下，反应器的条件也相同。由内部桨叶的外缘计算的混合器的桨尖速度全都相同，即6m/s。
气体分散(内部桨叶，微观级混合)：
  gls   glsw   blsr
  功率[kW/m3]
  上部   8％   12％   17％
  下部   12％   8％   17％
  外缘长度[m]
  上部   45％   78％   100％
  下部   78％   45％   100％
混合能量(外部桨叶，宏观级混合)
  输出[kW/m3]   gls   glsw   blsr
  上部   15％   22％   33％
  下部   22％   15％   33％
在图5中也计算了混合器能够提供多少输出到混合器上方和下方的反应器中。比较根据现有技术的混合器的部分输出与blsr混合器的输出。所获得的结果是blsr混合器的功率因数Np为现有技术的混合器的功率因数Np的约1.7倍。混合器之间的输出比较再次以表格形式给出：
  功率％   gls   glsw   blsr
  Tot   57.3   57.3   100
  Mix-Y   15.2   15.2   32.6
  Mix-A   22.1   22.1   32.6
  Dis-Y   8.3   12.2   17.4
  Dis-A   12.2   8.3   17.4
Tot＝总功率％
Mix-Y＝在混合器的上部空间中的混合功率，％
Mix-A＝在混合器的下部空间中的混合功率，％
Mix-Y+Mix-A＝微观级
Dis-Y＝在混合器的上部空间中的分散功率，％
Dis-A＝在混合器的下部空间中的分散功率，％
Dis-Y+Dis-A＝宏观级
实施例3
该实施例描述blsr混合器在气体和溶液的分散中的用途。搅拌反应器装备有宽挡板和位于一个平面上的blsr混合器。所实现的组合作用为气体的有效分散和溶液从反应器的边缘向上且从中心返回降到混合器的强烈流动。由于该强力流动，达到表面的大部分气泡被反吸到溶液中并回到混合器，由此获得气体的有效利用。
在精炼钢的浸酸中产生的一种溶液含有六价铬(Cr6+)，其必须借助于二氧化硫气体还原为三价。所讨论的还原方法通常是成问题的还原方法且当铬在基于硝酸的溶液中时变得特别困难。为了成功还原并在溶液中分散二氧化硫，混合必须非常有效，即，功率因数在4至10之间。如果混合变弱，在溶液中将发生以下反应，换句话说第一副反应(1)，其导致进一步的反应(2)，形成有害的NOX气体：
Figure BDA0000055450170000111
Figure BDA0000055450170000112
当混合功效足够时，如在根据本发明的情况下，发生所要的反应：
Figure BDA0000055450170000113
该反应也在反应器的上部发生，而不是仅仅在混合器附近发生。由于该强力混合，使在还原期间可能产生的NOx气体进一步反应：
Figure BDA0000055450170000114
Figure BDA0000055450170000115
在这种情况下，总反应如下：
Figure BDA0000055450170000117
Figure BDA0000055450170000118
在这种情况下，由于反应中涉及大量离子，所以需要有效混合。由于强力混合，NOx的发展可以两种方式终止。首先，强烈混合有助于主反应，其中反应性离子的数目大，然而小于副反应中的数目。其次，强大混合使得产生的任何可能的NOx气体与六价铬反应。
当溶液基于硫酸时，上述的有效混合方法在铬(VI)的还原中也是有利的，因为这也是大量反应性离子的问题，然而希望使铬(VI)的含量在小于1微克/升的范围内。
实施例4
需要有效混合以成功进行的另一湿法冶金工艺为诱发氧化。所述工艺通常从含有以下金属集合：锌、钴或镍中的至少一种的溶液中组合除去锰和铁，其中将二氧化硫和含氧气体进料到所述溶液中。在所述方法中需要强力的混合功效，使得生成硫酸的反应(7)不会变得太强烈：
Figure BDA0000055450170000121
因为锰/铁的去除需要准确的pH调节，除氧气之外，在该有害的副反应中也消耗了额外中和剂。
能够在反应器的上段也实现强力混合的混合设备便于升高原料气体中二氧化硫/氧气比，由此在沉淀反应(8)中获得强烈诱发：
Figure BDA0000055450170000122
Figure BDA0000055450170000123
在反应(8)中注意到，氢氧化锰部分地形成为羟基氧化物。形成的硫酸用例如石灰中和以保持某一pH值：
Figure BDA0000055450170000124
由于有效混合，可将石灰进料到在反应器中的液体表面中，从那里将石灰引导到混合器的主混合区。当石灰以此方式进料时，其反应，形成石膏的松散颗粒，而不生成起对反应器结构有破坏的量的石膏。

Claims (22)

1.提供用于混合溶液或浆液和气体的强大抽吸能力的混合器(1)，其中所述混合器包含对称地连接到轴(2)的下端的圆形板(3)、在上方和下方径向连接到所述板的外缘的竖直内部混合器桨叶(4)和借助于臂(5)连接到所述圆形板的外部桨叶(6)，其特征在于所述内部桨叶和外部桨叶(4，6)在高度上相对于由所述圆形板(3)形成的平面对称连接。
2.权利要求1的混合器，其特征在于所述内部桨叶和外部桨叶(4，6)的数目都为5-8个。
3.权利要求1的混合器，其特征在于包括在所述圆形板(3)上方和下方两部分的所述内部桨叶的内缘(7)在混合器轴的方向上变弯曲，使得所述桨叶的上缘(8)和下缘(9)从外缘(10)向内水平地延伸所述桨叶总宽度的35-50％的距离。
4.权利要求3的混合器，其特征在于所述内部桨叶的弯曲内缘(7)的形状像抛物线一样。
5.权利要求1的混合器，其特征在于所述内部桨叶(7)的高度在所述混合器的总直径的38-46％的范围内且其宽度在所述混合器的总直径的14-20％的范围内。
6.权利要求1的混合器，其特征在于所述内部桨叶的外缘(10)为垂直的且优选延伸超出所述圆形板(3)一段距离，该距离在所述混合器的直径的0-2％范围内。
7.权利要求1的混合器，其特征在于所述外部桨叶(6)相对于由所述圆形板(3)形成的平面成50-70°角、优选60°角。
8.权利要求1的混合器，其特征在于所述外部桨叶(6)的形状为矩形且其高度在其宽度3-3.5倍的范围内。
9.权利要求1的混合器，其特征在于所述内部桨叶(4)和外部桨叶(6)彼此面对，即将所述圆形板连接到所述外部桨叶的臂(5)在与所述内部桨叶相同的点处连接到所述圆形板。
10.权利要求1的混合器，其特征在于所述内部桨叶(4)和外部桨叶(6)连接到所述圆形板(3)，使得它们彼此偏移。
11.权利要求10的混合器，其特征在于所述内部桨叶(4)和外部桨叶(6)彼此偏移0-36°。
12.权利要求10的混合器，其特征在于所述内部桨叶和所述外部桨叶之间的偏移是可以调整的。
13.权利要求1的混合器，其特征在于将所述外部桨叶(6)连接到所述圆形板(3)的所述臂(5)的长度在所述混合器的总直径的3-4％的范围内。
14.权利要求1的混合器，其特征在于所述混合器在大气压条件下使用。
15.权利要求1的混合器，其特征在于所述混合器在高压釜中使用。
16.一种用于特别在湿法冶金工艺中将气体进料到溶液或浆液中的方法，其特征在于气体向溶液中的有效分散和良好的微观级和宏观级混合借助于位于搅拌反应器(11)中的一个混合器(1)来实现，从而所述气体分散和微观级混合借助于所述混合器的内部桨叶(4)发生且宏观级混合借助于所述混合器的外部桨叶(6)发生，且由于它们的组合作用，获得从所述搅拌反应器的壁向上上升且在靠近液体的表面处向下折转到所述混合器中的流动。
17.权利要求16的方法，其特征在于在反应器中将所述气体混合到所述溶液中，所述反应器具有0.8-1.4的装填高度与直径比。
18.权利要求16的方法，其特征在于将所述气体混合到所述溶液中用具有在4-10范围内的功率因数Np的混合器来进行，其中所述外部桨叶的桨尖速度最大在5-7m/s范围内。
19.权利要求18的方法，其特征在于所述待处理的溶液为含铬(VI)的溶液且所述待进料的气体为二氧化硫。
20.权利要求19的方法，其特征在于所述溶液为含铬(VI)的基于硝酸的溶液。
21.权利要求19的方法，其特征在于所述溶液为含铬(VI)的基于硫酸的溶液。
22.权利要求16的方法，其特征在于所述待处理的溶液含有以下金属中的至少一种：锌、镍或钴，且所述待进料的气体为含二氧化硫和氧气的气体。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105854678A (zh) * 2016-04-25 2016-08-17 铜陵百锐设备配件有限公司 一种搅拌装置
US10029221B2 (en) 2013-08-05 2018-07-24 Sharp Kabushiki Kaisha Agitation blade, agitation apparatus, beverage preparation apparatus, and agitation portion

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104043371B (zh) * 2013-09-16 2016-06-01 广西凯力福科技有限公司 一种离心分散器
FI125190B (en) * 2013-12-04 2015-06-30 Outotec Finland Oy Mixing Sheet Arrangements
CN111632548A (zh) * 2020-06-18 2020-09-08 安徽德亚电池有限公司 一种锂电池电芯浆料的混合装置
MX2023005978A (es) * 2020-11-20 2023-08-11 Metso Outotec Finland Oy Impulsor agitador, disposición y uso.

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE681943C (de) * 1938-05-12 1939-10-04 Hoesch & Soehne Eberhard Durch eine lotrecht stehende Welle angetriebener Kreisel zum Ruehren, Mischen und Emulgieren von fluessigen und gasfoermigen Stoffen
US2964301A (en) * 1957-06-05 1960-12-13 Du Pont Mixing apparatus
DE3029423A1 (de) * 1980-08-02 1982-03-18 Kaspar 6800 Mannheim Engels Mischverfahren und schnellruehrer zur durchfuehrung des verfahrens
EP0052298A3 (de) * 1980-11-18 1983-04-06 Herbert Rieger Rührwerk für Gärbehälter für Traubenmaische
FI73148C (fi) * 1982-08-24 1987-09-10 Outokumpu Oy Saett att dispergera en gas i en vaetska innehaollande fast material och en anordning daerfoer.
US5240327A (en) * 1987-10-21 1993-08-31 Outokumpu Oy Method for creating double loop flow
FI86601C (fi) * 1987-10-21 1992-09-25 Outokumpu Oy Saett att aostadkomma dubbelcirkulationsfloede och apparatur daertill.
DE19711022A1 (de) * 1997-03-17 1998-09-24 Basf Ag Verwendung eines Mehrstufenrührers zur Herstellung von Polymerisaten
FI110760B (fi) * 2000-07-21 2003-03-31 Outokumpu Oy Sekoitinlaitteisto ja menetelmä kaasun sekoittamiseksi suljetussa reaktorissa
CN2902438Y (zh) * 2006-03-01 2007-05-23 浙江长城减速机有限公司 气液分散搅拌器

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10029221B2 (en) 2013-08-05 2018-07-24 Sharp Kabushiki Kaisha Agitation blade, agitation apparatus, beverage preparation apparatus, and agitation portion
CN105854678A (zh) * 2016-04-25 2016-08-17 铜陵百锐设备配件有限公司 一种搅拌装置

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